1.制冷系统
压缩机:是制冷系统的核心部件,通过压缩制冷剂气体,使其压力和温度升高,为制冷循环提供动力。常见的压缩机类型有活塞式、旋转式等,其性能直接影响制冷效率和冻干机的运行稳定性。
冷凝器:作用是将压缩机排出的高温高压制冷剂气体冷却凝结成液体。在这个过程中,制冷剂释放出热量,通常需要借助风扇或水冷等方式来加速散热。冷凝器的散热效率对制冷系统的性能至关重要,如果冷凝器散热不良,会导致制冷剂压力过高,影响系统的正常运行。
膨胀阀或毛细管:位于冷凝器和蒸发器之间,用于降低制冷剂的压力,使制冷剂液体在进入蒸发器前形成低温低压的雾状,以便在蒸发器中更好地蒸发吸热。膨胀阀可以根据蒸发器的出口温度自动调节制冷剂的流量,而毛细管则是通过固定孔径来限制制冷剂的流量,两者都能保证制冷剂在蒸发器中稳定蒸发。
蒸发器:安装在干燥箱内或冷阱附近,制冷剂在蒸发器中蒸发吸收热量,从而使干燥箱或冷阱的温度降低。蒸发器的表面积大小和换热效率会影响制冷速度和温度均匀性。
2.真空系统
真空泵:用于在干燥箱和冷阱中创建高真空环境,使物料中的水分能够在低温下直接升华为气态。常见的真空泵有旋片式、罗茨泵等,不同的真空泵具有不同的抽气速率和极限真空度,可根据实际需求选择。
真空管道和阀门:连接干燥箱、冷阱和真空泵,确保系统的密封性和气流畅通。真空管道需要具备良好的密封性和耐腐蚀性,以防止空气泄漏和杂质进入系统。阀门则用于控制真空系统的启闭和调节真空度。
真空测量规管:用于测量干燥箱和冷阱内的真空度,以便操作人员实时了解系统的真空状态,并根据测量结果调整真空泵的运行参数。
3.加热系统
加热装置:一般采用电加热方式,如电热丝、加热板等,安装在干燥箱的搁板或侧壁上,为物料提供升华所需的热量。加热装置的功率和分布均匀性会影响物料的干燥速度和质量。
温度控制器:用于精确控制加热装置的温度,根据预设的升温曲线和传感器反馈的实际温度信号,自动调节加热功率,以确保物料在合适的温度下进行干燥,避免过热或温度不均匀导致的物料损坏。
4.控制系统
可编程逻辑控制器(PLC):作为控制系统的核心部件,负责整个原位冻干机的自动化运行。它可以接收和处理各种传感器的信号,根据预设的程序逻辑控制制冷系统、真空系统、加热系统等的运行,实现冻干过程的自动化控制。
触摸屏操作界面:为用户提供一个直观、便捷的操作平台,用户可以通过触摸屏设置冻干参数、启动和停止设备、监控设备的运行状态和故障信息等。触摸屏操作界面通常具有友好的人机交互界面,易于操作和使用。
传感器:包括温度传感器、压力传感器、真空度传感器等,用于实时监测干燥箱内、冷阱内以及系统中其他关键部位的温度、压力和真空度等参数,并将这些参数反馈给控制系统,以便控制系统做出相应的调整和控制。
5.干燥箱
箱体:是一个密封的容器,用于放置待干燥的物料。箱体通常采用不锈钢等耐腐蚀材料制成,具有良好的密封性和保温性能,以防止外界空气和热量的交换,影响干燥效果。
搁板:安装在干燥箱内,用于放置物料。搁板通常采用导热性能良好的材料制成,如铝合金等,以便在加热过程中能够快速均匀地将热量传递给物料。
观察窗:为了方便用户观察物料在干燥过程中的状态,一些原位冻干机在干燥箱上设置了观察窗。观察窗通常采用透明的有机玻璃或石英玻璃等材料制成,具有良好的透明度和密封性。
6.冷阱
冷阱腔体:是一个用于捕捉升华水蒸气的金属容器,通常采用不锈钢等材料制成。冷阱腔体内设有金属吸附面或冷凝盘管,从干燥箱中升华出来的水蒸气可以在冷阱腔体的低温表面上凝结成冰或霜。
化霜装置:在冷阱工作一段时间后,其表面会结满冰或霜,影响水蒸气的捕捉效率。因此,冷阱通常配备有化霜装置,如电加热丝、热水喷淋系统等,用于定期清除冷阱表面的冰或霜。
