壓縮空氣干燥設(shè)備性能測(cè)試方法與測(cè)試系統(tǒng)建置

1、<p>　　壓縮空氣干燥設(shè)備性能測(cè)試方法與測(cè)試系統(tǒng)建置</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　本研究參考?jí)嚎s空氣干燥設(shè)備性能測(cè)試之國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 7183-2007，建立一套高壓空氣吸附元件性能測(cè)試系統(tǒng)于工研院綠能所實(shí)驗(yàn)室，使其各項(xiàng)參數(shù)(溫度、壓力、溼度、流量、潔凈度)之均勻度與穩(wěn)定性皆可符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，并將其應(yīng)用于本研究團(tuán)隊(duì)目前正極積

2、開發(fā)之通電直熱再生吸附雛型元件之性能測(cè)試，以收集相關(guān)性能數(shù)據(jù)與操作參數(shù)、耗能驗(yàn)証與可靠度測(cè)試，以做為將來高效率壓縮空氣干燥設(shè)備產(chǎn)品之設(shè)計(jì)依據(jù)，同時(shí)可提供國(guó)內(nèi)相關(guān)空壓機(jī)干燥設(shè)備廠商，做為吸附材料或干燥設(shè)備開發(fā)時(shí)之測(cè)試驗(yàn)證平臺(tái)。</p><p><b>　　一、前言</b></p><p>　　完整的壓縮干空氣系統(tǒng)包括空氣壓縮機(jī)、儲(chǔ)氣桶、干燥設(shè)備、過濾設(shè)備、輸送管線與壓力

3、閥件等元件設(shè)備。由于空氣經(jīng)過空壓機(jī)壓縮后，空氣中所含大量水汽會(huì)產(chǎn)生凝結(jié)水，加上氣流中微量的雜質(zhì)與油污，將對(duì)精密儀器、氣動(dòng)工具、氣動(dòng)設(shè)備、儀表、管路、食品與藥物制程等造成嚴(yán)重傷害。故高壓空氣系統(tǒng)的除溼與濾凈處理程序，已成為生產(chǎn)高質(zhì)量壓縮空氣之必要手段。</p><p>　　壓縮空氣水汽去除機(jī)制，主要是藉由空氣桶冷卻凝結(jié)、冷凍式干燥機(jī)與吸附式干燥機(jī)等設(shè)備加以分離去除，其中工業(yè)常見的干燥設(shè)備有冷凍式干燥機(jī)、無熱式雙塔吸

4、附式干燥機(jī)、加熱式雙塔吸附式干燥機(jī)、廢熱回收式吸附干燥機(jī)等。一般大氣經(jīng)空氣壓縮機(jī)后，約有65.5%的水氣量會(huì)因空氣壓縮冷卻后凝結(jié)所排除、30%由冷凍干燥機(jī)冷凝去除，其余約4.5%水分才由吸附式干燥機(jī)去除。由于冷凍干燥機(jī)最低可處理的濕度為壓力露點(diǎn)約2℃，因此無法提供高壓空氣極低露點(diǎn)-40℃以下之需求，必須藉由吸附式干燥機(jī)才能將壓力露點(diǎn)處理至-40℃甚至是-70℃以下，然而吸附式干燥機(jī)需耗費(fèi)較高能量用于吸附劑再生，故成為吸附式干燥器主要缺點(diǎn)

5、。</p><p>　　傳統(tǒng)吸附式干燥機(jī)為雙塔并聯(lián)之干燥桶(內(nèi)裝吸附劑)所組成，當(dāng)其中一個(gè)進(jìn)行氣體除濕時(shí)，另一個(gè)則進(jìn)行再生，再生完成后冷卻備用并交替循環(huán)使用。吸附劑種類有硅膠、活性氧化鋁、沸石等，目前仍唯有使用分子篩才將壓力露點(diǎn)溫度降低至-70℃以下，得到露點(diǎn)極低壓縮空氣。無熱式吸附干燥機(jī)之耗能主要源于吸附劑再生需求所致，因此目前有多種改良型式吸附式干燥機(jī)問世。傳統(tǒng)無熱式干燥設(shè)備，其再生方法引入干燥后壓縮空氣直接

