壓縮空氣的用氣量，隨者產業結構的改變，用氣量日益增加。在生產工業上，壓縮空氣被視為一種能量，通成為第四種能源。鑒於壓縮空氣氣源是由壓縮機做功，按氣體定理的物理變化而得到的 一種能源，根據氣體壓縮做功的原理或過程，我們可以了解如何以最經濟的能源消耗，得到最大的輸出功，即壓縮空氣的取得，需要評估最低的能源需求，是一項重要考慮因素。
降低壓縮功的能源需求，需
壹、 影響離心式空壓機運轉的效率因素
1.1 壓縮空氣的性質
壓縮空氣本身的下列性質影響空壓機的運轉效率；
˙ 溫度
˙ 壓力
˙ 比體積
˙ 壓力露點溫度
1.2 中間冷卻器的性質
迅速將壓縮機出口的壓縮空氣溫度冷卻，把95%以上的水份自飽和空氣中分離，提供高品質的壓縮空氣供下個階段的製程使用。因此，中間冷卻器是一個熱交換器，它必須保持穩定的高效率熱交換能力，才能提供高品質壓縮空氣讓工業製程有效率的穩定運轉。
1.2.1 中間冷卻器的功能
˙降低下一階段壓縮過程的多變指數n值 (polytropic index)，使壓縮過程接近等溫過程的絕熱
壓縮過程(adiabatic compression process)，從而減少降低壓縮機馬力的消耗。
中間冷卻器的效率標準設計值在0.7-0.9。
中間冷卻器的效率對於壓縮空氣密度的提升，可以有效降低後段壓縮機的電力消耗。
中間冷卻器對壓縮空氣密度的提升效率，就是壓縮機馬力可以降低的%指數。
˙降低下一個壓縮行程的空氣比體積。
離心式空壓機的工作原理是藉離心葉倫轉動的動能來輸送空氣，壓縮過程係等壓，等溫，改
變氣體體積，以離心葉倫轉動的動能加速氣體速度變換為壓力。所以進入離心式壓縮機的氣體
比體積需要越小越好，空壓機的出氣量才能滿足使用端需求。
離心式空壓機操作管理的工程口訣：
1 壓縮機進氣溫度少5%，壓縮機馬力少5%
2 壓縮機馬力一定，壓縮機進氣溫度少3℃，則壓縮空氣的氣量增加1%。
3 冷卻水溫度每增減5℃，會影響冷凍機功率1.5%
1.2.2 中間冷卻器熱交換效率的提升
中間冷卻器熱交換效率的提升方法，主要是將附著於熱交換器管內壁的汙垢或水垢清除，保持潔淨的熱交換面積，讓冷卻水與高溫的壓縮氣體進行熱交換，把氣體的溫度有效降低7-10℃，使氣體進入下一個階段壓縮時，提升壓縮機效率，有效降低壓縮機能源損耗。
壹、 清除離心式空壓機中間冷卻器內壁的水垢以及保持中間冷卻器內壁潔淨度的方法
2.1化學添藥法
中間冷卻器運轉一段時間後，管內壁會因下列原因而影響其熱傳效果；
1.管內壁結垢
水中存在的大量碳酸鈣、碳酸鎂等鹽類物質是直接原因。管內壁結垢將導致熱交換器效率的明顯降低，而水的溫度及PH值亦直接影響結垢的速度。
2.有機物薄膜
管內壁會聚集附著許多有機物質、細菌、藻菌˙˙˙等有機物薄膜，導致熱交換器效率的明顯降低。
因為結水垢的過程都屬氧化過程，所以化學藥劑添加，使水垢或銹蝕還原。按質量不滅定律，大量添加的化學藥劑，一直存留在水系統，過量的化學藥劑沉澱析出殘留附著管壁，形成薄膜及腐蝕，無法完全提升中間冷卻器的熱交換效益。化學添加藥物法雖然可以清潔管壁表面的污垢，但是造成管壁的腐蝕，管壁光滑度卻降低，此與汙垢係數之增加無異。另外，環境遭受化學污染的問題隱憂亦日益嚴重，遭受詬病。
2.2人工機械清潔法
人工機械清潔法，耗費工時，對管壁意外傷害所造成的粗糙表面程度嚴重，卻往往被人忽略或因無計可施而採取視而不見的駝鳥心態面對之。此外，每隔一段時間才清除污垢的當中，卻已因汙垢係數逐漸增加而無形中多耗損能源了。 ㄧ般當能源消耗增加到120%的時候，維護人員才會停機打開冷凝器清潔管內壁。
下面的圖4 說明人工機械清潔法，只是暫時解決機垢影響熱效益的方法，非一勞永逸的方法。
下面的圖5 說明清潔熱交換器內壁的節約能源效益為20%。因為一般熱交換器允許的熱損失或能源效率損失的最大設計值為20%，所以當熱交換器表面的汙垢增加到熱損失或能源效率損失高達設計值的20%時，必需啟動熱交換器的壓力保護裝置，快速跳脫，切斷主機運轉電源，停止壓縮機的繼續運轉，保障熱交換器壓力容器的安全。
2.2.1茲說明並推薦棉球式自動清潔熱交換器裝置對空壓機中間冷卻器提升熱交換效率的系統如下；
CQM-ATCS系統的海棉球自動清潔熱交換器裝置，以不傷害管壁的棉球自動清洗每一根銅管，可適時有
效的將化學腐蝕沉積物清除乾淨，防止熱交換器管內壁的腐蝕機構繼續進行腐蝕作用；此外，CQM 的作
用可以改變水中物質的化學反應機構及速率，達到防止與抑制腐蝕速率的進度。高棉球方式有別於傳統的
