本文詳細(xì)介紹了壓縮空氣中塵埃、油,、水,、細(xì)菌的由來，壓縮空氣的除水原理,，壓縮空氣凈化系統(tǒng)流程,，WLKJ-2型 自冷組合式壓縮空氣凈化器結(jié)構(gòu)與凈化機(jī)理，WLKJ-2 系列自冷組合式壓縮空氣凈化器的主要特點(diǎn),，WLKJ-2系列 壓縮空氣凈化器的規(guī)格型號(hào)及應(yīng)用范圍等,。
關(guān)鍵詞： 壓縮空氣 凈化 絕熱膨脹 環(huán)保節(jié)能
一 壓縮空氣中塵埃,、油、水,、細(xì)菌的由來我們知道大氣的主要成份是氦氣,，約占78%，其次是氧氣,，約占21%,，二氧化碳占0.25%，其余為其他氣體和雜質(zhì)等,。
其它氣體包含人們常說的氦,、氖、氬,、氙,、氪等微量氣體以及水蒸氣。其它雜質(zhì)指飄浮于空氣中的灰塵,、細(xì)菌,、氣溶劑等。
在通常情況下,，空氣是無色透明的,，我們用肉眼在不經(jīng)意中很難看到空氣中的雜質(zhì)。如果一縷陽光照射到屋內(nèi),，此時(shí)你可以看到原本透明的空氣,，在陽光的照射下，塵埃經(jīng)光線折射,、反射等作用,，明顯地飄浮于空氣中，大大小小,、密密麻麻。經(jīng)科學(xué)統(tǒng)計(jì),，在室內(nèi)環(huán)境下,，每立方米的空氣中，大于0.5μ以上的塵埃粒子數(shù)大約為4000萬～5000萬個(gè),。而依附于塵埃粒子中的細(xì)菌更是不計(jì)其數(shù),。
在空壓機(jī)的作用下，如果不考慮與外界的熱交換,，依據(jù)相關(guān)公式的計(jì)算,，原本常壓狀態(tài)下的4.8米3的空氣，經(jīng)壓縮至0.8Mpa（表壓）時(shí),，其體積最終被壓縮成1米3.僅此過程即可得知,，經(jīng)壓縮后的0 .8Mpa壓力的氣體,，每立方米將會(huì)有19200萬～24000萬個(gè)大于0.5μ以上的塵埃粒子。
除此之外,，大氣在被壓縮的過程中,，又帶入了空壓機(jī)的潤滑油和機(jī)械性磨屑。根據(jù)空氣熱力學(xué)原理,，經(jīng)壓縮后的空氣將會(huì)有大量的過飽和的水蒸氣重新還原成水滴被排出,。
二 壓縮空氣的除水原理壓縮空氣中的水分來自大氣。大氣中一般總含有一定量的以汽態(tài)存在的水分,，當(dāng)空氣中的水汽過多,，超過其飽和度（即相對濕度大于100％時(shí)，或當(dāng)空氣冷卻至露點(diǎn)溫度以下時(shí),，空氣中的水汽才會(huì)凝結(jié)成水滴析出,。空氣中的水分的絕對含量可用濕含量x表示,，其單位是公斤水氣／公斤干空氣,，即每公斤干空氣中所含有的公斤水汽數(shù)?？諝獾南鄬穸?phi;是以空氣中所含的水汽量與同溫度下空氣的最大（即飽和）含水汽量之比,，或空氣中水汽的分壓與同溫度下水的飽和蒸汽壓之比，以％表示,?？諝獾穆饵c(diǎn)是使含有一定量水汽的空氣冷卻至相對濕度為100％，即開始有水滴析出時(shí)的溫度,。
下列諸式可以用來表示空氣中水分的含量：
式中 φ——空氣的相對濕度,，%；
X——空氣的濕含量公斤水汽/公斤干空氣,；
?。校?mdash;—空氣中的水汽分壓，Pa,；
?。校?mdash;—與空氣中同溫度的水的飽和蒸汽壓，Pa,；
?。?mdash;—空氣的總壓強(qiáng)，Pa.
