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闽江源空压机设备(大兴区分公司)
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冷冻式干燥机 干燥机工作原理 如木材在制作木模、木器前的干燥可以防止制品变形，陶瓷坯料在煅烧前的干燥可以防止成品龟裂。另外干燥后的物料也便于运输和贮存，如将收获的粮食干燥到一定湿含量以下，以防霉变。由于自然干燥远不能满足生产发展的需要，各种机械化干燥机越来越广泛地得到应用。 压缩空气中水蒸气的量是由压缩空气的温度决定的：在保持压缩空气压力基本不变的情况下，降低压缩空气的温度可减少压缩空气中的水蒸气含量，而多余的水蒸气会凝结成液体。冷冻干燥机就是利用这一原理采用制冷技术干燥压缩空气的。因此冷干机具有制冷系统。冷冻干燥机的制冷系统属于压缩式制冷，由制冷压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀等四个基本部件组成。它们之间用管道依次连接，形成一个密闭的系统，制冷剂在系统中不断地循环流动，发生状态变化并与压缩空气和冷却介质进行热量交换。压缩空气干燥机还有吸附式干燥机和溶解式干燥机。 制冷压缩机将蒸发器内的低压（低温）制冷剂吸入压缩机汽缸内，制冷剂蒸汽经过压缩，压力、温度同时升高；高压高温的制冷剂蒸汽被压至冷凝器，在冷凝器内，温度较高的制冷剂蒸汽与温度比较低的冷却水或空气进行热交换，制冷剂的热量被水或空气带走而冷凝下来，制冷剂蒸汽变成了液体。这部分液体再被输送至膨胀阀，经过膨胀阀节流成了低温低压的液体并进入蒸发器；在蒸发器内低温、低压的制冷剂液体吸收压缩空气的热量而汽化（俗称“蒸发”），而压缩空气得到冷却后凝结出大量的液体水；蒸发器中的制冷剂蒸汽又被压缩机吸走，这样制冷剂便在系统中经过压缩、冷凝、节流、蒸发这样四个过程，从而完成了一个循环。 在冷冻干燥机的制冷系统中，蒸发器是输送冷量的设备,制冷剂在其中吸收压缩空气的热量，实现脱水干燥的目的。压缩机是心脏，起着吸入、压缩、输送制冷剂蒸汽的作用。冷凝器是放出热量的设备，将蒸发器中吸收的热量连同压缩机输入功率转化的热量一起传递给冷却介质（如水或空气）带走。膨胀阀/节流阀对制冷剂起节流降压作用、同时控制和调节流入蒸发器中制冷剂液体的数量，并将系统分为高压侧和低压侧两大部分。
冷冻式干燥机 选型指南 （1） 湿物料种类 湿物料种类这里是指物料与水分的结合形式。湿物料可以分为①毛细管多孔物料，水分主要靠毛细管力而结合在物料中，如砂子、二氧化硅、活性炭、素烧陶瓷等，水分与物料的结合强度较小，干燥较容易；②胶体物料，水分与物料的渗透结合形式占主导地位，如胶、面粉团等，这种物料一般表现粘度大，水分与物料的结合强度较大，干燥较困难；③毛细管多孔胶体物料，则具有以上两类物质的性质，如泥煤、粘土、木材、织物、谷物、皮革等这类物料种类多，但此类物料之间的水分结合形式也有差别，决定了在同等条件下脱水的难易也不相同。 物料的形态对干燥也有很大的影响，如颗粒物料，颗粒大比颗粒小难干燥，而大块料，厚度小比厚度大容易干燥。 （2） 湿物料含水率 含水率（湿含量）是水分在湿物料总重中所占的百分率。 初始含水率是指进入干燥机之前湿物料的含水量，通常是湿物料只要能在干燥机内工作，初始含水率越高，干燥机所表现出来的脱水能力就发挥得越充分。反过来说，初始含水率越高，终含水率一定时，干燥机越能达到 脱水能力，但出干料量反而下降。 （3） 终含水率 一般干燥后段均处于降速干燥阶段，要求终含水率越低，干燥难度就越大，所需干燥时间越长、热效率也越低，因此也影响产量。 （4） 热风温度 热风温度或称干燥介质温度，是干燥中敏感的一个条件。热风温度越高，则所含热能越多，同时热风的相对湿度也越低，吸收水分、携带水分的能力也越强，非常有利于干燥，而且干燥热效率也很高。在许多干燥设备中，当其它条件不变，干燥机的脱水能力基本与热风温度的变化成正比。在选择干燥设备时，一定要对破坏物料的极限温度有充分的数据，在物料允许的情况下，尽量选择高温介质。特别应注意的是，许多种干燥方法，特别是快速干燥，干燥后的物料温度大大低于干燥介质温度，例如气流干燥机热风温度虽然高达250℃以上，而出料温度一般均在60℃以下。 （5） 环境温湿度 这里主要是指天气的变化对干燥的影响，一般干燥机都是以大气加热作干燥介质的，大气的温度越高，湿度越低，就越有利于干燥，而南方春夏季，天雨潮湿，空气湿度很大，就不利于干燥机能力的发挥，影响产量。 我国幅员辽阔,南北方空气湿度相差很大。在南方某些地方，冬季的湿度仅为0.008 kg水/ kg绝干空气，而到春夏季，其大气湿度却高达0.025 kg水/ kg绝干空气，是前者的三倍多，因此，在较低排气温度﹙＜90℃﹚下操作的热风干燥，在春夏季时大气湿度增高，其干燥速率必然下降，而所需的时间将上升。由于大气湿度的增高，物料的平衡水含量亦必然上升，这些因素均将使干燥产量下降，在某些情况下会使产量下降50％以上。
