膜式干燥器的原理与应用

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压缩空气作为-种重要的生产动力应用于工业领域的各个方面。在压缩空气的生产过程中，空气中的水分将随压缩空气-起进入压缩空气系统中。压缩空气中的水分将导致压缩空气管路的腐蚀，同时还会促进微生物的繁殖；如果水分没有去除的话，形成的冷凝液将在系统低点处积聚，这将对工业生产造成长久潜在的威胁 如：气控元件失灵、设备磨损增加，或者直接导致生产过程的停止。

传统的冷冻式干燥器、吸附式干燥器早已是众所熟知的产品，这些干燥器大多数安装于空压站，在压缩机之后，对整个系统的压缩空气进行干燥。我们知道，每个不同用户对压缩空气使用点的压缩空气干燥度的要求都会有所不同，同-个用户的压缩空气系统中，也会出现不同的干燥收稿 日期 ：2013-07-1966i 瓣 魁度需求，因此，最经济的压缩空气干燥方法就是只对实际需要的部分进行按需要的干燥度进行干燥。无论是试验用气、生产车间还是外场用气，也不论是移动用气还是固定用气，压缩空气用户均对压缩空气干燥的即时性和可靠性提出了更高的要求。正是基于对使用点的压缩空气进行干燥的需求，才诞生了渗膜式压缩空气干燥器。膜式干燥器起初是对小气量的最终使用点提供了最优的解决方案，后来演化到各个适合的应用领域。

2 分子膜特性高分子渗膜材料具有水分子渗透扩散的特性。

如图 1所示，如果分子膜两端存在气体分压 (浓度不同)，则气体分子就会透过渗膜从分压大的-方向分压小的-方进行分子扩散。

气体分子透过高分子膜的扩散速度撒于 3个方面：(1)扩散需要经过的渗膜材料的结构；2013年04期(总第240期)-辅 机 应部分干燥的压缩空气通过反吹阀膨胀减压，成为极干燥的反吹气。

反吹气以与压缩空气流向相反的方向流过渗膜纤维管的外部，由于压缩空气与反吹气之间的相对湿度差异，水蒸气从纤维管内部到反吹气中。

图7 压缩空气在膜干燥器中的的流向少显然与人口压缩空气含水量有关，入口含水量越高，则残余水分越大，反之亦然。也就是说，膜式干燥器出口的干燥效果 ，与入口的压缩空气压力露点有关。因此，膜式干燥器是提供了-个恒定的 露点降”。不论上游的压缩空气压力露点是多少，经过膜式干燥器干燥后，总能使压缩空气进-步干燥。这-突出优点是冷干机与吸干机所达不到的。当冷干机人口处的压缩空气压力露点低于冷干机的处理能力 (比如3℃)时，或当吸干机人口处的压缩空气压力露点低于吸干机的处理能力 (比如-40cI)时，冷干机或吸干机不再有任何干燥效果。而此种情况下，渗膜式干燥器却可以继续把压缩空气的干燥度进-步提高。

8 膜式干燥器使用中的注意问题 、由于高分子膜是靠分子间隙来分离水分子的，具有极高的精密度。因此要想保证干燥膜组可靠工作，压缩空气必须满足如下条件：(1)压缩空气不能含有液态冷凝液；(2)压缩空气含油量必须小于0.01 mg/m3；(3)不能有大于 1 m的颗粒杂质。 、要想渗膜式干燥器正常工作，高等级的可靠过滤器是必需的。

如图8所示，膜式干燥器重要的安装原则为：(1)满足过滤精度要求； 、(2)过滤器和膜式干燥器之间不能有延长的连接管路 (防止压缩空气冷却后产生冷凝液)；(3)过滤器和膜式干燥器之间只能使用防腐蚀连接管件；(4)安装干燥管之前需彻底清洁管路内部；-2013年o4期(总第240期)干燥的压缩空出管芯和端盖变得潮湿的氢 每彗萃图 8 安装原则(5)不能使用液态密封剂 (Loctite，Delo)；(6)安装时保证不存在安装应力。

图9 膜式干燥器推荐的安装图零标空气发生器 t 微电子工艺粉未配比 I / / 气浮轴承喷墨技术 .---.二 DRYPoⅡ M、二-- 粉末喷涂- /f 獬间臭氧发生器 f 光学测量设备图 10 膜式干燥器的应用领域机 应 用图 1 1 膜式干燥器铁道机车安装示意图膜式干燥器主要用于在压缩空气用气点之前直接干燥处理，推荐的使用安装图如图9所示。

