冷凍式干燥機的工作原理是什么(含組成結構圖文講解)

冷凍式干燥機除了在食物，醫藥等諸多領域的得到廣泛應用外，越來越受到人們的歡迎，其應用規模和領域還在不斷擴大。冷凍式干燥機也叫冷干機、凍干機或者真空冷凍式干燥機，它主要有兩個效果即可以降低緊縮后空氣的溫度還有將空氣中含有的水汽除去。為了更好的運用冷凍式干燥機，我們就需要不斷的去了解它，下面就由翔晟凈化科技來說一下冷凍式干燥機的工作原理吧。

冷凍式干燥機的結構組成

冷凍式干燥機，主要由干燥箱、冷凝器（捕水 器）、加熱體系、真空體系、制冷體系和電氣操控 體系六大部件組成，如圖所示。

壓縮式干燥箱

干燥箱是一種能抽真空和加熱的密閉器， 物料的提高干燥進程是在干燥室內完成的，物 料是放在干燥室內擱板上的不銹鋼托盤內的， 按每平方托盤面積 8~12 公斤的比例裝料，每一 層擱板上都有一個可供測量物料溫度的探頭， 用以監測整個凍干進程中的物料溫度。門選用 橡膠密封條，應留意關門時要把門上的手柄擰 緊，確保箱內密封。
　　冷凝器（捕水器）
　　冷凝器是凝聚提高水氣的密閉設備，內部 有一個較大面積的金屬吸附面，從干燥箱物料 中提高出來的水蒸氣可凝聚吸附在其金屬表面 上，吸附面的作業溫度可達 - 45℃~- 55℃，冷凝 器外形是不銹鋼或鐵制成的圓筒，內部盤有冷 凝管，分別與制冷機組相連，組成制冷循環系 統。冷凝器與干燥箱銜接選用真空蝶閥；選用不 銹鋼管與真空泵組銜接組成真空體系，筒內冷 凝管上部裝有化霜噴水管，它經過真空隔膜閥 與水管銜接，這是為了確?；炔贿M入干 燥箱和真空管道。在冷凝器外部選用泡沫塑料 板保溫絕熱，最外層包以不銹鋼板。
　　加熱體系
　　冷干機的加熱體系的效果是對干燥箱 內物料進行加熱，以便使物料不斷地得到提高 熱，使物品以到達規則的含水率要求，凍干機加 熱體系有不同的加熱方法，在觸摸式加熱中，我 們選用的是循環介質加熱法。循環加熱體系由 管道泵、循環介質箱、加熱器、進出管路、液溫控 制器等組成。循環液可由水 4 份、乙醇 2 份，乙 二醇 4 份裝備成循環不凍液，其凝固點為 - 120℃，在運用時液溫最高不超越 60℃，現大 部分凍干設備現已選用硅油作為循環液。當加 熱體系作業時，先對循環液進行加熱，液溫經過 液箱操控調理儀選定的溫度主動操控加熱， 管 道泵開啟后，可將循環液送入干燥箱內擱板中， 對擱板加熱，然后回來液箱進行加熱循環。而在 輻射或加熱中我們選用蒸氣加熱最高溫度為 120℃，由蒸氣電磁閥主動操控溫度。

真空體系
　  真空體系有旋片真空泵或水環泵和羅茨 真空泵組成，羅茨泵為增壓泵不能獨自運用，必 須首先發動旋片泵或水環泵，使其作業一段時 間，當體系中的真空度到達 1Kpa 以下時，再自 動發動羅茨泵。旋片泵結構、羅茨泵結構等見說 明書。該真空體系的真空表可運用電接點真空 表，可根據預先選定的真空度值，主動操控羅茨 泵的發動。干燥箱與冷凝器之間真空管道中，裝 有真空蝶閥，可根據運用要求隨時開、關。真空 泵管路上，裝有電磁放氣截止閥，當真空泵中止 作業時可主動關閉真空管路，一起將空氣放入 泵內，防止真空泵油因負壓效果回放至真空管 路中，真空泵的銜接管路之間裝有波紋軟管，防 止作業時的振動。

制冷體系
　  冷干機制冷體系由制冷緊縮機組 （包括： 水冷冷凝器，油分離器、高壓管路、干燥過濾器、 膨脹閥、蒸發器、低壓管路組成），選用氟利昂機 組和 R22 制冷劑或氟制冷機組，制冷機組組成 使凍干品速凍用的制冷體系和捕水器制冷系 統。當體系作業，觸摸加熱方法中擱板溫度可降 至 - 35℃。當制冷體系作業時，冷凝盤管的表面 溫度可達 - 35～- 55℃，根據客戶需要選用單級 或雙級制冷緊縮機組，制冷效果好。
　　電氣操控體系

