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j9冻干机制冷系统浅析
时间:2020-10-19 02:19

  冻干机制冷系统浅析_信息与通信_工程科技_专业资料。冻干机制冷系统全介绍

  真空冷冻干燥机之双奇篇 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、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。 制冷系统原理图 1、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。 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。 螺杆式制冷压缩机与传统的往复式制冷压缩机相比,具有非常大的优势。 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。 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 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) (-) 注)数值为制冷量 Kcal/h( )内为动力 Kw 2、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 CCl3F,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 CCl2F2,中温制冷剂。 ④、氟里昂 13(R13) ,分子式为 CClF3,低温制冷剂。 ⑤、氟里昂 22(R22) ,分子式为 CHClF2,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℃。 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 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。 4、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。 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。 5、节流装置: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。 6、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。 7、制冷系统辅助装置制冷系统辅助装置主要由压力继电器、压力表、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/cm2)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,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。 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、j9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。 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/cm2,安全阀自动释 放压力,起到安全保护作用。

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