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冷冻式干燥机的组成结构和工作原理详解

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冷冻式干燥机除了在食物,医药等诸多领域的得到广泛应用外,越来越受到人们的欢迎,其应用规模和领域还在不断扩大。冷冻式干燥机也叫冷干机、冻干机或者真空冷冻式干燥机,它主要有两个效果即可以降低紧缩后空气的温度还有将空气中含有的水汽除去。为了更好的运用冷冻式干燥机,我们就需要不断的去了解它,下面就由翔晟净化科技来说一下冷冻式干燥机的工作原理吧。

冷冻式干燥机的结构组成

冷冻式干燥机,主要由干燥箱、冷凝器(捕水 器)、加热体系、真空体系、制冷体系和电气操控 体系六大部件组成,如图所示。

冷冻式干燥机的原理图

压缩式干燥箱

干燥箱是一种能抽真空和加热的密闭器, 物料的提高干燥进程是在干燥室内完成的,物 料是放在干燥室内搁板上的不锈钢托盘内的, 按每平方托盘面积 8~12 公斤的比例装料,每一 层搁板上都有一个可供测量物料温度的探头, 用以监测整个冻干进程中的物料温度。门选用 橡胶密封条,应留意关门时要把门上的手柄拧 紧,确保箱内密封。
  冷凝器(捕水器)
  冷凝器是凝聚提高水气的密闭设备,内部 有一个较大面积的金属吸附面,从干燥箱物料 中提高出来的水蒸气可凝聚吸附在其金属表面 上,吸附面的作业温度可达 - 45℃~- 55℃,冷凝 器外形是不锈钢或铁制成的圆筒,内部盘有冷 凝管,分别与制冷机组相连,组成制冷循环系 统。冷凝器与干燥箱衔接选用真空蝶阀;选用不 锈钢管与真空泵组衔接组成真空体系,筒内冷 凝管上部装有化霜喷水管,它经过真空隔膜阀 与水管衔接,这是为了确保化霜水等不进入干 燥箱和真空管道。在冷凝器外部选用泡沫塑料 板保温绝热,最外层包以不锈钢板。
  加热体系
  冷干机的加热体系的效果是对干燥 内物料进行加热,以便使物料不断地得到提高 热,使物品以到达规则的含水率要求,冻干机加 热体系有不同的加热方法,在触摸式加热中,我 们选用的是循环介质加热法。循环加热体系由 管道泵、循环介质箱、加热器、进出管路、液温控 制器等组成。循环液可由水 4 份、乙醇 2 份,乙 二醇 4 份装备成循环不冻液,其凝固点为 - 120℃,在运用时液温最高不超越 60℃,现大 部分冻干设备现已选用硅油作为循环液。当加 热体系作业时,先对循环液进行加热,液温经过 液箱操控调理仪选定的温度主动操控加热, 管 道泵开启后,可将循环液送入干燥箱内搁板中, 对搁板加热,然后回来液箱进行加热循环。而在 辐射或加热中我们选用蒸气加热最高温度为 120℃,由蒸气电磁阀主动操控温度。

冷冻式干燥机的制冷元件和压缩式干燥机等诸多部件的图片

真空体系
   真空体系有旋片真空泵或水环泵和罗茨 真空泵组成,罗茨泵为增压泵不能独自运用,必 须首先发动旋片泵或水环泵,使其作业一段时 间,当体系中的真空度到达 1Kpa 以下时,再自 动发动罗茨泵。旋片泵结构、罗茨泵结构等见说 明书。该真空体系的真空表可运用电接点真空 表,可根据预先选定的真空度值,主动操控罗茨 泵的发动。干燥箱与冷凝器之间真空管道中,装 有真空蝶阀,可根据运用要求随时开、关。真空 泵管路上,装有电磁放气截止阀,当真空泵中止 作业时可主动关闭真空管路,一起将空气放入 泵内,防止真空泵油因负压效果回放至真空管 路中,真空泵的衔接管路之间装有波纹软管,防 止作业时的振动。

制冷体系
   冷干机制冷体系由制冷紧缩机组 (包括: 水冷冷凝器,油分离器、高压管路、干燥过滤器、 膨胀阀、蒸发器、低压管路组成),选用氟利昂机 组和 R22 制冷剂或氟制冷机组,制冷机组组成 使冻干品速冻用的制冷体系和捕水器制冷系 统。当体系作业,触摸加热方法中搁板温度可降 至 - 35℃。当制冷体系作业时,冷凝盘管的表面 温度可达 - 35~- 55℃,根据客户需要选用单级 或双级制冷紧缩机组,制冷效果好。
  电气操控体系