從式（1）看,，若空氣中絕對含量,，即濕含量x不變，也即空氣中水汽分壓ＰＷ不變，溫度愈高,，ＰＳ值愈大,，φ值就愈小。反之溫度愈低,，ＰＳ愈小,，φ值就愈大；而當(dāng)φ值為1（100%）時(shí),，此時(shí)的溫度即為該空氣的露點(diǎn),。
從式（3）可以看出，若空氣的濕含量x及溫度t（也即ＰＳ值）不變,，空氣的壓強(qiáng)P愈大,，則相對溫度φ也愈大。也可以根據(jù)式（3）在空氣濕含量不變,，即x2=x1的條件下,，導(dǎo)出下列公式：
式中 ρ1，ρ2——分別為原始空氣和壓縮空氣的相對濕度,，%,；
ＰＳ1,，ＰＳ2——分別為原始空氣和壓縮空氣溫度下的飽和蒸汽壓,，Pa；
?。?,，Ｐ2 ——分別為原始空氣和壓縮空氣的壓強(qiáng)，Pa.
從式（5）看,，壓縮后空氣的相對濕度φ2除了與原始空氣中的相對濕度φ1,，溫度t1（決定ＰＳ1的值）及壓強(qiáng)Ｐ2有關(guān)外，也和壓縮后的溫度t2（決定ＰＳ2的值）有關(guān),。若將壓縮后的空氣冷卻至原始?xì)鉁?，即t2= t1，ＰＳ2= ＰＳ1 時(shí),，壓縮空氣的相對濕度ρ2僅隨壓縮后的壓強(qiáng)Ｐ2有關(guān),，如壓縮比（Ｐ2 /Ｐ1）增大多少倍，相對濕度比（φ2/φ1）也增大多少倍,。空氣在壓縮后的濕含量即絕對含量不變,，在其未經(jīng)冷卻時(shí),，由于溫度很高，所以相對濕度很小，但當(dāng)其冷卻時(shí),，相對濕度就急劇增大,。大約每降低10℃，其飽和含水量將下降50%,，即有二分之一的水蒸氣轉(zhuǎn)化為液態(tài)水滴（見表1）,。
表1 純水蒸氣的飽和蒸氣壓及濕含量 溫度 （℃）1009080706050403020水蒸氣分壓（Pa）1013.2701.2473.7311.8199.3123.473.8142.4623.39水蒸氣含量（g/M3）597.5423.4293.4198.2130.383.0851.2130.4017.31溫度 （℃）100-10-20-30-40-50-60-70水蒸氣分壓（Pa）12.286.1082.5971.0320.37980.12830.03940.01080.0026水蒸氣含量（g/M3） 9.4054.4872.1390.33850.33850.11920.03820.01010.0028由此可知，要去除壓縮空氣中的水分,，首先要對壓縮空氣進(jìn)行冷卻,，經(jīng)冷卻處理后，降低了露點(diǎn),，此時(shí)會(huì)有大量多余的水分析出,。盡管如此，壓縮空氣經(jīng)冷卻后,，此時(shí)壓縮空氣相對濕度仍為100%,，雖然有除油水設(shè)備，但該設(shè)備并不能將水滴全部除凈,，此時(shí)將壓縮空氣直接送入過濾器等,，極易使過濾介質(zhì)受潮，降低過濾效率,，導(dǎo)致過濾失敗,。正因如此，對已經(jīng)析出水的壓縮空氣重新加熱,，即顯得十分必要,。重新加熱后的壓縮空氣，在工況條件下相對濕度可達(dá)到60%左右,，此時(shí)對后面的過濾介質(zhì),，即安全可靠了。
下面介紹具體的凈化流程,。
三 壓縮空氣凈化系統(tǒng)流程為了滿足各生產(chǎn)和科研部門對壓縮空氣潔凈等級(jí)的高端要求,，通常對壓縮空氣進(jìn)行凈化處理。圖1例舉了一般用途的壓縮空氣凈化流程,，圖2例舉了應(yīng)用于不同領(lǐng)域WLKJ-2系列自冷組合式壓縮空氣凈化器傳統(tǒng)式壓縮空氣凈化工藝流程對照,。
以下就圖1發(fā)酵工業(yè)傳統(tǒng)模式壓縮空氣凈化流程為列，簡述如下,。
