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冷冻干燥机结构组成和原理

更新时间:2023-09-06      点击次数:911
  一、冷冻干燥机的结构组成
  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)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,最外层包以不锈钢板。
  1.3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。
  1.4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,必须首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℃,欣谕冻干机厂根据客户需要采用单级双级或双级三级制冷压缩机组,制冷效果好,厂家技术可以支持隔板可到-70度,冷井-120度。
  1.6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。
  二、冷冻干燥机工作原理真空冷冻干燥是先将物料冻结到共晶点温度以下,使物料中的水分变成固态的冰,然后在适当的真空度下,使冰直接升华为水蒸气。再用真空系统中的水汽凝结器(捕水器)将水蒸汽冷凝,从而获得干燥制品的技术。
  冷冻干燥过程分为预冻、升华干燥、解析干燥3个过程。
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