6、進(jìn)行再生，通常5~15分鐘完成一次再生切換循環(huán)，并消耗總供氣量中15～25%的高經(jīng)濟(jì)價(jià)值的壓縮空氣，有些不當(dāng)作操作甚至?xí)哌_(dá)50%再生氣耗，故其操作費(fèi)用極為昂貴。</p><p>　　改良型式干燥設(shè)備分別有A.加熱式＋空壓氣體吹凈再生，耗氣3～7%的壓縮空氣；B.加熱式＋鼓風(fēng)機(jī)常壓空氣吹凈再生;C.采用空壓機(jī)廢熱回收再生，降低加熱元件之能耗。為改善吸附式干燥設(shè)備之耗能，本研究則開發(fā)通電直熱式平行通道式吸附元件技術(shù)

7、，擬藉由通電直熱方式將熱量直接傳遞至吸附劑孔洞內(nèi)部脫附水汽分子，其與傳統(tǒng)電熱加熱高壓空氣后再生吸附劑相比，可大幅降低管件熱損失與吸附劑加熱不均之問題，估計(jì)節(jié)能效益潛力約可達(dá)30%。表1為冷凍干燥機(jī)與各類吸附干燥機(jī)之使用范圍、初設(shè)成本與運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用比較表。</p><p>　　表1、各種干燥設(shè)備之使用范圍、初設(shè)成本與運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用比較表</p><p>　　除以上不同的吸附材的再生型式外，在吸附式干燥

8、機(jī)的運(yùn)作上，控制方式的不同亦對(duì)能源消耗有不同的影響。一般最為常見者采固定時(shí)間再生周期控制，即以設(shè)定時(shí)間之方式進(jìn)行吸附材再生；如每小時(shí)進(jìn)行吸附材再生一次等。另一種較節(jié)能方式則以壓力露點(diǎn)溫度監(jiān)測(cè)來進(jìn)行控制，其再生周期不為定值，此方式雖然固定時(shí)間再生較為節(jié)能，但缺點(diǎn)在于需額外昂貴在線壓力露點(diǎn)傳感器。</p><p>　　二、壓縮空氣干燥設(shè)備性能測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)</p><p>　　本研究為了建立一套高壓

9、空氣干燥設(shè)備及其吸附元件性能測(cè)試系統(tǒng)，將參考?jí)嚎s空氣干燥設(shè)備性能測(cè)試之國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 7183，其屬于ISO TC118 SC4 WG1之國(guó)際高壓空氣氣體濾凈處理與其性能測(cè)標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)下之干燥設(shè)備性能測(cè)試標(biāo)準(zhǔn);而其相關(guān)ISO高壓空氣氣體濾凈處理與性能測(cè)標(biāo)準(zhǔn)如圖1所示。其中ISO 8573-1為高壓空氣氣體潔凈分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，依污染物分成氣態(tài)污染物(如氨、硫化物等)、水氣、油滴、塵粒、生物(菌類、孢子等)。而一般工業(yè)所使用高壓空氣潔凈質(zhì)量，則偏重水

10、氣、油滴、塵粒之潔凈度控制，其等級(jí)區(qū)分如表2所示。</p><p>　　圖1、ISO有關(guān)空壓氣體濾凈處理標(biāo)準(zhǔn)</p><p>　　表2、高壓空氣潔凈等級(jí)表</p><p>　　國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 7183-2007 (Compressed-air dryers - specifications and testing) 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范適用高壓空氣范圍為0.5 bar~1.6

11、bar，適用類型有冷凍式(refrigeration)干燥設(shè)備、吸附式(adsorption)干燥設(shè)備、薄膜式(membrane)干燥設(shè)備或兩種以上的組合。各項(xiàng)性能量測(cè)參數(shù)包含a.壓力露點(diǎn)、b.氣體流量、c.壓損、d.空壓氣耗損失、e.能源耗損、f.噪音等。在進(jìn)行高壓空氣干燥設(shè)備之性能測(cè)試，其標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件如表3。其中所有性能測(cè)試，入口空氣清凈度要求需符合表2中，油氣等級(jí)4(≤5 mg/m3)，塵粒等級(jí)4(1.0μm≤粒徑≤5.0μm，數(shù)

