空壓管路中怎麼一直有水?

許多使用空壓機系統的人都有過早上要使用噴槍的時候, 一壓噴槍的板機就噴出水霧來 (下下圖); 即使每一天早上一來就要針對空壓機附帶的桶子排水, 對外置儲氣桶排水…. 空氣管路到末端總是還有水氣或水霧出現。為什麼會這樣? 該怎麼解決這個問題呢?

經常發現一早使用噴槍容易發現噴出水霧

為何空氣管路中會有水?

為何空氣管路中會有水? 空氣相對濕度指的是空氣中含有水氣成分的佔比, 當相對濕度達到100%的時候, 空氣中的水氣就會由氣態水變相成為液態水, 於是產生冷凝水. 而下列幾個因素都會讓氣態水變相成為液態水, 包括：

1.空氣被壓縮 : 空氣體積變小, 但是因為水無法被壓縮, 因此被壓縮的空氣中相對濕度會提高而達到相對濕度100%, 於是產生冷凝水, 而且被壓縮的程度越高 (壓力越大), 冷凝水越多。

空壓機內置桶累積的冷凝水排放

(因為是無油渦卷式空壓機, 所以可以發現水很潔淨)

過飽和冷凝水產生的示意圖

2.環境的空氣溫度 : 環境空氣的溫度越高, 由於熱空氣膨脹的緣故, 相對濕度越高, 空氣經過壓縮之後, 產生的冷凝水越多; 而且由於空氣較為蓬鬆，所以環境溫度每上升攝氏3度, 空壓機壓縮出來的實際風量會減少1%. 空氣中環境溫度與相對的含水量對照表如下, 可以給各位使用空壓機系統的用戶參考。

大氣在不同環境溫度的時候，會有不同的飽和水氣含水量。例如：攝氏20度C時，飽和含水量為17.3克/立方；攝氏32度C時，飽和含水量為33.8克/立方（可查表），相對濕度80%時，含水量為33.8克/立方乘以 80%，約為27克/立方（台灣各地常見的氣候溫度與相對濕度）。其中，露點溫度用以表示空氣中的含水量，指空氣於飽和狀態(相對濕度100%)時，在這個溫度的含水量。

假設壓縮空氣之壓力露點溫度-20℃，若將此壓縮空氣之溫度降至-20℃以下，則壓縮空氣中將會有冷凝水產生，所以只要壓縮空氣溫度維持在這個露點溫度以上，則壓縮空氣中的水為氣體狀態。

當大氣被空壓機壓縮至壓力7bar時，體積縮小至1/7，壓縮腔因為壓縮熱（往復式會高達攝氏200度C左右）讓溫度升高，所以冷凝水不至於發生。排出壓縮機體後，溫度降低，加上液體不可被壓縮，所以過飽和的水氣就變成液態的水霧，產生冷凝水。（請再參考上上圖的冷凝水量計算示意圖）

冷凝水 (氣) 多寡在空氣管路中被視為是一種壓縮空氣良窳的指標, 壓縮空氣中含水(氣)量越高, 表示空氣品質越不佳; 水氣可能使CAD/CAM車機的主軸生鏽, 也可能使許多設備的電磁閥短路故障。更可能會影響加工過程吹掃時氧化鋯粉末時水氣噴到贋牙上, 在接下來燒結爐的製程造成贋牙裂開而功虧一簣或日後贋牙壽命縮短造成技師聲譽影響! 因此, 許多牙體技術所都相當在意壓縮空氣中的水氣與冷凝水。

冷凝水的處理區分為兩種 :

液態水霧蒐集排放 : 這個方式主要是處理液態水霧的方法; 通常為利用空氣桶, 旋風氣水分離器, 自動排水器, 三點組合與管路設計進行蒐集水霧, 並利用手動或自動裝置排除80%的冷凝水。

排水器種類

2. 氣態水蒸氣 (飽和水氣) 處理方式 :

A. 冷凍式乾燥機 : 將壓縮空氣以冷凍降溫方式，使其產生冷凝水去除。

B. 吸附式乾燥機 : 利用吸附劑(MS, AA, WS..)與水分子產生吸附作用將水氣吸附去除。

冷凝水與水氣的產生是無可避免的自然現象, 而影響壓縮空氣系統冷凝水的重要因素確實落實改善可以確保壓縮空氣品質的乾燥程度。

1.空壓機房環境：空壓機吸入口的環境溫度與相對濕度、乾燥機的環境溫度。

2.液態水霧的去除設計：氣水分離器、儲氣桶、管路設計。

3.氣態水蒸氣的去除設計：合格的冷凍式乾燥機、吸附式乾燥機。

4.管路洩漏以及快速接頭選擇以降低洩漏, 避免經過一夜管路未使用時的靜態短暫使水氣擴散至快速接頭或管路洩漏處形成冷凝水.重點包括 : 管路銜接點、快速接頭、製程設備接入點。

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