壓縮空氣和水有什么關系？

壓縮空氣和水有什么關系

 ——壓縮空氣是什么？（二）

看到這個題目，你可能會說，當然有關系啊，空氣中含有水??！

是的，自然界幾乎沒有絕對干燥的空氣。在霧天，空氣中的氣體水凝結成了水霧，并形成了氣溶膠。

由于空氣中水的存在，因此壓縮空氣中必然也有水。

但現在，我們談的是，水的存在，對壓縮空氣造成了何種影響，壓縮空氣因含水而有了多種特性。

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衡量空氣含水量的單位有：水蒸氣分壓力、絕對濕度、相對濕度、含濕量、露點溫度等，下面一一說明。 

濕空氣是水蒸氣與干空氣的混合物，在一定體積的濕空氣里水蒸氣所占的份量（以重量計）通常比干空氣要少得多，但按“氣體定律”它占有與干空氣相同的體積，也具有相同的溫度。

濕空氣所具有的壓力是各組成氣體（即干空氣與濕空氣）分壓力的和。濕空氣中水蒸氣所具有的壓力，稱為水蒸氣分壓，記作Pw（注），其值可反映濕空氣中水蒸氣含量，飽和空氣中水蒸氣分壓力叫飽和水蒸氣分壓，記作Pws。

其他表示水在壓縮空氣中含量的參數都是由水蒸氣分壓計算而得的。 

注：符號Pw中的w指水（water），Pws中的S指飽和狀態（saturation），下同。 

表示空氣干濕程度的物理量叫“濕度”。

常用的濕度表示方法有“絕對濕度”、“相對濕度”和“含濕量”三種。

絕對濕度是指空氣中的水蒸氣質量與體積的比率，通常用X表示，單位為kg/m3或g/m3。

絕對濕度只表明單位體積濕空氣中含有多少水蒸氣，不能表示濕空氣的飽和程度。絕對濕度就是濕空氣中水蒸氣的密度。 

飽和空氣的絕對濕度（水蒸氣密度）是有極限的。在氣動壓力（2MPa）范圍內，可認為飽和空氣中水蒸氣的密度只取決于溫度的高低而和空氣壓力大小無關，溫度越高，飽和水蒸氣的密度越大（這是因為壓縮空氣中水蒸氣分壓的大小取決于溫度，而絕對濕度是通過水蒸氣分壓計算而得）。

相對濕度是空氣的絕對濕度與相同壓力、溫度下的飽和絕對濕度之比值。通常用φ表示，單位為%

相對濕度φ值在0－100％之間。在一定壓力和溫度下：φ值越小，空氣越干燥，吸水能力越強。φ值越大，空氣越潮濕；吸水能力越弱。我們容易得到相對濕度為100%的空氣，不可能得到相對濕度為0%的空氣。 

“含濕量”可分為“質量含濕量”和“容積含濕量”兩種。

1kg干空氣含有水蒸氣的重量叫做“質量含濕量”，常用dm來表示，單位為g/kg（干空氣）或kg/kg（干空氣），我們可通過水蒸氣分壓計算而得：kg/kg(干空氣)

1m3干空氣中所含有的水蒸氣重量叫做“容積含濕量”，可用dv表示，單位為g/m3或kg/m3(干空氣)。

按ISO8573.1-2001的規定，壓縮空氣的標準狀態為： 

表1-1 標準工況

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一定壓力下，未飽和空氣在保持水蒸氣分壓不變（即保持絕對含水量不變）情況下降低溫度，使之達到飽和狀態時的溫度叫“露點溫度”。

