在生产工艺中，加热设备对温度都有特定的要求。因为在一定温度下，才能产生相应的化学或物理变化。例如超高温灭菌机必须满足工艺温度，才能达到杀灭有害细菌的目的。
一、空气对温度的影响
我们有时会发现，设备使用的蒸汽压力和流量都足够，而产品的温度却始终达不到要求。
可能你会疑惑，既然饱和蒸汽压力与温度是一一对应，但为什么还会出现这种情况呢？
这个问题的产生，特别容易被管理者忽视，原因就是在设备启机或在正常运行中，蒸汽系统混入了空气或不凝气体，从而降低蒸汽压力，导致热传导率下降造成的。
这种现象可以用道尔顿气体分压定律来解释。
道耳顿气体分压定律的定义：
如果多种气体混和在一起，混和气体的总压力等于各种气体分压力的总和。
P总= P1 (空气) + P2 (蒸汽)+ P3其它不凝气体
由此可见，如果设备中蒸汽含有其他类型的气体，这些气体就会对压力表上的数值产生影响。
它使压力表产生误导，工作人员无法根据压力表的读数，判断正确的蒸汽温度。
也即是说，压力表上的数值（P总）并不能正确的对应饱和蒸汽温度，而是P2（蒸汽）所对应的饱和温度。
因此实际蒸汽温度会低于您的期望值，从而导致加热不良。
如下图，压力表显示1barg时，若是100%纯蒸汽，对应的饱和温度是120℃；若混入了25%空气，蒸汽只有75%时，对应的饱和温度则是116℃。
我们更深入剖析，空气是如何影响热传导效率。
如果蒸汽中混有空气，蒸汽在换热器表面冷凝后，空气就会积聚并逐渐形成空气绝热层，阻止热量传递。
生活中的例子，像双层玻璃窗，在两层玻璃之间是空气作为隔热层，所以空气广泛用于隔热保温。
工业中的例子，像空气也用于减少蒸汽管道的热损失，大多数隔热材料如玻璃纤维、石棉或聚合物都包含有大量的微小气孔。
气孔中的空气才是真正的隔热介质，而这些固体材料只不过是简单的，提供了一个空气容纳空间。
同理，若在换热器的蒸汽侧形成了空气膜，也会阻止热量的传递，降低传热率。
空气的导热系数为0.025W/(m·℃)，而水的导热系数为0.6W/(m·℃)，铁的导热系数为75W/(m·℃)，铜的导热系数为390W/(m·℃)。
所以说按导热系数来看，1mm的空气膜相当于15m的铜墙。
由此可见，当蒸汽中含有空气时，和相同体积下纯净的蒸汽相比所含的热量要少，所以温度也要低些。
降低了关键工艺所需要的传热量，甚至使生产无法达到所要求的温度，这是最致命的影响。
下图是空气对热传递的影响
由于空气的存在，会带来哪些危害：
A、由于空气有隔热效应，是热的不良导体，它将会影响传热的效率。
B、影响蒸汽的流动，延长设备的启动时间。需要打开疏水阀旁通排空气。
C、降低了蒸汽空间内的温度，所以也降低了通过传热表面的温度梯度。
D、限制锅炉设备的出力，冷凝水中出现气泡，氧化引起设备或管道的腐蚀。
二、蒸汽系统中是如何混入空气？
1、系统停机后，蒸汽冷凝形成真空，空气就会进入。当起机时，管道和设备内就会有大量空气积聚。
2、空气或不凝气体也可以通过给水进入系统。
即使锅炉补给水经过完全脱矿和除氧气，但是最好的化学和物理水处理，仍然会有残留下来的碳酸钠盐。
当水在锅炉内被加热后，各种气体会伴随蒸汽，从炉水中释放出来，带入到蒸汽系统。
三、如何排出设备中的空气
为保证蒸汽系统的正常运行，排出蒸汽系统中的空气非常重要，下面针对如何排除空气进一步阐述。
