壓縮空氣冷凍式干燥機(jī)，行業(yè)一般簡稱為“冷干機(jī)”。其主要作用是降低壓縮空氣中的含水量，即降低壓縮空氣的“露點(diǎn)溫度”。在一般工業(yè)用壓縮空氣系統(tǒng)中，是壓縮空氣干燥凈化(也稱后處理)的必備的設(shè)備之一。

　　1、基本原理

　　壓縮空氣可通過加壓、冷卻、吸附等方法來達(dá)到去除水蒸氣的目的。冷凍式干燥機(jī)就是應(yīng)用了冷卻的方法。

　　我們知道，空壓機(jī)壓縮的空氣包含各種氣體以及水蒸氣，所以均為濕空氣。濕空氣的含濕量與壓力總體上成反比，即壓力越高，含濕量越少。空氣壓力提高后，空氣中超出可能含量的水蒸氣將凝析成水(也就是說壓縮后的空氣體積變小，不能容納原有的水蒸氣)。

　　這就相對于原來吸入時的空氣來說，含濕量變小了(這里指的是這部分壓縮空氣恢復(fù)到未壓縮狀態(tài)相比較而言)。

　　但空壓機(jī)的排氣仍然是壓縮狀態(tài)的空氣，其水蒸氣含量處于最大可能值，也就是處于一種氣態(tài)和液態(tài)的臨界狀態(tài)。這時的壓縮空氣稱為飽和狀態(tài)，所以只要再稍微加壓，馬上就有水蒸氣由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，也就是凝析出水。

　　PS.幫助理解：假設(shè)空氣是一團(tuán)吸了水的濕海綿，其含濕量就是吸入的水分。如果用力從海綿中擠壓出一些水，那么，這團(tuán)海綿的含濕量相對就減小了。如果放手讓海綿恢復(fù)，自然就比原來的海綿要干燥。這也就達(dá)到了通過加壓來除水干燥的目的。

　　如果在擠壓海綿不斷有水流出的過程中，到達(dá)某一個力度后不再加力，則水被擠出將停止，這就是飽和狀態(tài)。繼續(xù)再加大擠壓的力度，仍然還有水流出。

　　所以，空壓機(jī)本體本身就具有除水的功能，用到的方法就是加壓，只不過，這不是空壓機(jī)的目的，而是“討厭”的累贅。

　　為什么沒有將“加壓”作為壓縮空氣的除水手段呢?這主要是因為經(jīng)濟(jì)性，提高1公斤壓力。消耗7%左右的能耗是相當(dāng)不劃算的。

　　而“冷卻”除水則相對比較經(jīng)濟(jì)，冷凍式干燥機(jī)是利用如空調(diào)除濕相似的原理達(dá)到目的。因為，飽和水蒸氣的密度都是有極限的，在氣動壓力(2MPa范圍內(nèi))，可以認(rèn)為飽和空氣中水蒸氣的密度只取決于溫度高低，而與空氣壓力無關(guān)。

　　溫度越高，飽和空氣中的水蒸氣的密度越大，水也就越多，反之，溫度越低水越少(這個從生活常識就能理解到，冬季干冷，夏季濕熱)。

　　將壓縮空氣冷卻到盡量低的溫度，使其所含水蒸氣的密度變小，形成“結(jié)露”，匯聚這些結(jié)露形成的小水滴，并且排出去，就達(dá)到了去除壓縮空氣中水分的目的。

　　因為涉及到結(jié)露凝析成水這一過程，所以溫度也不能低于“冰點(diǎn)”，否則出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象將不能有效排水。通常冷凍式干燥機(jī)的標(biāo)稱“壓力露點(diǎn)溫度”大多為2~10℃。

　　如0.7MPa的10℃的“壓力露點(diǎn)”換算成“常壓露點(diǎn)”為-16℃。可以理解為，在不低于-16℃的環(huán)境下使用時，壓縮空氣向大氣排氣不會有液態(tài)水出現(xiàn)。

　　壓縮空氣的所有除水方式都只是相對干燥，滿足某一要求的干燥度。絕對的去除水分是不可能辦到的，超出使用需求的追求干燥度也是非常不經(jīng)濟(jì)的。

　　2、工作原理

　　壓縮空氣冷凍式干燥機(jī)，通過對壓縮空氣冷卻降溫，使壓縮空氣中的水蒸氣凝結(jié)成液滴，從而達(dá)到減少壓縮空氣含濕量的目的。

　　凝結(jié)出的液滴經(jīng)過自動排水系統(tǒng)排出機(jī)外。只要干燥機(jī)出口的下游管路所處的環(huán)境溫度不低于蒸發(fā)器出口露點(diǎn)溫度，就不會產(chǎn)生二次結(jié)露的現(xiàn)象。

　　3、工作流程

　　壓縮空氣流程：

　　壓縮空氣進(jìn)入空氣熱交換器(預(yù)熱器)，將高溫的壓縮空氣溫度初步降低，再進(jìn)入氟利昂/空氣熱交換器(蒸發(fā)器)，壓縮空氣在其中被極速冷卻，大幅降低溫度至露點(diǎn)溫度，析出的液態(tài)水與壓縮空氣在水分離器中進(jìn)行分離，被分離出來的水份利用自動排水裝置將水份排出機(jī)外。