9 实用案例分析膜式干燥器诞生以来，以快速的发展迅速占领了市常到目前为止，如图10所示，在多个应用领域，膜式干燥器有着突出的优点以及强悍的竞争力。

9.1 案例-：铁道机车上的应用简介：在铁道机车上，压缩空气主要用于刹车系统。基于故障安全原则，刹车蹄铁在压力的作用下张开，当失去压力时，刹车蹄铁抱死。刹车系统是机车上最重要的安全系统。

压缩空气干燥的必要性：高湿度的压缩空气会导致刹车蹄铁气缸锈蚀而使刹车失效或不能精确动作。

膜式干燥器的优点：增加整个系统的可靠性、减少维护、适合于频繁启停、适合机车轻量化、几乎没有占地面积、适合移动情况使用、没有活动部件、没有易损件、不限定安装位置，无需用电等。

9.2 案例二：油田冬季室外应用7O l瓣简介 ：在冬季，北方油 田室外温度有时达到零下40多度。而采油设施都在室外环境中，管道控制阀等都需要由压缩空气来驱动，防止冬季压缩空气管道不形成冰冻以及保证各阀件能灵活动作成了-大挑战。

压缩空气干燥的必要性：即使经过吸干机处理的压缩空气，达到了-40C的压缩空气在室外使用仍会因为环境温度低于压缩空气压力露点而产生冷凝液，继而产生冰冻堵塞管道或阀件从而形成故障。要求使用点压力露点永远低于环境温度是压缩空气室外必须达到的条件。

膜式干燥器的优点：能提供固定的露点降这- 特性使得膜式干燥器能彻底解决了这-问题。

将压缩空气先在室外储气罐中冷却到与室外相同的温度，再经过膜式干燥器进-步降低露点，保证用气点的压力露点永远低于环境温度，彻底避免了结露冰冻的问题。

9.3 案例三：激光切割机上的应用简介：在工业上激光切割机以及激光焊接机使用大功率二氧化碳激光束来进行操作。从激光发生器开始激，光束是通过镜面光学系统通道导引到激光头上。

压缩空气干燥的必要性：激光散失就会大大压力控制图1 2 膜式干燥器在激光切割机上的应用2013年04期(总第240期)辅 机 应降低激光机工作效率。保持光路通道洁净就是由压缩空气来完成的。如果压缩空气干燥度不够则会在镜面结露造成激光束散失。

膜式干燥器的优点：增加整个系统的效率、提高系统的可靠性、减少维护。

图 13 膜式干燥器在医疗业的应用9.4 案例四：医疗器械上的应用简介：医院使用集成化的呼吸系统，每个系统大约30 L/min(平均每个降的人呼吸7 L/min)。

压缩空气干燥的必要性：压缩空气必须达到呼吸标准，除了必须去除冷凝液外，还必须去除气味和油雾。这只有使用活性炭来达到目的。而活性炭在压缩空气湿度较大时会很快饱和，从而无法继续吸附其他物质。因此压缩空气必须先进行干燥才能保证活性碳过滤器正常工作。

膜式干燥器的优点：寿命长并稳定可靠、减少维护、满足呼吸系统用气规则、方便移动使用、适合间歇用气使用。

9.5 案例五：三坐标测量机上的应用简介：三坐标精密测量机采用红宝石测量头并通过气浮轴承使测量头精密接触被测物体连续移动，同时，三坐标的 3个轴 X/Y/Z有 3个光栅尺连续记载红宝石测量头当前位置的坐标值 (就是所说的测量值工件的实际尺寸)，输出给电脑软件进行处理，绘制出被测工件的三维图形。

压缩空气干燥的必要性：气浮轴承以及光栅尺都需要高洁净度的压缩空气进行驱动及保护，干燥度不够的压缩空气会大大影响气浮轴承的移2013年o4期(总第240期)图 1 4 膜式干燥器在三坐标测量机上的应用动精度以及光栅尺的测量精度。

膜式干燥器的优点：膜式干燥器的高可靠性使得高价值的测量机设备得到良好的保护，增加整个系统的寿命、提高系统的测量精度、减少维护。

1O 结论膜式干燥器有着其独有的特征优势，其高质量的特征汇总如下：(1)干燥空气立即可用，无需预运行时间；(2)水蒸气浓度差异的原理保证干燥进程；(3)高选择性中空膜保证最大的渗透面积；(4)消耗气量低，结构小巧 (TWIST 60技术)； -(5)完全免维护；(6)流经的压缩空气温度不发生改变；(7)保证恒定的相对湿度；(8)干燥后空气成分不变，获得了呼吸空气认证；(9)体积轻孝无需耗电。