溫度降至露點溫度時，濕空氣中便有凝結水滴析出（稱為“結露”），此時空氣的相對濕度為100%。

空氣壓力為1個大氣壓時稱為“大氣露點”（也稱“常壓露點”，按照 ISO8573.1 2.10.1 規定大氣露點不應用在壓縮空氣的干燥方面）。

壓縮空氣的露點溫度稱為此壓力下的“壓力露點”。濕空氣的露點溫度與濕空氣中水分含量的多少有關。因此壓力露點溫度是所有壓縮空氣干燥機的一個關鍵性能指標。 

我們周圍空氣中的水分含量與環境溫度和相對濕度有關，環境溫度決定了飽和水蒸氣分壓的大小，相對濕度表明了空氣的飽和程度。

在實際工作中，常常會碰到壓力露點與常壓露點的換算，壓力露點與常壓露點之間的對應關系與“壓縮比”有關，一般用圖或表來表示。

在“壓力露點”相同情 況下，“壓縮比”越大，所對應的常壓露點越低。

例如：0.7Mpa（g）的壓縮空氣壓力露點為2℃時，相當于常壓露點為-21.5℃。當壓力提高到 1.0Mpa（g）時，同樣壓力露點為2℃時，對應的常壓露點降到-25℃。

壓縮空氣露點溫度用露點儀測量，測量壓縮空氣露點的儀器常用的有以下兩種： 

鏡面露點儀，其原理是采用制冷方式冷卻被測氣體至一定溫度，其中的水蒸氣就可結露在鏡面上，采用光學等原理測量出結露時的溫度。

該方法從原理上講只要有足夠的制冷措施，就能測量任意露點溫度。

但是這種方法的問題在于：a) 對被測氣體要求很高，任何雜質和污染都會導致測量誤差，b) 由于采用制冷方式，工作原理相對復雜，而且每測量一次需要一定的時間。

因此通常此類露點儀不用在在線檢測和現場測試，而常在實驗室內等使用。

電容/電阻露點儀，這類露點儀具有體積小、攜帶方便、測量范圍大的優點，其傳感器通常是氧化鋁傳感器，最低可測到-100℃的露點溫度。

這類露點儀的缺點是一般只能測常壓露點溫度，露點傳感器會產生負偏移，因此需要每年送計量部門鑒定。

露點儀制造商比較有名氣的有：英國的MISHELL公司、SHAW公司、芬蘭Vaisala公司等。

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現代產業使用壓縮空氣時都有一整套設備、設施，我們把由生產、處理和儲存壓縮空氣的設備所組成的系統稱為氣源系統。

典型的氣源系統由下列幾部分組成：空氣壓縮機、后部冷卻器、緩沖罐、過濾器（包括油水分離器、預過濾器、除油過濾器、除臭過濾器、滅菌過濾器等等）、干燥機（冷凍式或吸附式）、穩壓儲氣罐、自動排水排污器及輸氣管道、管路閥件、儀表等。上述設備根據工藝流程的不同需要，組成完整的氣源系統。 

空壓機排出的壓縮空氣是不干凈的，除了含有水（包括水蒸氣、凝結水）和懸浮物外，還有油（包括油霧、油蒸氣）。

這些污染物對提高生產效率、降低運行成本、提高產品質量是不利的，因此就需要進行干燥凈化處理。

為了統一標準，國際標準組織（ISO）所屬壓縮機、氣動機械及工具委員會（TC118）在1986年提出了關于壓縮空氣干燥凈化設備和壓 縮空氣品質的國際標準，其中壓縮空氣質量等級標準ISO8573.1把壓縮空氣中的污染物分為固體雜質、水和油三種（我國等同采用了ISO8573即國家 標準GB/T13277－91《一般用壓縮空氣質量等級》），具體如表1-2。

表1-2

除了上述標準外其他標準名稱如下： 

——ISO7183 壓縮空氣干燥器 規范與試驗 
——ISO8573-1 一般用壓縮空氣 第一部分：污染物和質量等級 
——ISO8573-2 一般用壓縮空氣 第二部分：懸浮油粒的測試方法 
——ISO8573-3 一般用壓縮空氣 第三部分：濕度測量 
——ISO8573-4 一般用壓縮空氣 第四部分：固體粒子的測量 
——ISO8573-5 一般用壓縮空氣 第五部分：油蒸汽的測量 
——ISO8573-6 一般用壓縮空氣 第六部分：氣體污染物的測量 
——ISO8573-7 一般用壓縮空氣 第七部分：微生物的測量 

ISO標準組織已著手對ISO8573.1進行修改，其主要變化表現在對固體顆粒的要求上。新標準對固體顆粒的數量進行了規定，這一變化是結合了纖維過濾器的實際性能，而且比較容易檢測。具體內容見ISO8573.1-2001。