鋼刷或尼龍刷的刷洗清潔系統。鋼刷或尼龍刷的刷洗清潔系統除了刷洗過程的壓降很大無法降低外，也對
高效率熱交換器銅管的精密螺紋造成磨損傷害，影響熱交換器原始設計值及效率。
(如上圖5所示)目前諸多國內外業者已普遍採用『熱交換器自動清洗設備』來達成目標。該『熱交換器自
動清洗設備』(Cooling Quality Management以下簡稱『C.Q.M系統』)。因為該裝置系統可確實穩定保持
中間冷卻器、冷凝器、冰水蒸發器等之熱交換器銅管內壁潔淨，既無環保問題，又無設備維修、腐蝕、更
換零件…等問題，更重要的是為業者節省大量能源。針對C.Q.M系統之原理、安裝、操作方式及效益評估
分別敘述如后。
2.2.2 CQM棉球式熱交換器自動清洗系統的原理、操作
C.Q.M.系統是一套無須有人在場看顧或任何保養的冷凝管全自動清洗系統。該系統可分成四階段的循環運作:
1.待命：所有的圓球在收集器裡(Collector) [2]就定位。
2.注入圓球：經由注球器(Injector)[3]以氣壓(大於主水管壓力2Bar)將所有的圓球同時注入主水管的入口。
3.收集圓球：水流將圓球帶過熱交換器，然後集中至球捕捉器(Ball Trap)[1]。球捕捉器將排除圓球被帶往冷卻塔的可能性。
4.圓球復歸：控制器(Controller)[2]啟動閥門，將所有的圓球推往收集器。當圓球通過管路時即清除並帶走管壁汙垢，然後回到收集器待命及藉由擾動水流清潔圓球，等待著下一次循環(30分鐘後)。
※圓球材質為天然橡膠，具有彈性及良好耐磨特性，並選擇稍大於管徑之型號，故可徹底清潔管壁。※根據流體力學原理，單一管路不會同時有多顆圓球進入，故所有圓球將平均分佈通過不同管路，依或然率最終所有管路均會有圓球通過清洗。
2.3 電雙層效應清潔熱交換器汙垢的原理與方法
根據物理化學的膠體原理，以微觀的(microscope view)方式解決水中不純物質避免對熱交換器表面積垢及腐蝕的問題。電雙層原理的效應是熱交換器水垢及銹蝕防止的主要依據。將大量的負電子加入到冷卻水中，使水中含有大量的負電子；這些負電子流(negative electron flow) 在流體內與熱交換器內壁之間的電雙層電位效應(electrical double layer)，可以快速清除熱交換器內壁之污垢並防止任何型態的腐蝕現象發生。
當冷卻水中含有大量的負電子流時，冷卻水與熱交換器內壁壁面之間產生強勢電雙層電位。如果冷卻水中的負電子流不足，無法產生電雙層電位，僅存在微弱的介達電位(Zeta Potential)，此時，防止結垢與腐蝕的效益大幅下降。
肆、結論
4.1根據專家及眾多有現場實務經驗的工程師指出，一旦將水冷式熱交換器的冷卻管清洗乾淨後，熱交換效率立即提升『至少』10%。所以若能一直保持冷凝管乾淨無垢的條件下，從巨觀的觀點(Macroscopic View)而言，意謂著能有節省至少10%的電費效益。若從微觀的觀點(Microscopic View)而言，整體效益的能源節約將超過10%。
所以，保持清潔的中間冷卻器內壁，多變過程的指數n 值較小，從4.3.2 方程式可以得知，壓縮功減少。當中間冷卻器的熱交換效果良好，則n →0 使壓縮過程趨近等溫壓縮，從4.3.3方程式可以得知，壓縮功比4.3.2還要小。綜上所述，壓縮機中間冷卻器的穩定散熱條件取決於中間冷卻器的潔淨條件。因此，中間冷卻器的潔淨度保持與良好的散熱能力是有效降低壓縮功，節約空氣壓縮機能源消耗的不二法門。
伍、參考文獻
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2. Gas pipeline hydraulics by Shashi Menon ,2004 Dekker
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5. Hydraulic System Design and Operation by Erwin G Hansen ,1985 McGraw-Hill
6. Facility piping systems Handbook by Michael Frankel ,1999 McGraw-Hill
7. Compressor Handbook by Paul C Hanlon , 2001 MacGraw Hill
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