空壓機(jī)（1）采集自然界的大氣,，經(jīng)壓縮后高溫高濕的壓縮空氣首先送至貯氣罐（2），貯氣罐的作用一是降低流速,，使部分油水,、塵埃沉降，并經(jīng)罐底閥排出；二是消除減緩供氣系統(tǒng)內(nèi)氣流的脈沖,，使后置設(shè)備更好的發(fā)揮各自的功效,。經(jīng)貯氣罐排出的氣體進(jìn)入第一冷卻器（3），降低氣體溫度,，使壓縮空氣中過飽和的水汽冷凝析出,，并經(jīng)油水分離器（4）分離后排出。同理,，第二冷卻器（5）及第二油水分離器（6）是進(jìn)一步使空壓氣體降溫,，進(jìn)一步排出油水。接下來,，排除油水的壓縮空氣進(jìn)入除霧器（7）,，除霧器的作用是將壓縮空氣中油水分離器（4）（6）分離不掉的微細(xì)的液態(tài)霧滴，在除霧器（7）除霧絲網(wǎng)的作用下,，攔截并重新聚集,，使細(xì)小的顆粒，重新團(tuán)聚變大,，并在重力的作用下,，沉降排除。經(jīng)過除油水的壓縮空
雖然已去除了液態(tài)的油水,，但此時(shí)的空氣濕度仍處于飽和狀態(tài),，即空氣濕度為100％，此時(shí)壓縮空氣直接進(jìn)入過濾層,，如遇溫度下降,，仍有可能重新析出水滴，使過濾層受潮,，影響凈化效果,。經(jīng)過除油水的壓縮空氣，首先進(jìn)入加熱器（8）,，經(jīng)電熱或蒸汽加熱（二者取其一）,，在壓力不變單位體積內(nèi)含濕量不變的前提下，使空氣溫度升高,，此時(shí)相對濕度降低,，即不會(huì)重新出現(xiàn)霧滴或水滴，使空氣在完全干燥的情況下,，進(jìn)入高效過濾器（9）,。高效過濾器的作用是，通過填充在高效過濾器中的纖維性濾材,、活性碳等,，可濾除空氣中的塵埃,、雜質(zhì)、異味等,，其過濾原理有：攔截、碰撞,、吸附,、靜電吸附等。99％以上幾何尺寸較大的＞0.5μ塵埃粒子均在此被截獲,。經(jīng)粗濾器凈化后的壓縮空氣,，最后進(jìn)入除菌精濾器（10）。除菌精濾器內(nèi)置有超細(xì)玻璃纖維過濾介質(zhì)＞0.03μ的塵埃粒子的去除率高達(dá)99.999％,。即可去除壓縮空氣中的塵埃粒子及雜菌,。
目前市場上出售的成套壓縮空氣凈化設(shè)備，其原理大至相同,，每臺(tái)設(shè)備均有不同的作用和功能,，依據(jù)用氣單位對壓縮空氣質(zhì)量的不同要求，配置與之相應(yīng)的凈化裝置換,。為獲取清潔的壓縮空氣以滿足生產(chǎn)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)的需要,，除必需的空壓機(jī)及貯氣罐外，還要安裝 5～7臺(tái)單體設(shè)備,，方能完成壓縮空氣凈化過程 （詳見圖2 WLKJ-2 型自冷組合式壓縮空氣凈化器與一般用途壓縮空氣凈化流程對照）,。顯然，這種工藝流程設(shè)備多,，占地面積大,，能耗高，故障多,。
四 WLKJ-2型 自冷組合式壓縮空氣凈化器結(jié)構(gòu)與凈化機(jī)理北京微菱互信機(jī)械設(shè)備有限公司針對目前市場上出售的一般用途壓縮空氣凈化器,，存在的各種弊端。最新開發(fā)的WLKJ-2 系列自冷組合式壓縮空氣凈化器,，在壓縮空氣凈化領(lǐng)域,，首先采用絕熱膨脹制冷技術(shù)，達(dá)到清除油水的目的,，大大減化了壓縮空氣的流程,，并且在單臺(tái)設(shè)備上即可完成壓縮空氣凈化的目的，無論空壓機(jī)出口含油水多少,，均可達(dá)到制藥和食品企業(yè)GMP對空氣質(zhì)量的最高要求,，大于0.01um的雜質(zhì)被完全清除，含油量<0.003mg/m3,，壓縮空氣中無油,、無塵,、無菌，同時(shí)也可滿足對壓縮空氣有高潔凈度要求的不同用氣崗位使用,。
