干燥过滤器介绍及选型

  图形 1 说明在 R12 制冷系统中不同的干燥剂吸收湿气的重量百分比的不同。从中可以显示 出分子筛过滤器吸附了最高数量的湿气。 这种曲线显示了单分子的吸附。 这是由于水和分子 筛之间强大的结合能力。活性氧化铝干燥器保持了合理的湿气水平，虽然，这种能力没有分 子筛好。这也预示着不同的吸附原料和氧化铝比较差的吸附水的能力。

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  干燥过滤器在制冷系统中有两个功能： 一， 吸附系统内的杂物如水和酸； 二， 提供过滤功能。 选择特殊用途的干燥过滤器需要仔细考虑各种技术因素，这一些因素包括：系统的型式、连接管路 的尺寸、含水量(含湿量)、系统的流量、过滤容量、材质（铜或钢）和安全工作所承受的压力。评估 每一个因素都是必要的以确保选择经济适用的干燥过滤器。 Parker Hannifin 在现有的技术基础上结合多年的实践经验进行研发干燥过滤器，这些干燥过 滤器严格按照 ASHRAE63.1 标准和 ARI 710.标准进行流通能力和吸湿量测试，获得的数据 被制作成液体流干燥过滤器的能力表(基于 ARI 标准工况)，可当作干燥过滤器的比照使 用。当然，对于不同形式的设备也要考虑一起其它因素。 吸附湿气和预防酸的产生 对于干燥过滤器， 把湿气从制冷系统中吸附掉的能力是一项很重要的功能，系统的湿气有 许多来源，比如:不合适的抽空而造成的残留空气、系统泄漏、电机线圈等等；另一个重要 来源是酯类润滑油的操作不当， 酯类润滑油具有很强的吸湿性。 确切地说是他们很乐意吸收 湿气。和以前使用的矿物油相比较，酯类润滑油能够从环境中吸收更多地湿气，并且更加难 以分离。湿气会造成系统冰堵，以及腐蚀系统地金属部件。系统中的湿气还和酯类润滑油起 水解反应，生成有机酸。 为了预防有机酸的形成， 系统中的湿气必须降到最少。 干燥过滤器中的干燥剂能完成这一 过程。分子筛、活性氧化铝和硅胶是三种最常用的干燥剂。 分子筛是结晶状的铝矽酸钠（合成沸石） ，它有立方体状的晶体机构，所以能根据分子的 大小和极性的不同来选择性吸附。 晶体状结构的分子在尺寸上有变化。 这样做才能够使一些分子 被吸附，例如水；同时允许其它大量的分子通过，例如制冷剂、润滑油与酸。干燥剂的表面 布满阳离子，阳离子作为磁体能够吸附极性分子，例如水，他能被紧紧的吸附。水分子从润 滑油中分离，大幅度的降低了脂类润滑油发生水解反应的可能性。

  硅胶是由硅石(SiO2)捆扎聚合的一种非晶体分子结构的物质，凝胶体状结构的干燥剂预示着 在水和干燥剂之间不牢固的结合形式。 硅胶是一种旧形式的干燥剂， 在当今的干燥过滤器中 使用的并不多。

  选择所需求的最合适干燥剂的材质有许多棘手问题。含水量, 制冷剂和润滑油的兼容性，自 身性能和酸的含量都是很重要的特性参数, 选择干燥剂时需要仔细考虑这些重要的特性参数。 干燥器经常被放置在制冷剂通过膨胀阀前的液管管路上， 吸附湿气和一些固体杂质。 酸的含 量，包括有机和无机，液体管路上不是特别高，但有些的确存在, 所以干燥器一定要能吸附 它们。然而，即使干燥器能够能够把系统中大部分湿气吸附掉, 酸性还是会保持在比较低的 水平。为了达到这个目的，干燥器需要有一个足够的吸湿能力。含湿量是指当制冷系统中水 和湿气维持在一个低的水平时，干燥器所能吸附的水量。

