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壓縮空氣在噴涂工藝中有著重要的作用,既可推動加壓泵活塞運動和給涂料罐加壓,也是空氣噴槍使涂料霧化的動力。它不僅在噴涂工藝中有著重要作用,而且廣泛應用于各種氣動設備、氣控設備中,可對氣動供水系統、滅火系統、儀表系統進行控制,用于液體和固體的輸送、攪拌等操作,甚至可用于防腐處理。因此,了解壓縮空氣的制備及性能很重要。

  1.空氣的性質

在地球表面高度平均為300km的范圍內包圍著一層大氣,即我們呼吸的空氣。空氣是氣體混合物,大約由78%的氮氣和21%的氧氣組成,其中還含有少量的水蒸氣、二氧化碳及惰性氣體。空氣雖然很輕,但仍是有重量的,所以會對地球表面產生壓力,把由空氣重量對地球表面產生的壓強稱為大氣壓力。在地球海平面上受到的大氣壓力最大為101.325kPa,隨著海拔高度的增加,空氣密度減少,大氣壓力逐漸降低。

空氣與其他氣體物質一樣,具有可壓縮性,受到的壓力増加,體積就減少,而且成反比例關系,當受到的壓力增大10倍時,體積就縮小到原來的1/10。

2.空氣的標準狀態

由于隨著溫度、壓力的變化,空氣的體積、密度經常發生變化,為便于進行相互比較,把溫度為20.C、相當濕度為36%、大氣壓力為101.325kPa的空氣稱為空氣的標準狀態,此時空氣的密度約為1.29g/L。

3.壓縮空氣的性質

當常壓下的空氣在機械力的作用下被壓縮到儲氣罐中時,它的體積縮小,壓力上升就成為壓縮空氣。壓縮空氣具有相當大的能量,當它向外釋放時能對外做功。把制備壓縮空氣的機械稱為空氣壓縮機,把利用壓縮空氣為動力的機械稱為氣動設備。空氣壓縮機的工作能力通常是用它的產氣能力來表示的,在單位時間內產生具有_定壓力的壓縮空氣的數量越多,空氣壓縮機的工作能力越強。由于壓縮空氣的體積是隨壓力變化的,為便于相互比較,在表示體積時必須標明它的壓力。同樣氣動設備的工作能力可用壓縮空氣的耗氣量來表示,把在單位時問內消耗一定壓力的壓縮氣體的數量稱為耗氣量。所以表示壓縮機和氣動設備的工作能力時都用到兩個指標:體積流量和氣體壓力。如某臺氣動設備的耗氣量為氣體壓力等于689.5kPa時,氣體流量為0.283m3/min。它的意義是當表壓為689.5kPa時,該設備的耗氣量為0.283m3/min。

4.空氣狀況對空氣壓縮機工作能力的影響

由于空氣壓縮機的理論工作能力都是折算成標準狀態下空氣體積表不的。所以只有在壓縮機人口處吸入的是標準狀況下的空氣時,它才有這種工作效率,而實際狀況往往會有偏差,主要表現在以下幾種情況。

(1)海拔高度變化由于大氣壓力和空氣密度都是隨海拔高度降低的,所以在高海拔地區使用同一臺壓縮機產生的壓縮空氣要比低海拔地區少。這是由于空氣壓縮機入口處的空氣壓力要比標準狀態值低的緣故,一般海拔高度每上升305m,空氣壓縮機的產氣能力就會下降3%。

(2)環境溫度的變化當空氣壓縮機在環境溫度高于標準狀態的20℃的條件下工作時,由于壓縮機入口處吸入的空氣密度要比標準狀態時低,所以空氣壓縮機的實際產氣能力會下降。當環境溫度高于20℃時,每升高4.6℃,壓縮機的產氣能力就會下降2%。而在37℃的條件下工作,它的產氣能力要下降6%左右,所以夏天應把壓縮機放在陰涼通風的地方工作。

(3)壓縮生熱造成的誤差由于空氣被壓縮時會產生熱量,所以從壓縮排出口排出的壓縮空氣是熱的,根據壓縮機的類型和工作壓力的不同,壓縮空氣的溫度可在65~260℃的范圍內變化,工作壓力越高,產生的熱量也越多,壓縮空氣的溫度也越高。當熱的壓縮空氣進入儲氣罐后,由于此時氣體的體積是固定的,溫度升高它的壓力也變大,所以儲氣罐上的壓力表讀數會較高,但這并不是儲氣罐工作時的壓力。當熱量散去后,氣體溫度下降,雖然并沒有用氣,容器中的氣壓也會下降,這是因為在體積一定的情況下,壓力是與溫度成正比的。為了解儲氣罐的實際壓力,應在壓縮空氣的溫度與室溫(或環境溫度)持平時才測量空氣壓力。為了避免測量的誤差,一般在壓縮機出口與儲氣罐之間接一個后冷卻器,使壓縮空氣盡快降溫。