压缩空气系统节电的探索刘晓峰

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1、压缩空气系统节电的探索刘晓峰（供电车间）摘要：本文对压缩空气系统的能量利用进行了研究，提出了切实町行的节能措就。关键词：压缩空气做功压缩空气是仅次于电力的第二大动力能源，又是具有多种用途的工艺气源，其应用范围遍及石油、化工、冶金、电力、机械、轻工、纺织、汽车制造、电了、食品、医商、生化、国防、科研等行业和部门。压缩空气做功的效率虽然大人低于电力，但气动工具（通常能量利用效率，管网损失大大高于电气线路损失）与电动工具（一般能量转化效率大于90%）相比也冇自己的优点：1、相比较体积较小，重最轻，输出功率人。2、很容易操作，维修简单。3、无超负荷故障：即使发动机发牛超负荷现象，工具仅仅是停

2、止转动，一旦超负荷解除，则重新恢复正常运转，对工具毫无影响，也不会发生任何故障。4,速度、功率的调整较容易：通过供气阀手柄调整调节阀可很简单的完成。5,本质上可防火防爆：由于不会产生电火花，所以即使在有爆炸危险的场所使用，也不会发生引火爆炸的可能。6,耐水性强：浸水虽然对工具有害，但不会像电动工具那样有致命的危害。在工矿企业屮，人量的压缩空气是由人功率空压机提供的，空压机的电耗占公司电耗的比例较人，以哈尔滨石化公司为例，其空分空压车间是公司的耗电大户，年均耗电量约2600万度，占全公司用电量的1/7。由于压缩空气系统整体效率较低，因而具有较大的节电空间,研究并开发其节电潜力，对公司经

3、济效益将有较好影响。从能量的角度考虑，对压缩空气系统，以空压机出口压缩空气为基准，可列出如卜•两个公式：空压机出口压缩空气内能二二电动机消耗功率+大气空气内能一进风管路损耗一机泵损耗压缩风实际使用的能量（真正设备需要的能量）二二空压机出口压缩空气能量一压缩风管网的能量损失风动设备实际消耗功率二二压缩风的内能*做功效率自然界大气空气内能是变化的，主要是不同刀份大气温度不同，以哈尔滨石化公司为例,冬夏温度羌在60度以上，温度不同，空气密度相差较人（见表二），相同体积的空气质量不同，为达到同样的压缩机出口条件，冬季压缩机将多做功。压缩机做功一方而提高风压，同时有一部分能量转化为热能，总体是

4、使空气内能增加。压缩风管网的能量损失由几方而构成：管网阻力、漏风、热量损失（附带压力损失）。目前绝人多数压缩空气管线均无保温，从防冻防凝的角度來看并无问题，但从节能的角度來看就不科学了。管线无保温，导致热量的大量散失（无论冬夏），降低了压缩空气的内能，从而降低了压缩空气做功的能力。根据理想气体状态方程，P*V/T=C为恒量，对于密闭系统，可认为休积V是不变的，则P/T=C/V，随着温度的降低，压缩空气的压力也会降低，做功能力下降。因此，压缩空气管线应考虑增加保温，维温维压，另外，在末端使用设备允许的情况下，可考虑利用公司内各种低品位余热，对压缩空气加热，使Z温度和压力升高,提髙其内能

5、和做功能力。使空气内能增加有两种方法，做功和热传递。1）对物体做功，物体的内能会增人。压缩空气实验说明：压缩空气做功（对空气做功），使空气内能增人，温度升高引起棉花燃烧。实际这种现象在F1常牛活中，我们也遇到过。例如，在给自行车轮胎打气时，打气筒也会变热，这也是由于压缩空气，对空气做功，使温度升高的缘故。川其他的方法对物体做功，也能使物体内能增加，例如摩擦生热、钻木取火等。所以对物体做功，物体的内能就会增大。2）热传递和物体内能的改变伴随着热传递的发生，物体的内能发生改变。物体吸热，温度升高，物体的内能增大。物体放热，温度降低，物体的内能减小。所以热传递可改变物休的内能，物体吸热，内

6、能增大，物体放热，内能减小。内能改变的多少跟物体吸热放热的多少即热量直接联系。传递的热量多，物体内能改变的量也越大。因此，内能的改变可以用热量来虽度。物体吸收多少热虽，它的内能就增人多少；物体放出多少热最，它的内能就减小多少。因此，热传递实质上就是内能从高温物体传到低温物体。热传递就是内能转移。做功和热传递对改变物体的内能是等效的，但是这两种物理过程又是不同的。做功改变物体的内能，是机械能和内能之间的转化。热传递改变物体的内能，是物体之间内能的转移。正因为做功和热传递对改变物体内能是等效的，所以，功或热量都可以虽度内能的改变。二者的单位相同，热量的单位也是焦耳。以气球为例：一个吹大的

7、气球，扎紧口，使气球内空气不泄漏，则当温度上升时，气球会膨胀，如气球外皮承受不了，气球会炸裂，当温度下降时，气球会缩小。假设不是气球,而是一个钢性容器，则在温度升高时，由于体积不会变化，则气体内能的增加除了一部分转化为热能，另一部分则转化为压力能。当温度下降时，气体内能消耗，除了失去一部分热量,气体压力也会降低，极端情况既是温度非常低，导致空气液化了，则容器内压力降到真空。综上所述，我们既町以通过压缩机对空气做功，通过将机械能转变为空气内能的方式增加空气内