冷干機的電氣操控體系由電腦顯示 記錄儀、操控臺、操控外表、調理外表等主動裝 置和電路組成。它的功用是對冷干機進行 手動或主動操控，操控設備正常作業。操控臺是 溫度、真空度巡檢儀的記錄操控外表及各機組 開關的會集集團，操控臺的外表板裝有溫度，真 空度巡檢儀，干燥箱和真空泵的真空計，溫度指 示調理儀，液溫操控調理儀，計時鐘等。按鈕板 上裝有各機組的開關等。凍干機還設有連鎖保 護設備，如①前箱制冷時加熱管不能作業。②真 空表不到設定值，羅茨泵不能發動。③冷卻水未 供給，制冷機組不發動。④真空泵、電磁閥帶放 氣截止閥與真空泵電源表連在一起，一起作業。 ⑤擱板加熱恒溫，由溫度指示調理儀操控。

冷凍式干燥機的工作原理

冷凍式干燥機的作業歸于物理原理：潮濕高溫的緊縮空氣流入前置冷卻器（高溫型專用）散熱后流入熱交換器與從蒸發器排出來的冷空氣進行熱交換，使進入蒸發器的緊縮空氣的溫度降低。冷凍式緊縮空氣干燥機經過冷卻降溫，是緊縮空氣中的水蒸氣凝聚成液滴，然后到達削減含濕量的意圖。凝聚出的液滴經過主動排水體系排出機外，只要干燥機出口的下流管路所處的環境溫度不低于蒸發器出口露點溫度，就不會產生二次結露的現象。

假定空氣是一團吸了水的濕海綿，其含濕量便是吸入的水分。如果用力從海綿中揉捏出一些水，那么，這團海綿的含濕量相對就減小了。如果放手讓海綿康復，天然就比本來的海綿要干燥。這也就到達了經過加壓來除水干燥的意圖。

如果在揉捏海綿不斷有水流出的進程中，到達某一個力度后不再加力，則水被擠出將中止，這便是飽滿狀態。繼續再加大揉捏的力度，依然還有水流出。

所以，空壓機本體自身就具有除水的功用，用到的方法便是加壓，只不過，這不是空壓機的意圖。

為什么沒有將“加壓”作為緊縮空氣的除水手段呢？這主要是因為經濟性，提高1公斤壓力。耗費7%左右的能耗是相當不劃算的。

而“冷卻”除水則相對比較經濟，冷凍式干燥機是使用如空調除濕類似的原理到達意圖。因為，飽滿水蒸氣的密度都是有極限的，在氣動壓力（2MPa范圍內），可以認為飽滿空氣中水蒸氣的密度只取決于溫度凹凸，而與空氣壓力無關。

溫度越高，飽滿空氣中的水蒸氣的密度越大，水也就越多，反之，溫度越低水越少（這個從生活常識就能理解到，冬季干冷，夏日濕熱）。

將緊縮空氣冷卻到盡量低的溫度，使其所含水蒸氣的密度變小，構成“結露”，匯聚這些結露構成的小水滴，并且排出去，就到達了去除緊縮空氣中水分的意圖。

因為涉及到結露凝析成水這一進程，所以溫度也不能低于“冰點”，不然呈現結冰現象將不能有效排水。一般冷凍式干燥機的標稱“壓力露點溫度”大多為2~10℃。

如0.7MPa的10℃的“壓力露點”換算成“常壓露點”為-16℃?？梢岳斫鉃?，在不低于-16℃的環境下運用時，緊縮空氣向大氣排氣不會有液態水呈現。

緊縮空氣的所有除水方法都只是相對干燥，滿足某一要求的干燥度?？隙ǖ娜コ质遣豢赡苻k到的，超出運用需求的尋求干燥度也是十分不經濟的。

冷凍式干燥機的優點

1、在低溫下干燥時，物質中的一些揮發性成分損失很小。

2、因為在凍住的狀態下進行干燥，因而體積簡直不變，堅持了本來的結構，不會產生濃縮現象。

3、干燥后的物質疏松多孔，呈海綿狀，加水后溶解迅速而徹底，簡直立即康復本來的性狀。

4、因為干燥在真空下進行，氧氣很少，因而一些易氧化的物質得到了維護。

5、干燥能掃除95%-99%以上的水分，使干燥后產品能長期保存而不致變質。

使用冷凍式干燥機時的注意事項

1、冷凍式干燥機的主操控器ON/OFF按鈕開關安裝在機臺的外表盤上，操控操控臺的操作和中止。

2、冷凍體系凹凸壓維護開關安裝在機臺內，操操控冷體系的高、低壓端壓力，防止機臺的壓力超越運用范圍而形成設備的損壞。

3、化霜電磁閥安裝在機臺內，操控機器平臺的冷凝壓力，防止機器平臺的冷凝壓力過低，導致蒸發器結冰。