科研實驗室潔淨乾燥壓縮空氣規劃 : 冷凍式乾燥機選型

台灣冬天的環境溫度一般是攝氏5℃~15℃,夏天環境溫度一般是攝氏30℃~40℃ (頂樓機房通風不佳的話通常會達40℃以上) 。環境溫度越高,空氣中的含水氣量 (相對濕度) 會越高, 2大氣經過壓縮機壓縮之後,夏天產生的冷凝水會比冬天多出不少。

通常依據不同種類的空壓機,其出口的壓縮空氣溫度通常=環境溫度+攝氏15℃~30℃; 因此夏天頂樓空壓機房通風差者出口溫度約為50℃~60℃。

在夏天壓縮空氣進入空氣桶經過空氣桶降溫之後,到乾燥機入口溫度約45℃~55℃。

若空壓機排氣量為 425L /min,於夏季高溫環境(入氣溫度 > 50°C)下的選型分析如下:

1. 標準入氣型 (TRX-5D):請參考下表,冷凍式乾燥機入口溫度最高建議不超過攝氏50℃ (通風差夏天就會超過) 。

修正後處理風量:600L/min (額定) × 0.5 (溫度修正係數) = 300L/min

結論: 低於空壓機排氣量,無法防止冷凝水產生。

2. 高溫入氣型 (TRX-5HD):請參考下表;乾燥機因為預冷設計,冷媒壓縮機及熱交換器均更高一個框號,因此入口溫度最高允許到攝氏80℃。

修正後處理風量:600L/min (額定) × 0.87 (溫度修正係數) = 522L/min

結論: 處理能力較接近需求,建議進一步選用更高規格以確保製程品質。

3. 冷凍式乾燥機選型的第一步是至少處理風量不要低於空壓機排氣量的3~5%,最好是高於或相當;因此我們初步選擇TRX-5型的 (600L/min; 每分鐘可處理600L壓縮空氣的機型)(請參考下表)。

4. 然後再依據下表的入氣溫度修正係數及壓縮空氣壓力進行修正(夏天機房環境溫度攝氏32℃~40℃時),因此就可以得出上面的選型結論。
5. 因此我們選擇 高溫入氣型,確保壓縮空氣經過冷凍式乾燥機之後不會產生冷凝水到生產設備現場,避免製程設備的電磁閥不會有水氣故障,氣動閥與氣壓缸不會有水氣造成潤滑油乳化故障。
6. 標準入氣型與高溫入氣型的差異主要在於冷媒壓縮機製冷量大小及熱交換器的銅管數量多寡;因為影響成本甚鉅,所以許多國產的冷凍式乾燥機設計時是以客戶不會用到滿載100%的狀況,而是以空壓機滿載風量的70~80%設計,如果又選用標準入氣型,則冷凍乾燥效果在夏天(機房通風設計良好則沒問題)通常會造成問題,影響客戶製程設備與產品良率。

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發表者:實驗室空壓機

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