12、量≤1000)。若干燥器需前置過濾器以維持上述要求，則需全程含有過濾器下進(jìn)行測(cè)試。</p><p>　　圖2即為ISO 7183-2007高壓空氣干燥設(shè)備性能測(cè)試系統(tǒng)示意圖。藉由上、下游的壓力露點(diǎn)溫度量測(cè)即可獲得上、下游氣體水汽濃度，進(jìn)一步計(jì)算出干燥設(shè)備除溼干燥能力;而氣流流量的量測(cè)，可獲得處理風(fēng)量大小與再生氣耗損失。</p><p>　　表3、高壓空氣干燥設(shè)備之標(biāo)準(zhǔn)性能測(cè)試條件</

13、p><p>　　圖2、ISO 7183標(biāo)準(zhǔn)之高壓空氣干燥設(shè)備性能測(cè)試系統(tǒng)示意圖</p><p>　　圖3、壓降測(cè)試管路布置圖</p><p>　　a.露點(diǎn)溫度(溼度)測(cè)試</p><p>　　高壓空空干燥設(shè)備測(cè)試之氣源供應(yīng)，依據(jù)表3要求其幾乎需相對(duì)溼度100%之飽和狀態(tài)，濕度的量測(cè)需注意準(zhǔn)確度與穩(wěn)定性。待測(cè)試條件穩(wěn)定后再進(jìn)行出口露點(diǎn)測(cè)量取值，當(dāng)壓

14、力露點(diǎn)平均值小于0℃時(shí)，其最大值與最小值變化差值需小于0.5℃;而壓力露點(diǎn)平均值大于0℃時(shí)，則其差值需小于1℃。</p><p><b>　　b.壓損測(cè)試</b></p><p>　　干燥設(shè)備之總壓損(total pressure loss)量測(cè)需按表3測(cè)試條件于額定流量下測(cè)得。測(cè)試管路布置如圖3所示，若干燥設(shè)備含有過濾器等零件，則壓損測(cè)試時(shí)，必須將過濾器一并含入，并

15、須待過濾器達(dá)穩(wěn)定后才可取值。</p><p><b>　　c.耗能測(cè)試</b></p><p>　　耗能系指干燥設(shè)備所使用之各種能源總合，例如吸附式干燥器可使用蒸氣當(dāng)再生熱源或是使用電力驅(qū)動(dòng)之鼓風(fēng)機(jī)，故耗能通常為二者之總合。測(cè)試報(bào)告中以數(shù)次循環(huán)周期(至少1次)之監(jiān)測(cè)平均值當(dāng)作其耗能值。而各項(xiàng)耗能計(jì)算方式與說明如下:</p><p>　　電能(W

16、E)以千焦耳(KJ)表示，瓦時(shí)計(jì)精度要求±1％以內(nèi)，由公式(1)計(jì)算。</p><p>　　WE =PAV × tDC(1)</p><p>　　其中PAV：由公式(3)計(jì)算1次循環(huán)周期之平均功率，kW</p><p>　　tDC ：1次干燥循環(huán)周期時(shí)間，sec</p><p>　　蒸氣能量(WS)為收集1次循環(huán)

17、周期之蒸氣凝結(jié)水，代入公式(2)計(jì)算出，單位千焦耳(kJ)。</p><p>　　WS = m × LV(2)</p><p>　　m：1次循環(huán)周期收集之蒸氣凝結(jié)水量，kg。</p><p>　　LV：于該溫度/壓力下輸入蒸氣汽化潛熱，kJ/kg。</p><p>　　平均需求功率計(jì)算方法如公式(3)，將總輸入能源除以1次

18、干燥循環(huán)周期。</p><p>　　PAV＝Wsum/tDC(3)</p><p>　　Wsum：總輸入能源(WE+Ws)，kJ</p><p>　　tDC：1次干燥循環(huán)周期時(shí)間，sec</p><p><b>　　d.耗氣測(cè)試</b></p><p>　　針對(duì)系統(tǒng)氣耗損失(system

