冻干机的组成 文档资料

1、Tofflon,冻,干,机,的,组,成,上海东富龙科技有限公司,Tofflon,冻干机的结构和组成,真,冷冻系统,空,真空系统,冷,循环系统,冻,液压系统,干,CIP,、,SIP,系统,燥,气动系统,机,电器控制系统,箱体结构,Tofflon,制冷系统的组成,制冷系统是冻干机的最重要的组成部分，被称为,“冻干机的心脏”。理论上制冷系统由制冷压缩机、,冷凝器、蒸发器和热力膨胀阀所构成，主要是为干燥,箱内制品前期预冻供给冷量；以及为后期冷阱盘管捕,集升华水汽供给冷量。,在冻干机设计时，考虑到冻干机对制冷的要求特殊,性，其制冷系统主要由以下部件组成：,压缩机,制冷剂,油分离器，水冷凝器，干燥过滤器，

2、,中间冷却器，视液镜，电磁阀，手阀（顶盖阀），膨,胀阀，蒸发器（板式交换器，后箱冷凝盘管），汽液,分离器，回气过滤器，压力表，压力控制继电器，,CPCE,（能量调节器），安全阀，制冷管道等。,Tofflon,制冷系统原理图,Tofflon,制冷系统的组成,压缩机,压缩机是制冷系统的核心，压缩机主要是对气态氟里昂进,行压缩，从吸气口吸入低温低压的气态氟里昂，经过活塞或螺,杆压缩后，变成高温高压的气态氟里昂，通过排气管排出去。,压缩机按照压缩的形式，可以分为活塞式压缩机和螺杆式压,缩机。,活塞式压缩机又可以分为开启式、半封闭式、全封闭式三种,形式。,根据压缩的级别，压缩机又可分为单级压缩机、双级压

3、缩机,和复叠式压缩机。,现在选用的大都是活塞式半封闭双级压缩机。,（,5HP30HP,），品牌为,BITZER,和,COPELAND,两种。,小型冻干机选用活塞式半封闭单级压缩机（,3HP,）,COPELAND,或活塞式全封闭单级压缩机（,3HP,）,美国泰康牌。,Tofflon,制冷系统的组成,压缩机,活塞式压缩机的结构,活塞式压缩机主要由电机、汽阀、,汽缸套、输汽量调节、曲轴、连杆组,件、活塞组件、轴封、机体组件、润,滑系统等组成。,其中汽阀主要由阀座、阀片、汽阀,弹簧和升程限制器组成。,Tofflon,制冷系统的组成,压缩机,螺杆压缩机,螺杆式制冷压缩机与传统的往复式制冷压缩机相比，具有

4、非,常大的优势。,1,、工作效率高。不需要将旋转运动转化为往复运动，减少了由,此带来的机械损失；不会出现没有余隙容积中剩余气体的再膨,胀过程，无滑动摩擦，不需要设置吸、排气阀片，指示效率和,机械效率都比效高。,2,、良好的能量调节方式。往复式压缩机相对调节能力较差，而,螺杆式压缩机在此方面表现突出，其制冷量可在,15%,100%,之间无级调节，当冷量在,60%,100%,之间调节时，其耗功率,与制冷量以相同比例变化。,3,、运行性能好。由于螺杆式制冷压缩机的结构简单，零件数仅,为活塞式的,1/10,，压缩机运行可靠、安全、振幅小、适应性,强，在高、低浊制冷范围内的应用中均有良好性能。,Toff

5、lon,制冷系统的组成,压缩机,螺杆式制冷机制冷量与活塞式比较,螺杆式,(,神户制钢,),SH22F(20KW) R22 50HZ,活塞式,(,比泽尔,),S66J-32.2(24KW) R22 50HZ,CT +40,ET,SH22F S66J-32.2,-30,35,800(21.3) 29,290(22.1),-40 24,400(19.2) 17,990(17.7),-50 15,800(17.5) 9,400(12.2),-60,11,500(16.0) - ( - ),-70 - ( - ) - ( - ),注,),数值为制冷量,Kcal/h( ),内为动力,Kw,Tofflon,