1、根据蒸汽和空气的比重，来决定排气点位置
为了保证排空气点设置正确，首先要知道蒸汽和空气的密度，因为这决定了空气和蒸汽哪个比较重。
当设备空间内，混合有空气和蒸汽时，方便判断排气点是设置在底部还是顶部，才更有利于排出空气。
哪个比较重，空气？还是蒸汽？
空气的平均摩尔质量是29,1摩尔空气重29克。
蒸汽的摩尔质量是18，1摩尔蒸汽重18克。
因此，在0℃，绝对标准压力下，1摩尔蒸汽要比1摩尔空气轻。
也可以这么理解，在0℃，绝对标准压力下，空气密度约为1.29kg/m3，蒸汽密度约为0.59kg/m3。
此时，蒸汽要比空气轻，蒸汽是飘浮在空气上部，排气点需设计在底部。
然而，在不同压力和温度下，蒸汽和空气的密度会发生变化，若蒸汽比空气重时，此时，空气是飘浮在蒸汽上部，排气点需设置在顶部。
所以，我们可以对比蒸汽表和空气表上，在相同的压力和温度下所对应的密度，就可以知道到底哪个重。
2、根据设备内部空间的形状，设置排气点
A、形状规则的换热空间内
在用汽设备启机时，存在于换热空间内的空气会被蒸汽推向下游。
如下图，是简单的换热配置，内部空间形状规则，空气必然被蒸汽推赶至疏水阀的排放口。
此时建议选用浮球式疏水阀，特设有独立的热静力排空气装置，就可以满足一般空气的排放需求，此时不需要单独安装自动排气阀。
若选用了其它种类的疏水阀，需考虑排空气性能是否达到要求。像倒吊桶式疏水阀，排空气性能较弱。
B、若是复杂的换热设备和加热空间
例如使用虹吸管的设备。由于空气很容易积聚在这种类型的设备内部。
因此，简单的使用疏水阀，就不能完全解决排气问题。
像盘管或加热容器是一个相对较小的通道时，蒸汽进入后就像一个活塞一样推动空气前进直至远端，这个远端点就是排气阀的最佳安装位置。
典型的如下图夹套锅，一部分空气将会通过疏水阀中的内置排空气装置，或旁通排空气阀和冷凝水一起排出。
剩下的一部分空气可能会积聚在设备的某一处，形成一个冷区，最终该处就不能加热，也可能会引起设备的变形。
此时在夹套锅蒸汽进口相对的另一侧，安装排气阀就是最佳位置。
如下图
由于蒸汽和空气混合在一起后，在相同压力下比纯净蒸汽的密度要大，安装位置较低的疏水阀足以排除空气。
但根据疏水阀的工作原理可知，冷凝水会在疏水阀的进口形成水密封，有时会阻止空气到达疏水阀，使得有部份空气聚集到了顶部。
这时，需要在蒸汽空间内，冷凝水平面之上安装排气阀。一般在蒸汽空间的顶部安装排空气阀，方便而有效。
3、根据设备蒸汽进口位置，设置排气点
即使是蒸汽空间的形状和尺寸完全一样，如果蒸汽的进口不一样，排气阀的安装位置也有差别。
冷凝水都从设备的底部排出，但如果蒸汽进口在底部，那么在起机阶段，空气将被推至远端即顶部，排气阀的最佳安装位置就是顶部。
同时带有自动排空气的疏水阀，也会排除积聚在设备底部的部分空气。
如下图，在蒸汽进口的另一侧较低位置排气
如果蒸汽在顶部进入，在起机阶段空气将被推至底部，所以要在较低的位置安装排空气阀。
通常像浮球式疏水阀就能排出大量的空气。但在实际应用中，为了保证彻底排除空气，一般在设备的顶部安装单独的排气阀，这样更为有利。
尤其是在形状不规则的加热空间内。
如下图，蒸汽进口的另一侧较高位置排气
4、特殊设备如何设置排气点–滚筒干燥机