19、air loss)部分，若干燥器使用高壓空氣來進(jìn)行吸附劑再生，對(duì)空壓系統(tǒng)將造成氣耗損失。一般氣耗損失分成兩部分，分別為泄壓排放損失(blow-down loss)與再生吹凈損失(purge loss)，其中泄壓排放損失，主要因脫附再生過程，干燥桶槽內(nèi)需將壓力狀態(tài)由高壓降為1大氣壓時(shí)，桶內(nèi)之高壓氣體將排放至大氣造成氣耗損失。</p><p>　　(i)再生干燥器之泄壓排放損失</p><p>

20、;　　泄壓排放損失一般發(fā)生于再生初期，系干燥器由高壓泄放至常壓之排氣損失。由于瞬間高壓空氣排至大氣，高速氣流恐易造成流量計(jì)損壞。故不建議使用儀器量測(cè)方式來獲得泄壓排放損失量。故由公式(4)可計(jì)算出泄壓排放損失體積量(VBL, m3)。</p><p>　　VBL＝VV ×[(Ps-Pregn)/Pref]× n(4)</p><p>　　其中VV：容器體積，m3&

21、lt;/p><p>　　Ps：系統(tǒng)絕對(duì)壓力，bar</p><p>　　Pregn：再生絕對(duì)壓力，bar</p><p>　　Pref：參考大氣絕對(duì)壓力，bar</p><p>　　n：完成1次循環(huán)周期之排放次數(shù)</p><p>　　(ii)再生干燥器之吹凈損失</p><p>　　再生吹凈損失為已

22、處理好高壓干燥氣體，分流出一部份做為再生用之吹凈氣體總體積。因此對(duì)系統(tǒng)是一種損失，在再生階段時(shí)，因一部分流量被引流做再生吹凈氣流，故干燥器出口流量將小于入口流量。再生吹凈流量量測(cè)布置如圖4。當(dāng)進(jìn)行吹凈流量量測(cè)時(shí)，不可同時(shí)進(jìn)行壓力露點(diǎn)量測(cè)，因?yàn)榍宄龤饬鲿?huì)有背壓產(chǎn)生，將影響測(cè)試結(jié)果。而再生吹凈氣耗損失(VPL)，其計(jì)算公式如公式(5)所示</p><p>　　VPL＝qPF × tPF (5)&l

23、t;/p><p>　　VPL：再生吹凈氣耗損失，m3</p><p>　　qPF：吹凈流量，m3/sec</p><p>　　tPF：1次循環(huán)周期之總吹凈氣流時(shí)間，sec</p><p>　　圖4、再生吹凈流量之量測(cè)布置圖</p><p>　　由于吸附式干燥設(shè)備具有雙塔切換系統(tǒng)，因此再生耗能、吹凈氣耗損失與噪音等測(cè)試值皆呈

24、現(xiàn)周期變化。故測(cè)試數(shù)據(jù)需加以平均，并記載瞬間峰值，以防止干燥器設(shè)計(jì)時(shí)，以平均耗能選用而忽略瞬間峰值將造成系統(tǒng)過載，造成管線流量不足。故壓力、溫度、流量等參數(shù)平均值X，可以公式(7)計(jì)算獲得。</p><p>　　X =/(7)</p><p>　　xi：時(shí)間i間距之測(cè)值</p><p>　　ti：時(shí)間間距，單位秒(sec)</p><p&g

25、t;　　tTOT：總共時(shí)間，單位秒(sec)</p><p>　　n：取值數(shù)，n值>30</p><p>　　值得注意的是由于壓力露點(diǎn)值與水汽濃度非呈現(xiàn)線性關(guān)系，故壓力露點(diǎn)平均值，須先換算成水汽濃度或絕對(duì)溼度后取平均值，再將此平均值換算回壓力露點(diǎn)值，才是壓力露點(diǎn)平均值。測(cè)試結(jié)果除了標(biāo)示出平均露點(diǎn)溫度外，亦須備注最溼狀態(tài)壓力露點(diǎn)溫度值。</p><p>　　為了

