压缩空气被视为一种能量，通成为第四种能源。鉴于压缩空气气源是由压缩机做功，按气体定理的物理变化而得到的一种能源，根据气体压缩做功的原理或过程，我们可以了解如何以最经济的能源消耗，得到最大的输出功，即压缩空气的取得，随着离心式空气压缩机的逐步普及，大气量用气的离心式空压机需要评估最低的能源需求，而离心式空压机的节能将是工业用气一项重要考虑因素。

 

COOL

 

离心式空压机节能需求，需要根据离心式空压机气体定律的原理，满足PV图的最小多变指数。因此确保中间冷却器降温及排水以降低压缩功的需求。提升中间冷却器的热交换效果，则是降低减少压缩机做功的唯一诉求。

 

ENERGY

 

1

 

冷却器的性质

 

迅速将压缩机出口的压缩空气温度冷却，把95%以上的水份自饱和空气中分离，提供高质量的压缩空气供下个阶段的制程使用。因此，中间冷却器是一个热交换器，它必须保持稳定的高效率热交换能力，才能提供高质量压缩空气让工业制程有效率的稳定运转。

 

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2

 

冷却器的功能

 

降低下一阶段压缩过程的多变指数n值 (polytropic index)

 

使压缩过程接近等温过程的绝热压缩过程(adiabatic compression process)，从而减少降低压缩机马力的消耗。

 

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分割线

 

T1     进入中间冷却器的空气温度       ℃

 

T2       离开中间冷却器的空气温度      ℃

 

T3    进入中间冷却器的冷却水温度     ℃

 

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中间冷却器的效率标准设计值在0.7-0.9

 

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中间冷却器的效率对于压缩空气密度的提升，可以有效降低后段压缩机的电力消耗。

 

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T1   进入中间冷却器的空气温度      K  (273℃ + t 1℃)

 

T2   离开中间冷却器的空气温度      K  (273℃ + t 2℃)

 

P1   进入中间冷却器的空气压力   bar

 

P2   离开中间冷却器的空气压力    bar

 

分割线

 

中间冷却器对压缩空气密度的提升效率，就是压缩机马力可以降低的%指数。

 

3

 

冷却器的功能

 

降低下一个压缩行程的空气比体积

 

离心式空压机的工作原理是藉离心叶伦转动的动能来输送空气，压缩过程系等压，等温，改变气体体积，以离心叶伦转动的动能加速气体速度变换为压力。所以进入离心式压缩机的气体比体积需要越小越好，空压机的出气量才能满足使用端需求。

 

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说明一个二段压缩机中间冷却及多段压缩的数学关系

 

分割线

 

明中间冷却器的冷却能力对压缩机马力降低的重要

 

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气体压缩过程的冷却效果对压缩机耗能的影响。

 

分割线

 

在气体压缩过程，如果有足够的中间冷却能力，压缩

 

机所耗的能源必定大幅下降。

 

4

 

提升中间冷却器热交换效率

 

主要是将附着于热交换器管内壁的污垢或水垢清除，保持洁净的热交换面积，让冷却水与高温的压缩气体进行热交换，把气体的温度有效降低7-10℃，使气体进入下一个阶段压缩时提升压缩机效率，有效降低压缩机能源损耗。

 

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工程口诀

 

压缩机进气温度少5%，压缩机马力少5%

 

压缩机马力一定，压缩机进气温度少3℃，则压缩空气的气量增加1%。

 

冷却水温度每增减5℃，会影响冷冻机功率1.5%