冷干机的电气操控体系由电脑显示 记录仪、操控台、操控外表、调理外表等主动装 置和电路组成。它的功用是对冷干机进行 手动或主动操控,操控设备正常作业。操控台是 温度、真空度巡检仪的记录操控外表及各机组 开关的会集集团,操控台的外表板装有温度,真 空度巡检仪,干燥箱和真空泵的真空计,温度指 示调理仪,液温操控调理仪,计时钟等。按钮板 上装有各机组的开关等。冻干机还设有连锁保 护设备,如①前箱制冷时加热管不能作业。②真 空表不到设定值,罗茨泵不能发动。③冷却水未 供给,制冷机组不发动。④真空泵、电磁阀带放 气截止阀与真空泵电源表连在一起,一起作业。 ⑤搁板加热恒温,由温度指示调理仪操控。

高温水冷型冷冻式干燥机的图片

冷冻式干燥机的工作原理

冷冻式干燥机的作业归于物理原理:潮湿高温的紧缩空气流入前置冷却器(高温型专用)散热后流入热交换器与从蒸发器排出来的冷空气进行热交换,使进入蒸发器的紧缩空气的温度降低。冷冻式紧缩空气干燥机经过冷却降温,是紧缩空气中的水蒸气凝聚成液滴,然后到达削减含湿量的意图。凝聚出的液滴经过主动排水体系排出机外,只要干燥机出口的下流管路所处的环境温度不低于蒸发器出口露点温度,就不会产生二次结露的现象。

假定空气是一团吸了水的湿海绵,其含湿量便是吸入的水分。如果用力从海绵中揉捏出一些水,那么,这团海绵的含湿量相对就减小了。如果放手让海绵康复,天然就比本来的海绵要干燥。这也就到达了经过加压来除水干燥的意图。

如果在揉捏海绵不断有水流出的进程中,到达某一个力度后不再加力,则水被挤出将中止,这便是饱满状态。继续再加大揉捏的力度,依然还有水流出。

所以,空压机本体自身就具有除水的功用,用到的方法便是加压,只不过,这不是空压机的意图

为什么没有将“加压”作为紧缩空气的除水手段呢?这主要是因为经济性,提高1公斤压力。耗费7%左右的能耗是相当不划算的。

“冷却”除水则相对比较经济,冷冻式干燥机是使用如空调除湿类似的原理到达意图。因为,饱满水蒸气的密度都是有极限的,在气动压力(2MPa范围内),可以认为饱满空气中水蒸气的密度只取决于温度凹凸,而与空气压力无关。

温度越高,饱满空气中的水蒸气的密度越大,水也就越多,反之,温度越低水越少(这个从生活常识就能理解到,冬季干冷,夏日湿热)。

将紧缩空气冷却到尽量低的温度,使其所含水蒸气的密度变小,构成“结露”,汇聚这些结露构成的小水滴,并且排出去,就到达了去除紧缩空气中水分的意图。

因为涉及到结露凝析成水这一进程,所以温度也不能低于“冰点”,不然呈现结冰现象将不能有效排水。一般冷冻式干燥机的标称“压力露点温度”大多为2~10℃。

0.7MPa的10℃的“压力露点”换算成“常压露点”为-16℃。可以理解为,在不低于-16℃的环境下运用时,紧缩空气向大气排气不会有液态水呈现。

紧缩空气的所有除水方法都只是相对干燥,满足某一要求的干燥度。肯定的去除水分是不可能办到的,超出运用需求的寻求干燥度也是十分不经济的。

冷冻式干燥机的优点

常温风冷型冷冻试干燥机的图片

1、在低温下干燥时,物质中的一些挥发性成分损失很小。

2、因为在冻住的状态下进行干燥,因而体积简直不变,坚持了本来的结构,不会产生浓缩现象。

3、干燥后的物质疏松多孔,呈海绵状,加水后溶解迅速而彻底,简直立即康复本来的性状。

4、因为干燥在真空下进行,氧气很少,因而一些易氧化的物质得到了维护。

5、干燥能扫除95%-99%以上的水分,使干燥后产品能长期保存而不致变质。

使用冷冻式干燥机时的注意事项

1、冷冻式干燥机的主操控器ON/OFF按钮开关安装在机台的外表盘上,操控操控台的操作和中止。

2、冷冻体系凹凸压维护开关安装在机台内,操操控冷体系的高、低压端压力,防止机台的压力超越运用范围而形成设备的损坏。

3、化霜电磁阀安装在机台内,操控机器平台的冷凝压力,防止机器平台的冷凝压力过低,导致蒸发器结冰。


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