　　壓縮空氣與低溫制冷劑在蒸發(fā)器中換熱，此時的壓縮空氣溫度是很低的，近似等于露點(diǎn)溫度2~10℃。如果沒有特殊要求(即對壓縮空氣沒有低溫的要求)，通常壓縮空氣將再回到空氣熱交換器(預(yù)熱器)中，與剛進(jìn)入冷干機(jī)的高溫壓縮空氣進(jìn)行換熱。這樣做的目的：

　　① 有效利用干燥后的壓縮空氣的“廢冷”對剛進(jìn)入冷干機(jī)的高溫壓縮空氣進(jìn)行預(yù)冷卻，以降低冷干機(jī)的制冷負(fù)荷;

　　② 防止干燥后的低溫壓縮空氣引起后端管道外部出現(xiàn)結(jié)露、滴水、生銹等二次問題。

　　制冷流程：

　　制冷劑氟利昂進(jìn)入壓縮機(jī)，經(jīng)過壓縮后壓力升高(溫度也升高)，到稍大于冷凝器內(nèi)的壓力時，高壓制冷劑蒸氣排入冷凝器中。在冷凝器內(nèi)，溫度和壓力較高的制冷劑蒸氣與溫度較低的空氣(風(fēng)冷)或冷卻水(水冷)進(jìn)行熱交換，從而將制冷劑氟利昂冷凝為液態(tài)。

　　這時液態(tài)制冷劑再經(jīng)毛細(xì)管/膨脹閥降壓(降溫)后進(jìn)入氟利昂/空氣熱交換器(蒸發(fā)器)，在蒸發(fā)器內(nèi)吸收壓縮空氣的熱量而氣化。被冷卻物體-壓縮空氣得到冷卻，而氣化的制冷劑蒸氣又被壓縮機(jī)吸走，開始下一個循環(huán)。

　　制冷劑在系統(tǒng)中經(jīng)過壓縮、冷凝、膨脹(節(jié)流)、蒸發(fā)四個過程完成了一個循環(huán)，通過連續(xù)不斷制冷循環(huán)，實現(xiàn)了冷凍壓縮空氣的目的。

　　4、 各部件功能

　　空氣熱交換器

　　為防止外接管路的外壁形成冷凝水，經(jīng)過冷凍干燥后的空氣離開蒸發(fā)器，在空氣熱交換器內(nèi)與高溫、濕熱的壓縮空氣再次進(jìn)行熱交換。同時進(jìn)入蒸發(fā)器的空氣溫度大大降低。

　　氟利昂/空氣，熱交換

　　氟利昂制冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)吸熱、膨脹，由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)，壓縮空氣換熱降溫，使壓縮空氣中的水蒸氣由氣態(tài)變成液態(tài)。

　　水分離器

　　析出的液態(tài)水在水分離器與壓縮空氣分離，水分離器的分離效率越高，液態(tài)水重新?lián)]發(fā)進(jìn)入壓縮空氣的比例越小，壓縮空氣的壓力露點(diǎn)就越低。

　　氟利昂壓縮機(jī)

　　氣態(tài)氟利昂進(jìn)入制冷壓縮機(jī)經(jīng)過壓縮，變?yōu)楦邷亍⒏邏簹鈶B(tài)氟利昂。

　　氟路旁通閥

　　如果析出的液態(tài)水溫度降到冰點(diǎn)以下，凝結(jié)的冰就會導(dǎo)致冰堵。采用氟路旁通閥可以控制制冷溫度，將壓力露點(diǎn)控制在穩(wěn)定的溫度(1~6℃之間)。

　　氟利昂冷凝器

　　氟利昂冷凝器降低氟利昂的溫度，氟利昂由高溫的的氣態(tài)變?yōu)榈蜏氐囊簯B(tài)。

　　氟路過濾器

　　氟路過濾器將氟路的雜質(zhì)有效過濾。

　　毛細(xì)管/膨脹閥

　　氟利昂通過毛細(xì)管/膨脹閥后體積膨脹、溫度降低，變?yōu)榈蜏亍⒌蛪旱囊后w。

　　氟利昂氣液分離器

　　由于液態(tài)的氟利昂進(jìn)入壓縮機(jī)會產(chǎn)生液擊現(xiàn)象，可能導(dǎo)致制冷壓縮機(jī)損壞，通過氟利昂氣液分離器保證只有氣態(tài)的氟利昂才能進(jìn)入制冷壓縮機(jī)。

　　自動排水器

　　自動排水器定時將積聚在分離器底部的液態(tài)水排出機(jī)外。

　　冷凍式干燥器具有結(jié)構(gòu)緊湊，使用維護(hù)方便，維護(hù)費(fèi)用較低等優(yōu)點(diǎn)，適用于對壓縮空氣壓力露點(diǎn)溫度不是太低(0℃以上)的場合。