物理原理決定了壓縮空氣是迄今為止昂貴的能源。同時(shí)，熱動(dòng)力學(xué)定律也清楚地告訴我們，不消耗熱能就得不到壓縮空氣。在壓縮機(jī)長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行之后，壓縮空氣時(shí)的熱能回收再利用非常重要。

為什么在生產(chǎn)壓縮空氣時(shí)的熱能回收是一項(xiàng)快回報(bào)的投資呢？從能源方面考慮，壓縮空氣是一個(gè)非常熱門的話題。有限的資源、嚴(yán)格的環(huán)保法規(guī)、限定的CO2排放量和不斷上漲的能源價(jià)格都是能效項(xiàng)目建設(shè)的推動(dòng)力。一方面，精心設(shè)計(jì)的流程，其中包括利用變頻技術(shù)調(diào)節(jié)空氣壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速、盡可能地讓空壓機(jī)在好的工作點(diǎn)附近工作，以及為了保障企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的安全進(jìn)行的適當(dāng)功率儲(chǔ)備等都為項(xiàng)目奠定了良好基礎(chǔ)。另一方面，壓縮機(jī)在提高空氣壓力時(shí)提高了空氣的溫度，這也為熱能回收再利用帶來(lái)了巨大的潛力?；谄髽I(yè)的成本效益考慮，企業(yè)用戶也越來(lái)越關(guān)注熱能回收再利用的問(wèn)題了。

熱能回收再利用的投資回報(bào)率很高，通常不到兩年就能收回全部投資。為什么壓縮空氣的熱能回收有著這樣的潛力呢？本文將詳細(xì)解答。

縮空氣通過(guò)熱交換器的冷卻器管，冷卻水在管子中逆向流動(dòng)，薄片設(shè)計(jì)的冷卻管確保了有效的熱傳遞并減少了壓力損失。

1、熱力學(xué)定律的利用

據(jù)熱力學(xué)定律可得，當(dāng)封閉空間內(nèi)的空氣被壓縮時(shí)，氣體溫度會(huì)升高，在封閉的空間里，氣體受到壓縮時(shí)，空氣分子之間的距離縮短，因此產(chǎn)生的摩擦增加。根據(jù)這些熱力學(xué)原理，結(jié)合空壓機(jī)各個(gè)工作點(diǎn)的效率可以計(jì)算空氣壓縮后的溫度。

溫度的高低還取決于壓縮比。例如進(jìn)氣溫度為20℃，壓縮比為3，壓縮機(jī)的等熵效率為74%時(shí)，空氣壓縮時(shí)的溫度會(huì)達(dá)到166 ℃。溫度越高，廢熱利用的范圍就越廣泛。

在熱力學(xué)中，熱量的質(zhì)量是用卡諾系數(shù)來(lái)描述的，即廢熱和散發(fā)熱量的溫度之比，也就是廢熱利用率。氣體中所含有的熱量通常占可回收利用總熱量的85%左右，剩下的15%大致均勻分配給熾熱空氣壓縮階段的驅(qū)動(dòng)電機(jī)消耗、機(jī)械消耗以及熱輻射等。

典型的螺桿式空氣壓縮機(jī)的能量平衡

2、熱能用途

在熱能回收再利用措施的空間內(nèi)，可回收利用總熱量剩下的15%也可以直接利用，其可以作為附近辦公室和生產(chǎn)車間的采暖用熱能。

為了利用這些熱量，與以往的熱氣在壓縮階段、消音階段和消音罩內(nèi)管道系統(tǒng)中被冷卻的情況不同，為螺桿壓縮機(jī)配備排氣管，空氣經(jīng)這一排氣管道排出。中央排氣管中的廢氣溫度在30℃~60℃之間，這一溫度范圍的廢氣經(jīng)分支管路返回，供室內(nèi)采暖使用。同時(shí)，這一采暖系統(tǒng)利用閘板閥來(lái)控制各個(gè)不同空間的具體采暖溫度。

純凈廢氣的熱能可以有效地直接用于室內(nèi)采暖，但管殼式換熱器的出現(xiàn)則開(kāi)辟了高溫廢氣能源利用的新天地。因此這一技術(shù)也被推薦用于空壓機(jī)站的技術(shù)改造，以顯著提高空壓機(jī)設(shè)備的能源利用效率。

使用緊湊型的管殼式換熱器裝置于空壓機(jī)的壓力側(cè)，管殼式換熱器可以簡(jiǎn)單方便地集成到原有的壓縮空氣供應(yīng)系統(tǒng)中。管殼式換熱器的設(shè)計(jì)基于內(nèi)部介質(zhì)的流動(dòng)特性，隨著排氣管道系統(tǒng)壓力的增高，帶來(lái)的功率損失只有2%，與熱能回收帶來(lái)的節(jié)約相比幾乎可以忽略不計(jì)。

管殼式換熱器帶來(lái)了許多新的熱能利用的可能性。典型的就是對(duì)加熱系統(tǒng)、淋浴和洗手間用水以及工業(yè)用水等設(shè)備進(jìn)行加溫。