冷冻式干燥机的结构组成 冷冻干燥机也称为冻干机、真空冷冻干燥机，主要由干燥箱、冷凝器（捕水 器）、加热系统、真空系统、制冷系统和电气控制 系统六大部件组成。 1.1 干燥箱 干燥箱是一种能抽真空和加热的密闭器， 物料的升华干燥过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， 用以监测整个冻干过程中的物料温度。门采用 橡胶密封条，应注意关门时要把门上的手柄拧 紧，确保箱内密封。 1.2 冷凝器（捕水器） 冷凝器是凝结升华水气的密闭装置，内部 有一个较大面积的金属吸附面，从干燥箱物料 中升华出来的水蒸气可凝结吸附在其金属表面 上，吸附面的工作温度可达 - 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。冷凝器与干燥箱连接采用真空蝶阀；采用不 锈钢管与真空泵组连接组成真空系统，筒内冷 凝管上部装有化霜喷水管，它通过真空隔膜阀 与水管连接，这是为了保证化霜水等不进入干 燥箱和真空管道。在冷凝器外部采用泡沫塑料 板保温绝热，Z外层包以不锈钢板。 1.3 加热系统 冷冻干燥机加热系统的作用是对干燥箱 内物料进行加热，以便使物料不断地得到升华 热，使物品以达到规定的含水率要求，冻干机加 热系统有不同的加热方法，在接触式加热中，我 们采用的是循环介质加热法。循环加热系统由 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 份配置成循环不冻液，其凝固点为 - 120℃，在使用时液温Z高不超过 60℃，现大 部分冻干设备已经采用硅油作为循环液。当加 热系统工作时，先对循环液进行加热，液温通过 液箱控制调节仪选定的温度自动控制加热， 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，然后返回液箱进行加热循环。而在 辐射或加热中我们采用蒸气加热Z高温度为 120℃，由蒸气电磁阀自动控制温度。 1.4 真空系统 真空系统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单独使用，必 须先启动旋片泵或水环泵，使其工作一段时 间，当系统中的真空度达到 1Kpa 以下时，再自 动启动罗茨泵。旋片泵结构、罗茨泵结构等见说 明书。该真空系统的真空表可使用电接点真空 表，可根据预先选定的真空度值，自动控制罗茨 泵的启动。干燥箱与冷凝器之间真空管道中，装 有真空蝶阀，可根据使用要求随时开、关。真空 泵管路上，装有电磁放气截止阀，当真空泵停止 工作时可自动关闭真空管路，同时将空气放入 泵内，避免真空泵油因负压作用回放至真空管 路中，真空泵的连接管路之间装有波纹软管，防 止运转时的振动。 1.5 制冷系统 冷冻干燥机制冷系统由制冷压缩机组 （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），采用氟利昂机 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系统和捕水器制冷系 统。当系统工作，接触加热方式中搁板温度可降 至 - 35℃。当制冷系统工作时，冷凝盘管的表面 温度可达 - 35～- 55℃，根据客户需要采用单级 或双级制冷压缩机组，制冷效果好。 1.6 电气控制系统 冷冻干燥机的电气控制系统由电脑显示 记录仪、控制台、控制仪表、调节仪表等自动装 置和电路组成。它的功能是对冷冻干燥机进行 手动或自动控制，控制设备正常运转。控制台是 温度、真空度巡检仪的记录控制仪表及各机组 开关的集中集团，控制台的仪表板装有温度，真 空度巡检仪，干燥箱和真空泵的真空计，温度指 示调节仪，液温控制调节仪，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 护装置，如①前箱制冷时加热管不能工作。②真 空表不到设定值，罗茨泵不能启动。③冷却水未 提供，制冷机组不启动。④真空泵、电磁阀带放 气截止阀与真空泵电源表连在一起，同时工作。 ⑤搁板加热恒温，由温度指示调节仪控制。 关键词：冷冻干燥机 干燥机 冷凝器 制冷机 真空蝶阀