26、避免管路中空壓氣流擾動(dòng)影響壓力量測(cè)，工程實(shí)務(wù)上采用如圖5所示。量測(cè)該截面之平均靜壓值。管內(nèi)壁上、下、左、右4點(diǎn)靜壓，透過直徑1.5mm孔共通于外環(huán)溝通道，通道中再開1/4吋PT內(nèi)牙接孔接壓力計(jì)。</p><p>　　圖5、標(biāo)準(zhǔn)壓力量測(cè)管示意圖</p><p>　　表4則為此標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中各項(xiàng)量測(cè)儀器設(shè)備精確度之要求。例如不同的壓力露點(diǎn)量測(cè)范圍，其相對(duì)應(yīng)之精確度略有不同，若量測(cè)試范圍>-1

27、0℃以上，則精確度要求±0.5℃以下;而壓力露點(diǎn)量測(cè)范圍愈低(-40℃~-100℃)，則精確度要求愈寬(±2℃)。其他如壓力量測(cè)，亦針對(duì)不同范圍，有不同的精度要求。</p><p>　　表4、ISO 7183之測(cè)試儀器與設(shè)備精確度規(guī)范</p><p>　　三、工研院吸附式干燥設(shè)備性能測(cè)試系統(tǒng)建置與設(shè)計(jì)</p><p>　　本研究參考上述國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)I

28、SO 7183-2007，已完成建立一套高壓空氣干燥設(shè)備及其吸附元件性能測(cè)試系統(tǒng)于工研院綠能所實(shí)驗(yàn)室，其各項(xiàng)參數(shù)(溫度、壓力、溼度、流量)之穩(wěn)定性測(cè)試皆符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，如圖6與圖7所示，并將其應(yīng)用于本研究團(tuán)隊(duì)目前正極積開發(fā)之通電直熱再生吸附雛型元件之性能測(cè)試。表5為本研究高壓空氣干燥設(shè)備性能測(cè)試系統(tǒng)之主要設(shè)備。本系統(tǒng)性能測(cè)試范圍能力如下。</p><p>　　壓力: 1~8 atm (表壓)</p>

29、<p>　　流量: 0~3.6 CMM (Free Air Delivery)</p><p>　　入口氣源濕度: -25~25℃(壓力露點(diǎn)溫度) </p><p>　　出口壓力露點(diǎn)量測(cè)范圍: -65~25 ℃</p><p>　　測(cè)試艙體直徑:10cm</p><p>　　圖6、高壓吸附元件性能測(cè)試系統(tǒng)之溫度、壓力、露點(diǎn)穩(wěn)定性測(cè)試

30、圖</p><p>　　圖7、高壓吸附元件性能測(cè)試系統(tǒng)之供氣流量穩(wěn)定性測(cè)試圖</p><p>　　表5、本研究高壓干燥設(shè)備元件性能測(cè)試系統(tǒng)之主要元件設(shè)備</p><p>　　圖8為本研究之高壓空氣氣源供應(yīng)系統(tǒng)圖，氣源由30HP氣冷螺旋式微油變頻空壓機(jī)系統(tǒng)所提供，并藉由轉(zhuǎn)切閥由儲(chǔ)氣桶后、或經(jīng)冷凍機(jī)后與吸附干燥機(jī)后，引出3道不同濕度狀態(tài)之高壓空氣供應(yīng)后端吸附元件進(jìn)行測(cè)試

31、，如圖9可分成高濕(dp-8℃)、中濕(dp-22℃)、低濕(dp-42℃)。若需更多組不同濕度參數(shù)變化，則利用2道不同濕度氣流進(jìn)行氣流配比調(diào)整混合，以調(diào)控出高壓空氣所需之溼度，來進(jìn)行測(cè)試。圖10則為本研究之壓力量測(cè)管制作實(shí)體照片，其中壓力與濕度量測(cè)時(shí)，分別將采樣口連結(jié)至壓力計(jì)與露點(diǎn)計(jì);而溫度量測(cè)則利用熱電偶直接固定于管壁進(jìn)行監(jiān)測(cè)。其接口大小皆為1/4吋PT內(nèi)牙接孔。</p><p>　　在完成高壓空氣氣源供應(yīng)系