6、制冷系统的组成,制冷剂,一种物质能从一种物质（或物体）吸收热量，然后传递给另一种物,质（物体），在传递热量的过程中只发生物理变化，这种物质称为制冷剂。,不同类型的制冷机使用不同种类的制冷剂。,几种常用的制冷剂：,1,、氨制冷剂（,R717,），为中温制冷剂，有毒，在一定条件下有易燃性和可,爆性，生产方便，价格便宜。,2,、氟里昂,11,（,R11,），分子式为,CCl,3,F,高温制冷剂，没有腐蚀性、不燃烧、,毒性小。,3,、氟里昂,12,（,R12,），分子式为,CCl,2,F,2,，中温制冷剂。,4,、氟里昂,13,（,R13,），分子式为,CClF,3,，低温制冷剂。,5,、氟里昂,22

7、,（,R22,），分子式为,CHClF,2,，中温制冷剂。运用广泛。,最低蒸,发温度为,-,50，最高蒸发温度为,-,20。,6,、混合制冷剂，共沸混合制冷剂,R502,。非共沸混合制冷剂,R404A,、,R507,最低蒸发温度为,-,70，最高蒸发温度为,-,30。,Tofflon,制冷系统的组成,油分离器,氟里昂经过压缩机压缩后变成高温高压的气体，,进入到,油分离器中。冷冻机油也会随高温高压的气,体进入到油分离器，油分离器的,目的就是使冷冻机油,能不断的回到压缩机曲轴箱，以确保压缩机油箱里有,足够的冷冻油，保证润滑效果。,冷冻机油在油分离器里的油面达到一定位置时，依,靠浮力的作用，浮球将回

8、油阀顶开，由于油分离器里,的压力比压缩机曲轴箱的压力大得多，油就通过回油,管回到压缩机曲轴箱内。当油位下降后，浮球不足于,将回油阀顶开，不回油。因此回油是间隙式的。通过,这种方式，达到油和氟里昂分离的效果，确保压缩机,里有足够的冷冻机油进行润滑。,Tofflon,制冷系统的组成,水冷凝器,在制冷系统中，水冷凝器的作用是将“高温高压”,的气态制冷剂的热量传给环境介质（冷却水或空气）,并使之冷凝成液体。按冷却方式可分为：水冷式、蒸,发式、空气冷却式（风冷式）；按结构型式可分为壳,管式、套管式、盘管式。,现在选用较多的是壳管水冷式冷凝器。如果冷凝器,的冷却效果不好，压缩机的高压较高，影响制冷效果。,

9、选用的水冷凝器，还可以当作制冷剂的储液罐，收,液时就是将氟里昂收到水冷凝器里，然后将水冷凝器,进出液阀关住。,Tofflon,制冷系统的组成,中间冷却器,在双级压缩制冷系统中，中间冷却器用来冷却低,压级排气，避免因高压级吸气温度过高而使排气温度,超过允许值，同时提高制冷效率。,氨制冷系统采用中间完全冷却循环，在氟里昂,（,R22,、,R502,、,R404A,、,R507,）双级制冷机中，因,排气温度较低，采用中间不完全冷却循环。它与中间,完全冷却的主要区别是低压缸的排气不在中间冷却器,内进行冷却，而是与中间冷却器中产生的饱和蒸汽在,管路中混合后进入高压缸。因此高压缸吸入的是中间,压力下的过热

10、蒸汽。由于氟里昂制冷剂绝热指数比氨,小，故对排气温度影响不大。,我们现在选用一个压缩机自带的小型板式换热器作,中间冷却器,。,Tofflon,制冷系统的组成,膨胀阀,节流装置是制冷系统的主要部件之一。热力膨胀阀是节流,装置的一种。热力分为内平衡式、外平衡式两种。,热力膨胀阀主要由感温包、毛细管、阀座、阀针、弹簧、调,节杆、阀体等组成，感温包里有制冷剂或其他介质的液体，其,压力由感温包的温度决定。,对于蛇管管道较长或蒸发温度较低的蒸发器，由于管内阻力,损失较大，采用外平衡式膨胀阀。膨胀阀膜片下方不与蒸发器,进口处的制冷工质相通，而是用一外平衡管使之与蒸发器出口,处的制冷工质相通。,感温包安装时最

11、好水平放置，不能倒置，当其位置高于膜片,上腔时，应注意将毛细管弯成,U,形，以免包内液体倒流到毛细,管和膜片顶部，影响调节功能。,Tofflon,14,制冷系统的组成,蒸发器,在制冷系统中蒸发器的作用是让制冷,剂液体在较低温度下吸收被冷却环境介质,的热量而蒸发成蒸汽，以降低被冷却物体,或空间的温度或维持其低温。,按照被冷却介质的种类的不同，蒸发器,可分为冷却液体介质的蒸发器和冷却空气,的蒸发器。,在冻干机中，板式换热器和后箱盘管就,是作为蒸发器来使用。,Tofflon,制冷系统的组成,阀件,电磁阀是一种开关式自动阀门，可用压力控制器、,温度控制器、液位控制器等通过电气元件进行控制。,它适合于各

