诚信为本,市场在变,诚信永远不变...
空压机余热回收

空压机余热回收

咨询热线

0371-67793333

News

新闻资讯

0371-67793333
联系人:王先生
电话:0371-67793333
手机:18538002211
邮箱:admin@kyjyrhs.com
地址:河南省郑州市嘉图工业区
当前位置: 首页 > 新闻资讯 > 行业新闻

空压机余热回收设备回收效率分析

发布时间:2019-01-26 08:47:49 丨作者:河南尚唐 丨 浏览次数:

本文着重分析空压机热能热水机组热能利用率高达0.85甚至超过1的原理 。希望对大家有所帮助。

空压机热能热水机的热效率之高,理论上一直困扰着不少人。通常一台100kW的空压机计算,利用的热能不可大于100kW,这是常识,因为输出功率不能大于输入功率,否则就会因破坏了能量守恒定律而变得荒谬。可是,人们不能理解为何热能机的热利用率可以高到接近甚至超过空压机的轴输入功率。这样是不是破坏了能量守恒定律了呢?结论当然是否定的。

螺杆压缩机由于本身的设计结构和工作原理决定,它的绝热效率在0.65-0.85之间。对于空气压缩机,供油温度一般在50-60℃。制冷和工艺压缩机的绝热功率与空气压缩机相比负荷更大,吸气和排气压力变化范围更大。高的排气温度会导致更多的润滑油处于气相,增加油气分离的难度,降低润滑油的使用寿命。除了机械摩擦导致的热能损失外,主要是因为压缩气体时热能转换的热能损失,压缩机的绝热效率仅有60-80%。也就是说输入功率的65%-85%用于做有用功,其余的一部分因摩擦产生了热能。而实际运行中,由于存在热能散失,可以用的热能一定会低于65%-85%。这样一来,可利用的热能应该就更少了,那么,为何热能热水机的热能利用为何能达到空压机输入功率的85-100%,甚至更多呢?

我们知道热力学第一定律,也就是能量守恒定律是建立在一个对外没有能量交换的系统中。因此,我们分析空压机的热能利用时,需要用到这一基本的方法。按照能量守恒定律,系统的输入功率应该等于系统的输出功率。

空压机的输入功率为空压机的电功率,输出后将转变为空压机的空气势能,热能等。而当我们将空压机不仅作为压缩气体的设备来分析的时候,空压机系统的输入能量就不仅仅是空压机的输入电功率了,还应该加上输入空气所携带的热能。有了这一点,我们就不难理解系统的能量变化了。

我们知道空压机输出的热能来源于两块,一是空气被压缩的势能转换所产生的热能,这个知道热力学第一定律的人比较容易理解。二是循环油被剪切所产生的热能,三是机械摩擦所产生的热能。后两者都属于摩擦热能范畴,而其中因化学变化产生的热能可以忽略不计。第四就是空气中的热能,空压机通过搬运动作将空气搬入腔体内,通过热能机的热交换传递给水,从而得到大量的热能。对于前三者比较容易被理解,而对于空气中的热能就有点难以理解了,甚至困扰了许多设计此类设备的技术人员。

让我们用热力学第一定律(能量守恒定律)来解释这一现象。按照ΔU = Q+ W,我们理解热力学第一定律为,热能可以从一个物体传递给另一个物体,也可以不机械能戒其他能量相互转换,在传递和转换过程中,能量的总值不变。空压机运行过程中输入功率W,系统内能和输入空气的能量总和为Q。前者用于做功,后者在系统运行过程中只能热能的方式交换。因此一般情况下,我们所说的空压机的绝热功率是指W在绝热情况下的功率转换的效率。在空压机热能热水利用过程中,由于空气带入系统,带入了大量的空气热能,使得系统地内能增加,该部分热能再空压机的运行中是无益处,需要用风机冷却水将该部分热能带走。

热能热水机的效能可以接近甚至超过输入功率,并没有打破能量守恒的原则,相反它很好的说明了能量是守恒的,原因就在于热能的产生除了电机的输入做功的作用外,还由于空气中的热能搬运到系统中,为热能机提供了热的来源,而这些热能恰恰被热能机所利用。这就是我们看到空压机热能利用中所出现的能源利用量接近甚至大于空压机输入电功率的原因。通过以上理论分析,这个困扰许多人的问题就迎刃而解了。根据以上理论分析,我们就可以理解空气中蕴含的热能可以被热能热水机利用。那么空气中的热能是如何被利用,又有多少可以利用呢?

通常,当气温高于水温(这里指系统的输水水温)时,空气中的热能就可以被利用。我们知道水的比热容是最大的物质,其吸收热的能力非常强,而空气的比热容较小。因此,需要大量的空气热能才能给空压机热能热水机所利用,所幸的是,空压机正是大量压缩空气的设备,它把大量的空气压缩到相对较小的空间,使得单位体积的空气增加,有利于空气热能的利用(当然,这些热能对压缩机本身是无益的)。而空压机热能热水设备恰好友好的化解了这一矛盾。

螺杆压缩机被电动机带动,高速旋转,大量的空气被压缩进空压机中。电能驱动电机运转,将电能变成机械能。机械运转过程中一部分用于压缩空气,一部分被结构和维持运转所所消耗。前者是有用部分,后者是损耗部分。根据热力学定律,当空气的势能叠加后,温度同样增加,以维持系统内能不变。根据热力学第零定律,我们知道气体状态方程可以表述为:lnV+lnP = lnT +I或者描述为:PV=nRT。绝热情况下,一般螺杆空压机的效率只有6.5-8.5成。也就是说气体用于压缩气体的输入功率的6.5-8.5成一方面用于提高空气的压力,一方面提高了气体的温度。而试验表明被压缩的油气混合气体中,由于液相的循环油的比热容大于空气,热能的70%存在有油中。其余部分存于气空气中。因此输入功率的一半变成了热能存于循环油中,并被冷却风扇排掉。我们仅仅分析油的热能的利用作为我们分析的对象。不难看出100kW的空压机有50kW左右的输入功率变成可利用的热能。其余来源于空气的热能有多少呢?

压缩空气被吸入压缩机前的温度高于水的温度,于是,空气热能通过空压机的聚集作用被热能机的热交换置换到水中。这个原理和时下流行的空气源热泵的工作原理有着异曲同工之妙。可喜的是,空压机在产生高压气体作为生产动力的同时,利用了运行过程中的废热,其热效能可以达到1,这就不能不感叹它的节能效果了。


专业的空压机余热回收设备生产厂家_河南尚唐

Copyright © 2019 河南尚唐环保科技有限公司版权所有
电 话:0371-67793333    手 机:18538002211    传 真:0371-86527113   邮箱:admin@kyjyrhs.com
地 址:河南省郑州市嘉图工业区
豫ICP备14018656号-3

扫一扫关注微信公众帐号

免费咨询 投诉建议
QQ在线咨询
售前咨询
0371-86527113
售后服务
0371-67793333