  润滑油的水解将会产生有机酸。有机酸是羧基酸, 是由 POE 润滑油和系统中的水起反应产 生的结果。水侵袭 POE 润滑油使它分解成它最初的成分（羧基酸和酒精） 。如果把系统中的 湿气含量控制在最小限度，POE 润滑油将不会发生分解。系统含湿量的减小也会使酸的含 量减少。表格 3 给出了两种干燥器对酸的容量。

  当选择合适的干燥器时, 了解制冷剂和润滑油的兼容性是最基本的。 干燥器经常被用在系统 的吸气端预防杂粒、酸、尘土、湿气进入压缩机。在吸气端发现的污物主要是无机酸， 无 机酸会引起腐蚀并使电机烧毁。 当系统中有一定的热量和湿气时， 制冷剂会发生分解形成无 机酸(HCI and HF)。无机酸的形成会破坏分子筛的晶体结构并使其失效。因此，将干燥器中 将氟化物和氯化物的含量控制在较低的水平很重要。另外，使用合适的干燥器(制冷剂和 干燥器能够兼容)能够使氟化物和氯化物的含量保持在低的水平。不能兼容的制冷剂和干燥 器会促进分解和生成无机酸。表格 2 给出了和制冷剂相兼容的分子筛型号。 TABLE 3 Inorganic Acid Capacity (% by wt) approx 6% approx 6% Organic Acid Capacity (% by wt) 0.80% 5.50%

  钢或铜干燥器的应用， 主要区别是看系统大小和应用途径。铜制干燥过滤器通常用于小型 系统，系统有较小的压力波动和震动。一些小型系统不需要很高的过滤能力，当然，一些使 用新型制冷剂的小型系统也需要更好的过滤能力。 为了适应这些要求， 一种型芯干燥器和带 过滤网的干燥器将被应用。 同时， 在小型系统使用铜过滤器是最经济的。 因为在小型系统中， 铜制干燥器和钢制干燥器相比较， 系统制冷剂充注量要少。为了确定要多少干燥剂去吸 附系统中的湿气， 必须确定制冷剂的充注量。 制冷剂充注量再结合系统功率、 最高工作时候的温度、 最大工作所承受的压力，系统的总水分就能计算出来。系统总分水信息被用来确定干燥器的能力。 系统运行压力的信息是必需的， 用来确定干燥器达到爆炸压力时的最小壁厚， 包括铜制和钢 制干燥器。与 UL 和 CSA 标准一致，爆炸压力被定为 5 倍的系统模块设计工作所承受的压力，或 3 倍系 统设计工作所承受的压力伴随疲劳应力测试参照 UL1995 标准。特别说明，对于铜制干燥器，根据铜 管直径和壁厚得到的设计工作所承受的压力一定要符合 UL 中的明确规定。

  活性氧化铝由铝的氧化物(Al2O3)组成, 不是一种很好的晶体材料。 氧化铝和硅胶都显示各式 各样的孔大小并且都没有显示出它们具有基于分子的大小的选择性。 除了可利用它们的表面 吸附水之外，由于多样化的孔的尺寸，它们还可以吸附大量的制冷剂、润滑油、酸性分子。 从水和润滑油同时被吸附到氧化铝的小孔中后， 氧化铝还给 POE 润滑油水解的提供了机会。

  形成的这些无机酸和有机酸会降低干燥剂的吸附湿气的能力。 因此， 知道制冷系统的兼容性 是一件很重要的事情，表格 4 显示了不同制冷剂及其相兼容的润滑油。 干燥剂必须有足够的机械强度防止当系统剧烈振动或强烈冲击时被打碎。不能兼容的制冷 剂， 润滑油与干燥剂相结合会造成很低的强度和高的磨损值。 屈服力定义为能使干燥剂个体 珠子被打破的力量。当干燥剂被剧烈摇动和震动时会产生磨损， 会产生细小的颗粒。