12、种制冷剂。电磁阀主要由外壳、线圈、铁,芯、弹簧、膜片式活塞、阀体、密封环等组成。当电,源接通时，线圈产生磁场，吸起铁芯，阀门打开，流,入端和流出端相通；电源切断后，磁场消失，铁芯因,弹簧力和自重而落下，关闭阀门。,顶盖阀是一种关断阀门，通过调节有打开和关闭两,种状态，主要用于制冷系统的检修，在正常运行时都,处于打开的状态。,Tofflon,制冷系统的组成,过滤器,制冷系统有三套过滤器：干燥过滤器、回气过滤,器、油过滤器。,干燥过滤器：安装在水冷凝器出液口，氟里昂经过,水冷凝器冷却后，需要进行除酸除湿处理，也可以通,过滤网将一些铜屑和其他杂质过滤掉。,回气过滤器：安装在压缩机回气管道上，主要是过

13、,滤一些铜屑和杂质，防止他们进入到压缩机里，损坏,压缩机。,油过滤器：压缩机自带的一个滤网，安装在压缩机,曲轴箱内，可以从放油口取出来进行清洗，油通过滤,网进入到压缩机各个润滑油道。油过滤器主要过滤一,些粉末、铜屑等，确保油的润滑效果。若油过滤器太,脏，容易堵，会造成油润滑效果不好，导致油压差报,警,。,Tofflon,制冷系统的组成,汽液分离器,汽液分离器安装在压缩机吸入口前面，以确保吸,入进压缩机里的氟里昂都是汽态。如果液体氟里昂进,到压缩机里，很容易造成液击，将压缩机阀片打坏，,甚至打断，损坏压缩机,。,Tofflon,制冷系统的组成,辅助装置,制冷系统辅助装置主要由压力继电器、压力表、

14、液面视镜、,能量调节器（,CPCE,）、安全阀等组成。,压力继电器的主要作用是通过继电器的控制，起到保护压缩,机的作用。压力继电器主要有水压力继电器、油压差继电器、,高压压力继电器、自动收液继电器、板冷阀冷凝阀控制继电器。,水压力继电器：当冷却水压力小于水压力继电器设定的压力,时，水压力,报警，压缩机自动停机。,油压差继电器：当压缩机油压和中压压力差小于油压差设定,的压力（,0.65kgf/cm,2,),时,油压差报警，压缩机自动停机。,高压压力继电器：当压缩机高压压力大于高压压力继电器设,定的压力时，高压报警，压缩机自动停机。,自动收液继电器：当压缩机低压压力大于自动收液继电器设,定的压力时

15、，即使压缩机处于停机的状态，在没有其他报警的,情况下，压缩机自动启动，进行收液。,Tofflon,制冷系统的组成,辅助装置,板冷阀（冷凝阀）控制继电器,:,当低压压力大于板,冷阀（冷凝阀）控制继电器设定的压力时，压力控制,继电器动作，自动将板冷阀（冷凝阀）关闭，当低压,压力小于板冷阀（冷凝阀）控制继电器设定的压力时，,自动将板冷阀（冷凝阀）打开。,选用的继电器为,DANFOSS,品牌，性能稳定可靠。,压力表用来显示压缩机的工作压力，有高压压力、,低压压力、中压压力、油压压力显示，通过压力表显,示的压力，可以较好的掌握压缩机的工况。,现选用,REFCO,和,ARRON,两种品牌。,液面视镜是用来

16、观察氟里昂的液面的，可以知道管,道是否满液,液面视镜里有干燥指示，绿色表示干燥，,黄色表示不干燥。,Tofflon,制冷系统的组成,辅助装置,能量调节器（,CPCE,）是在压缩机处于极,限工况时，压缩机负载很小的情况下，通过引,入热的氟里昂气体，给压缩机进行压缩，确保,压缩机工作的稳定性。引入氟里昂气体的多少,是可以通过压力来调节。,选用,DANFOSS,品牌的能量调节器。,安全阀安装在水冷凝器上，当水冷凝器内压,力超过,25kgf/cm,2,安全阀自动释放压力，起,到安全保护作用。,Tofflon,真空系统的组成,制品中的水分只有在一定的真空状态下才能进行升华，达到干,燥的目的。,系统采用真