32、統(tǒng)配制后，依據(jù)ISO 7183標(biāo)準(zhǔn)，完成吸附元件性能測(cè)試段之管路設(shè)計(jì)與制作，如圖11所示。本測(cè)試段前后加漸擴(kuò)與漸縮導(dǎo)管，將經(jīng)壓力測(cè)試管內(nèi)氣流均勻流經(jīng)測(cè)試段待測(cè)物，防止氣流集中于中央?yún)^(qū)造成偏差。測(cè)試設(shè)備測(cè)試段為內(nèi)徑約20cm可與導(dǎo)管拆開以安裝元件待測(cè)物，但氣流只通過中央截面10cm正方形區(qū)域，外圍10~20cm環(huán)狀區(qū)域?yàn)榘惭b電極、溫度傳感器等線路使用空間。圖12為本研究通電直熱吸附雛型元件本體。復(fù)合吸附元件性能測(cè)試段之裝置剖面圖，則如圖1

33、3所示，其中利用法蘭與o型密封環(huán)，可將氣流限縮于中央?yún)^(qū)域，測(cè)試吸附元件本身并無氣密外殼，而是由外側(cè)艙體提供高壓氣密。由于本研究所開發(fā)之復(fù)合吸附元件具有通電直熱特性，因此復(fù)合吸附元件所連結(jié)之電線、熱電偶線等將直接穿過艙體經(jīng)高壓氣密接頭密封來連接外部相關(guān)裝置。測(cè)試艙外殼除電極通過外，另為記錄吸附劑內(nèi)溫度變化，亦布置數(shù)條T-type熱電偶，穿過測(cè)試艙外殼，每段測(cè)試艙外殼總計(jì)設(shè)有8孔(2分PT內(nèi)牙)。</p><p>　

34、　圖8、高壓空氣氣源供應(yīng)系統(tǒng)圖</p><p>　　圖9、高壓吸附元件性能測(cè)試段之供氣源示意圖</p><p>　　圖10、壓力量測(cè)管之設(shè)計(jì)與制作實(shí)體照片</p><p>　　圖11、復(fù)合吸附元件性能測(cè)試段之實(shí)體照片</p><p>　　圖12、通電直熱吸附雛型元件照片</p><p>　　圖13、通電直熱吸附元件于測(cè)

35、試艙內(nèi)安裝照片</p><p>　　為了探討10公分通電直熱吸附雛型元件于不同壓力下脫附之再生特性，本研究利用高壓空氣流量150 LPM(FAD)，先以高濕(dp-8℃)氣流進(jìn)行吸溼，達(dá)飽和后再以高壓低濕(dp-42℃)氣流，元件通電加熱至135~140℃進(jìn)行脫附再生。測(cè)試結(jié)果如圖14。此次測(cè)試歷時(shí)約160分鐘。上游露點(diǎn)約-27℃，下游露點(diǎn)于吸附材未加溫前約-21℃，加溫后升至-8℃左右，并隨時(shí)間增加至最高約-3

36、℃左右，顯示持續(xù)有水氣脫附釋出，并維持約50分鐘。隨后水氣釋出量逐漸減少。由160分鐘總脫附水量30.1g來看(圖17)，再生50分鐘內(nèi)釋出約20.5g(圖17)，約占68.1%。代表于前面31.3%再生時(shí)間內(nèi)，即可脫附了68.1%的總水氣量，顯示脫附效能集中于再生初期。</p><p>　　圖15為常壓下通電直熱再生脫附曲線圖，由圖顯示常壓下上游入口約-33℃，下游出口露點(diǎn)于吸附材未加溫前約-6℃，加溫后4分鐘

37、內(nèi)快升至22℃左右，顯示有極大量的水氣快速釋出，隨后不到5分鐘，下游出口露點(diǎn)急速下降由總再生時(shí)間120分鐘計(jì)算，其脫附水量可達(dá)34.85g(圖17)，而于初始20分鐘內(nèi)，累積再生水氣脫附量達(dá)24.6g(圖17)，顯示利用1/6的再生時(shí)間，即可完成約70%的水氣脫附量。</p><p>　　由以上高壓與常壓再生脫附之結(jié)果來看，顯然以常壓再生時(shí)，其水氣脫附再生速率較快。其約有70%水氣脫附量，可20分鐘內(nèi)完成，若為高

