压缩空气因其特有的特性优势，被广泛的应用于各行各业，随着人工智能、自动化技术、净化技术、节能技术的发展，压缩空气被应用的领域得到了更大的拓展。但压缩空气中含有灰尘、水、水蒸气、油、油蒸气及其它机械摩擦杂质，如不进行有效的处理，将给后续压缩空气净化设备、输送管道及用气设备和工艺造成不利的影响，也影响压缩空气作用的发挥。本文简要介绍清除压缩空气中所含颗粒的几种原理。

每立方米压缩空气中所含有的粒子数量称为“含尘量”，用固体粒子的质量浓度mg/m3来表示，即每m3气体中所含的粒子个数。

在现代工业动力气源系统中，常将固体粒子按其粒径分成0～5μm、5～10μm、10～25μm、25～50μm、50～75μm等群落，对不同群落的粒子采用不同方法进行清除。

压缩空气中所含粒子有一个特性：干燥器前方的所有固体粒子几乎全部悬浮在饱和空气之中，即所有粒子表面都可能被液态水或油层所蒙复，在固体粒子的清除过程中也能把水、油等杂质除去一部分，这种分离方式称为“湿态分离”。通常对于微小粒子，湿态分离的效率要比分离干燥的粒子更高些，但缺点是增加了分离设备负荷。

一、惯性分离

惯性，是物质固有的属性，是一种抵抗的现象，它存在于每一物体当中，大小与该物体的质量成正比，并尽量使其保持现有的状态，不论是静止状态，或是匀速直线运动状态。若在压缩空气流动过程中，改变压缩空气流动规律，让其旋转起来或其前方突然有障碍物，有一定的质量固体颗粒将被分离出来。惯性分离常有离心式分离和挡板式分离。

1）离心式分离是通过在滤筒中设计螺旋挡板或用其他方式，让流经的压缩空气在滤筒内旋转起来，通过离心效应（如图示）将固体颗粒分离出来。气体旋转速度愈大，由不同物质惯性差异产生的分离效果也愈好，但同时压力损失也愈大。具体原理如下：

在旋转流体中，悬浮颗粒主要受到以下三个力的作用，即：⑴流体作圆周运动而产生的离心力；⑵颗粒本身的重力；⑶流体对颗粒向上的浮力。在这三种力的联合作用下，受到离心力的较大的颗粒被抛向外壁，然后向下沉降，但微小的颗粒将随气流向上迁移。所能分离的颗粒最小粒径称为“切割粒径”dp，

式中 C0 ——气流在垂直方向上的平均速度，

qv ——进入分离器空气的容积流量，Nm3/s；

D ——旋风分离器直径，m；

ρ——空气在空压机吸气状态下的密度，kg/m3；

ρp——粒子密度，kg/m3；

H ——粒子在分离器中垂直方向的移动距离；

L ——粒子在分离器中水平方向处的移动距离；

g——重力加速度，9.8m/s3

ac——平均向心加速度，

cd——流体的圆周速度，

r——代表半径，

ξ——阻力系数，是雷诺数的函数，数值参见下表；

k——球形系数：球形1为1，锥形为1.5，长条形为1.76，针形为3.8。

利用惯性分离中离心式分离原理制造的过滤器，称之为旋风分离器，其流通能力可达0.04～400Nm3/min，压力损失随分离效率的提高而上升，一般在400～15000Pa左右。

2）挡板分离（如下图参考图形）

挡板常采用平板形和V形两种类型，挡板放置时一定与迎风面有一定的倾角。其切割粒径dp=10～40μm。为增加捕集效果，可以采用几块挡板组合成“百叶窗式”，形成分级捕集，其效率可以到达50%，切割粒径也可到13.5μm。

挡板分离的“湿态分离”效果比分离干燥粒子要好，因为包覆水滴、油雾的粒子一旦和挡板发生碰撞，很薄的一层水就顺着挡板表面流下来，并在挡板边缘积聚成更大粒径的水珠，在重力作用下落入收集器。V形挡板的捕集率要大于平板形挡板，且压力降也要小很多。

以上两种以惯性分离的分离器经久耐用、体积不大、初成本和运行费用低，对各种成分的污染物都有一定的净化作用。但对于20μm以下的小粒径颗粒的分离效率不高。

二、过滤净化

过滤净化是去除压缩空气中固体微粒、雾状水滴、油雾及有蒸汽的主要方法，其主要设备是多种类型的过滤器，是利用物理阻隔技术来分离介质中其他成分的一种设备。根据过滤对象和净化指标的多样性，可供使用的过滤材料也是各种各样的。主要有粗效过滤器（过滤5μm以上的颗粒）、主管道过滤器（过滤1～10μm的颗粒）、除油过滤器（过滤0.01～1μm的颗粒）、除臭过滤器（过滤以0.01μm为准，常见活性炭过滤器）。

这种类型过滤器是非再生的，压力损失也随使用时间延长而增大（初始压降为1500～2500Pa），使用寿命在2000h～8000h之间，与过滤材质与使用条件有关，

三、重力沉降

重力沉降是依靠地球引力场的作用，利用颗粒与流体的密度差异，使之发生相对运动而沉降。一种使悬浮在流体中的固体颗粒下沉而与流体分离的过程。也是从气流中分离出尘粒的最简单方法。只有颗粒较大，气速较小时，重力沉降的作用才较明显。利用该办法来净化压缩空气主要在储气罐中进行。

利用重力沉降法，能够完全脱离气流而沉积下来的最小微粒直径由下式确定：

式中：μ——空气的动力粘度，Pa·s；

ρp——微粒的密度，kg/m3 ；

ρa——压缩空气密度，kg/m3

g——重力加速度；

l和H——装置沉降室的长和高，m；

c——在装置中的空气流速，m/s

利用重力沉降的净化装置使用寿命接近无限，压力损失也非常小，主要用于清除颗粒大于60μm的固态粒子或液态水分，净化效率可达到20～60%。

压缩空气中的颗粒污染物是混在压缩空气中的“坏蛋”，在其进入用气设备、气动工具或工艺之前，一定要将其过滤干净。具体用什么原理与方法进行过滤，取决于具体的用气需求，不可过分追求高精度。在不必要的场合，选用高精度的过滤方式，必须考虑其实用性、经济性与过滤效果。