17、空泵组，组成强大的抽吸能力，在干燥腔室和冷凝,器形成真空，一方面促使干燥腔室内的水份在真空状态下蒸发,（升华），另一方面该真空系统在冷凝器和干燥腔室之间形成,一个真空度梯度（压力差）。使前箱水分升华后被冷凝器捕获。,真空系统的真空度应与制品的升华温度和冷凝器的温度相匹配，,真空度过高或过低都不利于升华，干燥箱的真空度应控制在设,定的范围之内，其作用是可缩短制品的升华周期，对真空度控,制的前提是真空系统本身必须具有较低的泄漏率。,真空系统是冻干机的重要组成部分，其主要由干燥箱、冷凝,器、真空泵、罗茨泵、小蝶阀、箱阱隔离阀（大蝶阀、蘑菇,阀）、真空测试装置（真空仪、真空规管（压力传感器）、,放气装

18、置、辅助装置、真空管道等组成。,Tofflon,真空系统原理图,Tofflon,真空系统的组成,真空泵,真空是指低于大气压的气体所存在的空间状态。真空度是表,示一个空间已达到的真空程度。真空度的单位为,Pa,。,用来获得真空的器械称为真空泵。根据其工作原理，真空泵,可以分为压缩型真空泵和吸附型真空泵。,压缩型真空泵是将气体从被抽容器抽出，压缩到高于背压而,排出。象旋片式机械真空泵、油蒸汽增压泵、分子泵等。,吸附型真空泵是用各种吸气作用将气体吸附，暂时或永久储,存于泵内，象用硫酸、五氧化二磷（,P,2,0,5,）吸附水蒸气的吸,气剂泵。,真空泵的主要参数有：抽气速率、极限压强、最大入口压强、,最

19、大反压强、压缩比。,机械式真空泵主要有油封式机械真空泵和机械罗茨泵,。,Tofflon,真空系统的组成,真空泵,油封机械真空泵用油来保持运动部件的密封。泵工作时，利,用泵的吸排气腔的容积改变以完成吸气、压缩和排气的过程。,按结构又可分为定片式、旋片式、滑阀式等。我们选用的是,双级直连旋片式真空泵。其工作原理图如图所示：,真空泵油既起密封作用，又对泵的摩,擦表面起润滑作用，还能填充高压残余气,体的有害空间和在排气压力过低时强行推,开排气阀使抽气顺利进行。油是非常重要,的，不能进水，也不能有其他杂质进到油,里。进水后油很容易乳化，油就不能起到密,封作用。,Tofflon,真空系统的组成,真空泵,罗

20、茨真空泵冻干压强,5X10,-,1-1X10,-3,托范围内，可以获得较大的抽速和,达到较好的极限真空，很多较大型冻干机采用真空罗茨泵。其工作原理如,图示：,罗茨泵工作时，由于,转子和泵腔、转子和转子,之间有一定的间隙（,0.1-0.15mm,）,，互相不接触，允许转子高速转动，,具有很大的抽速。但一般不能直接,抽大气压（象国投南光、上海凯尼）。,但爱德华由于特殊的设计，可以在大,气压下启动。,Tofflon,真空系统的组成,真空泵,几种常见的真空泵,爱发科真空泵,EDW,ARD40,真空泵,上海凯尼罗茨泵,EDW,ARD,罗茨泵,Tofflon,真空系统的组成,隔离阀,真空系统的隔离阀：小蝶

21、阀、箱阱隔离阀（蘑菇阀、大蝶阀）。,1,、小蝶阀,小蝶阀是用来接通或截止真空泵和后箱之间气流通道的隔离阀门，接在真空泵泵,头管道上。小蝶阀通过气动系统来控制开和关，达到接通和截止的目的。,由于小蝶阀需要频繁开启，故开关需,要稳定可靠，开启时能开足，关闭时能够,关住。不能有泄漏真空和漏气的现象。选,用,Keystone,品牌的小蝶阀。,2,、箱阱隔离阀,箱阱隔离阀是接通或截止干燥箱（前箱）,和冷阱（后箱）的气流通道的阀门，安装,在前后箱之间。,箱阱隔离阀的主要形式有两种：采用大蝶,阀型和采用蘑菇阀型,Tofflon,真空系统的组成,真空测量装置,真空测量装置是真空系统的重要组成部分，真空度的高低