以下對WLKJ-2 系列自冷組合式壓縮空氣凈化器結(jié)構(gòu)及功能具體說明如下（見圖3 WLKJ-2 系列自冷組合式壓縮空氣凈化器結(jié)構(gòu)示意圖）：
由空壓機(jī)排出的壓縮空氣,，經(jīng)貯氣罐，首先送至該凈化器進(jìn)氣口（4）,。進(jìn)氣口（4）,，是經(jīng)特殊設(shè)計(jì)的絕熱膨脹閥，高速氣流經(jīng)此流過,，利用流體體力學(xué)和熱力學(xué)原理壓縮空氣絕熱膨脹,，因壓差的變化促使壓縮空氣溫度下降至2～5℃（低于冷干機(jī)或冷水機(jī)），過飽和的水氣冷凝成液滴,，與油和塵埃等混合后,，與內(nèi)桶壁撞擊并分離。此后進(jìn)入油霧分離段（3）,，氣流受網(wǎng)狀濾芯的阻攔,，在附著、浸潤,、重力等作用下微小的液滴逐漸凝聚擴(kuò)大,，再次得到分離。分離后的油水最終沉降至過濾器底層,，經(jīng)排污管（1）排出,。清除油水后的冷卻氣體繼續(xù)上升。此時(shí)的壓縮空氣,，顯然已清除掉油水,，但其濕度，工況條件下仍為100%.如果溫度繼續(xù)下降,，還會(huì)有霧滴出現(xiàn),，將會(huì)浸潤過濾層，嚴(yán)重時(shí)會(huì)增加阻力,，最終使過濾失效,。氣體流經(jīng)加熱段（5）時(shí)，空氣被加熱,。此時(shí),，工況條件下，相對濕度下降,，空氣變得干燥,。加熱段（5）的作用，十分重要,，是一般凈化流程中不具備的,，加熱段（5）的另一個(gè)重要作用,，是可以保持上層的超高效除油、除臭過濾段（6）和更上層的除菌過濾段（7）在干燥條件下,，長期穩(wěn)定運(yùn)行,。超高效除油、除臭過濾段（6）內(nèi)填充有天然纖維,、人造纖維和其它吸附材料,，氣流速度低于0.15～0.3m/s，之間,，大大低于傳統(tǒng)設(shè)備0.5～2m/s的氣速，此時(shí)以擴(kuò)散效應(yīng)為主,，并伴有碰撞,、攔截、布朗運(yùn)動(dòng)等作用,，經(jīng)深層過濾,，<0.05以上的油水及塵埃粒子被完全撲捉。＞0.01um的粒子最后被除菌過濾器（7）濾除,。加熱后干燥的壓縮空氣,，經(jīng)過超高效除油、除臭過濾段（6）和除菌過濾器（7）后,，大于0.01um的雜質(zhì)被完全清除,，含油量<0.003mg/m3，出口（8）排出的壓縮空氣,，無油,、無塵、無菌,，可滿足高潔凈度要求的用氣崗位使用,。
此外，該凈化器還設(shè)有過濾層再生系統(tǒng),，通過調(diào)節(jié)再生溫度和時(shí) 間,，并打開再生閥門，可對過濾層進(jìn)行再生處理,，清除過濾層內(nèi)的污染物,，保證過濾層長期有效正常運(yùn)行。
WLKJ-2 系列自冷組合式壓縮空氣凈化器,，帶有全自動(dòng)智能監(jiān)控系統(tǒng)（9）,。可依據(jù)進(jìn)氣溫度,，設(shè)定溫度梯度,，控制排氣溫度和加熱溫度,，使該凈化裝置在最佳狀況下安全、節(jié)能運(yùn)行,。自控系統(tǒng)還安裝了定時(shí)排污裝置,，在設(shè)定的時(shí) 間間隔內(nèi)，定時(shí)排放油水,，完全不用人工干預(yù),，是一種極人性化的設(shè)計(jì)。