38、壓下脫附，則需50分鐘才能完成70%大水氣脫附量，故常壓再生加熱時(shí)間為高壓再生的2/5，再生時(shí)間縮短，將可達(dá)到降低能源消耗與節(jié)能之目的。另外由于高壓下進(jìn)行脫附再生時(shí)，高壓下水汽蒸氣壓將遠(yuǎn)超過該溫度下之飽和蒸氣壓，因此空氣中可攜出的脫附水汽量或水汽濃度將受到限制，造成再生脫附時(shí)下游露點(diǎn)溫度有約50分鐘于-3至-8℃范圍的平臺(tái)現(xiàn)象發(fā)生，而常壓下此平臺(tái)時(shí)間很短，且下游露點(diǎn)溫度亦明顯高出許多，達(dá)22℃以上。</p><p&g

39、t;　　為了降低再生氣流的氣耗量，避免過多熱量使用于再生氣流加熱上，因此本研究再生氣流由原本的150LPM，調(diào)降為90LPM，并同樣先以高濕(dp-8℃)氣流進(jìn)行吸溼，達(dá)飽和后再以常壓低濕(dp-42℃)氣流，元件通電加熱至140℃進(jìn)行脫附再生，測(cè)試結(jié)果如圖16。此次測(cè)試歷時(shí)約60分鐘，上游露點(diǎn)約-27℃，下游露點(diǎn)溫度于吸附元件未加溫前約-5℃加溫后升至24℃左右，確實(shí)亦比再生流量150℃時(shí)下游露點(diǎn)溫度22℃高出1~2℃，顯示水汽濃度更

40、高，但因氣流較小，需較長(zhǎng)時(shí)間約8分鐘后下游露點(diǎn)溫度才開始往下降。由60分鐘總脫附水氣量31.3g(圖17)來看，前20分鐘即可累積脫附水氣量達(dá)25.6g(圖17)，相較于再生氣流150LPM下前20分鐘累積脫附水氣量24.6g，其結(jié)果相近。因此在適度地調(diào)整再生氣流下，脫附的再生耗能可望進(jìn)一步降低，同時(shí)避免過多的再生氣流，將熱量由元件表面帶走，而造成過多的能源損耗。</p><p>　　圖14、高壓通電直熱再生脫附

41、曲線圖(150LPM)</p><p>　　圖15、常壓通電直熱再生脫附曲線圖(150LPM)</p><p>　　圖16、常壓通電直熱再生脫附曲線圖(90LPM)</p><p>　　圖17、不同壓力/流速再生之水汽脫附累積量</p><p><b>　　四、結(jié)論</b></p><p>　　本

42、研究參考國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 7183-2007壓縮空氣干燥設(shè)備性能測(cè)試，已完成建立一套高壓空氣吸附元件性能測(cè)試系統(tǒng)，使其各項(xiàng)參數(shù)(溫度、壓力、溼度、流量、潔凈度)之均勻度與穩(wěn)定性皆可符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，并應(yīng)用于本研究團(tuán)隊(duì)目前正極積開發(fā)通電直熱再生吸附雛型元件之性能測(cè)試，同時(shí)此測(cè)試系統(tǒng)亦可提供國(guó)內(nèi)相關(guān)空壓機(jī)干燥設(shè)備廠商，做為吸附材料或干燥設(shè)備開發(fā)時(shí)之測(cè)試與驗(yàn)證平臺(tái)。</p><p>　　針對(duì)本研究通電直熱吸附雛型元件于不同壓

43、力下脫附特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，由于高壓下水氣分壓受限，氣流可帶離吸附元件之脫附水氣量較少，故高壓下不利于脫附。未來干燥設(shè)備再生操作模式，仍以高壓吸附/常壓脫附為佳，雖然常壓脫附需額外泄壓排放氣耗損失，但由于通電直熱再生之脫附時(shí)間可大幅縮短，故吸附元件仍可節(jié)省不少再生耗能。本研究成果將做為后續(xù)壓縮空氣干燥設(shè)備產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)之依據(jù)。</p><p><b>　　五、致謝</b></p>