22、通过真空测量装置测量,出来，经过仪表或程序直接以数字的形式显示。,选用的测量装置有两种。一种是用电阻真空计（普通真空规管、压力传感器）加,TEX200,真空仪。由于测量系统的压力不一样，电阻不一样，通过电路设计，从,TEX200,真空仪可以直接读出真空度的大小。通过仪表输出,4-20mA,电流，输出,的电流值和真空度指示值一一对应。可以测量出的范围为：,1.0E-1-1.0E5Pa,。,Tofflon,真空系统的组成,真空测量装置,另外一种是采用爱德华真空计（电阻式真空计），型号为,APG/MP/NW16,ST/ST,，属于皮拉尼（,Pirani),真空计，可,以直接输出,2-10V,的直流电

23、压，通过其电路设计和程序确定，,确保输出的直流电压和真空度指示值一一对应，在触摸屏直,接显示出真空度的读数。现在触摸屏能显示的读数为,0.1-,999.9Pa,Tofflon,真空系统的组成,放气装置,放气装置是真空系统中必不可少的装置，其主要有放气电磁,阀、掺气微调阀、呼吸器、放气管道等组成。,放气电磁阀是控制无菌空气进入,箱体内的阀门，当放气电磁阀通电，线,圈产生磁场，衔铁动作，打开电磁阀两,边通道，无菌空气从外边进到箱内。,掺气微调阀是一个针阀，作为微量空,气进入干燥箱以实现压力控制的阀门。一,般与电磁阀组合使用，用微调阀调节进气,量的大小，用电磁阀控制进气时间。主要是,用在产品冻干，在

24、二次干燥用于掺气。,Tofflon,真空系统的组成,放气装置,呼吸器主要起过滤无菌空气的作,用，进入到箱内的气体必须先通过呼,吸器，经过一个,0.2um,的纸质滤芯后，,一些颗粒灰尘过滤后，气体进入到箱,内，确保冻干产品的洁净。,放气管道是无菌气体进入到箱内,的通道。一般采用不锈钢管焊接，内外,进行抛光，确保管子内部至少达到卫生,级标准。,Tofflon,真空系统的组成,辅助装置,冻干机辅助装置有以下部件组成：充气式高真空电磁档板阀、避振管、,排气管排污阀等。,1,、充气式高真空电磁档板阀，安装,在真空泵的吸气口，与真空泵同时开启和,关闭，真空泵通电，电磁阀也通电，真空,泵断电，电磁阀也断电。

25、安装此电磁阀的,主要作用是防止油倒吸入真空管道里，由,管道进入箱内。,2,、避振管接在真空,管上，主要起减轻振动作用，,变真空管道的刚性连接为柔,性连接。排污阀主要将一些,油污,和水排出。,Tofflon,循环系统的组成,循环系统是冻干机的重要组成部分，主要由循环泵、电加热、板式换热器、板层、,平衡桶以及辅助装置组成。,电,加,热,器,板,式,换,热,器,温,度,探,头,温,度,探,头,平,衡,桶,循,环,泵,放,油,口,Tofflon,循环系统的组成,循环泵,1,、,循环泵,循环泵是一个非自吸式水泵，两台泵并连连接，循环系统里导热油的流动就是通,过循环泵来驱动。选用的品牌为德国,WILO,。

26、,Tofflon,循环系统的组成,电加热和板交,2,、,电加热、板式换热器,电加热是,提供热量的装置，在制品升华时启动电,加热，给导热油加热升温。,板式,换热器是在前箱制冷时，通过氟里昂和导热,油的换热，使导热油的温度降低，达到前箱制冷,的目的。,Tofflon,循环系统的组成,板层和平衡桶,3,、板层、平衡桶,导热油（硅油或,4.2.4),都存在不同程度的热胀,冷缩，为了始终保持导热油管里都是充满了油，,平衡桶起到平衡的作用,。,Tofflon,循环系统的组成,辅助装置,4,、,辅助装置,循环系统辅助装置主要由超温报警继电器、循环压力继电器、循环压力表、冷,媒排出阀、排空气阀等。,超温报警继电器,循环压力继电器,循环压力表,冷媒排出阀,当,超温报警继电器,感温保感应到