在印染或造纸行业，特殊设备就是干燥滚筒。
在水平滚筒旋转轴的一侧通入蒸汽，物料和滚筒的外表面接触进行加热干燥，冷凝水通过虹吸管，经过滚筒旋转轴蒸汽的同一进口侧或滚筒的另一侧排出。
由于滚筒比较大，所以在启动阶段要排除的空气量也很大，在正常工作情况下，空气会积聚并引起滚筒外表面出现冷区，导致生产中的物料出现质量问题。
用于滚筒干燥机的最佳疏水阀，推荐用带破汽绑功能的浮球式疏水阀。
另外，需要安装单独的排空气阀排出大量的空气，这将会大大提高热效果。
5、主管道如何设置排气点位置
实际上蒸汽主管就是一个横截面较小而长度较长的蒸汽空间。
当蒸汽从主管一端进入后，也会像活塞一样推动管道中的空气前进，排气阀要安装在管道的末端，这样将会排出大部分空气。
排气阀应装在管道的顶部，或至少装在可能出现的冷凝水面之上。
如下图是主管道末端排气点
若是过热蒸汽主管一般在起机阶段需要排除空气，需要安装耐高温的排空气阀，所以双金属式排气阀是最佳选择。
其它饱和蒸汽的部位，排气阀的结构建议选用压力平衡式结构为佳。
因为压力平衡式的排空气阀，热静力元件是含有酒精的混合物。这种混合物的沸点很精密的被设定在饱和蒸气温度以下几度内。
当感应周围温度上升到设定值后，元件内的混合液体就开始沸腾气化，并扩大体积，推动阀嘴关闭阀门。
这种原理使得阀门能快速对温度作出反应，防止蒸汽吹放。相比双金属式更可靠，故障率低，寿命更长久。
下图为压力平衡式排气阀
6、通过疏水阀的旁通，排除空气
很多用户都习惯在刚开机时，打开疏水阀旁通，一方面能快速排出冷凝水，另一个目的就是排除空气，使得冷凝水能较快到达疏水阀，缩短启机时间。
旁通经常并联在排除空气较慢的倒吊桶式疏水阀上，但可以并联安装排空气阀替代手动旁通，这样自动而高效。
因为，手动旁通很容易忘记关闭，会造成大量蒸汽泄漏。
下图是带旁通的疏水阀组
四、避免设置群组排气
为了节约费用，很多传统的设计，两个或更多的蒸汽空间，只安装了一个排空气阀，这种群组排气的效果会比较差。
因为多盘管空气加热器，每组盘管都有控制阀控制进汽，当一组盘管的蒸汽到达后，排空气阀就会关闭，而其它组盘管的空气就不能排出。
之后排空气阀内的蒸汽冷凝，新蒸汽又进入，当进入的蒸汽所含的空气很少时，排空气阀就会迅速关闭，其它盘管内的空气和蒸汽的混合气体就不会到达排空气阀位置。
群组排空气是不利于空气有效排出，应当避免或杜绝。建议新建厂或改造时，应考虑每个蒸汽空间单独安装。
五、自动排气阀安装和故障判断
1、安装注意
每一台自动排空气阀的安装位置，都应仔细分析工况，选择最有利于空气排出的位置。
由于自动排空气阀是依靠热静力感温原理工作，如果排气阀直接装在加热器上，且在接近蒸汽饱和温度下工作，换热器传递的热量可能会使排气阀关闭，或者至少排气速度减慢。
因此，排空气阀和其相连的管道不要保温，且最好在排空气阀前加装300mm的短管，这样既可以积聚空气，又可以使得排气阀的温度，低于加热器蒸汽空间的温度，以确保排空气阀正常工作。
2、故障判断
当排空气阀排气时，不可避免地会排出一些蒸汽和空气的混合气体，这经常被误认为是泄漏蒸汽，其实是正常的现象。
如果工作正常，我们发现排气阀排放程度逐渐减少直至停止，这说明排气阀工作正常。
如果排气阀长时间排放且没有关闭迹象，则说明发生了故障，应该检查修理了。
