本发明专利技术公开一种通用真空冷冻干燥装置，特别是装置由升华干燥仓，冷阱，真空机组，加热系统，控制系统及制冷机组，以及连通升华干燥仓与冷阱间的仓阱连通管和连通冷阱与真空机组的真空管道构成的真空冻干装置。本发明专利技术的冷阱独立设置于升华干燥仓之外，其干燥仓的干燥面积与冷阱的捕获面积比为１∶１～１．５，且仓阱连接管为两根，即每个冷阱用两个位于抽气口两侧的仓阱连通管连通升华干燥仓。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种通用真空冷冻干燥装置，特别是装置由升华干燥仓，冷阱，真空机组，加热系统，控制系统及制冷机组，以及连通升华干燥仓与冷阱间的仓阱连通管和连通冷 阱与真空机组的真空管道构成的真空冻干装置。
技术介绍
真空冷冻干燥技术是指将含水物料经快速冻结后，置于真空干燥仓内，在真空条 件下，提供升华热进行升华干燥，使被处理物脱水的干燥技术。该技术的应用主要靠真空冷 冻干燥设备完成。现有的真空冷冻干燥装置是由升华干燥仓，冷阱，真空机组，加热系统，控 制系统及制冷机组，以及连通升华干燥仓与冷阱间的仓阱连通管和连通冷阱与真空机组的 真空管道构成。 目前，国际上最流行的两种真空冷冻干装置，一种是以日本为代表的，全升华周期 结束后一次性化霜的冻干机。这种冻干机工作时能耗相对较低；另一种是以丹麦为代表的 双冷阱交替化霜的冻干装置，这种装置的优点是化霜不占用生产周期，缺点是能耗较高。 中国技术专利ZL022740821公开了一种用于真空冷冻干燥设备的节能装置， 是由称重传感器、重量变送器、工业控制机、可编程序控制器PLC、热媒循环泵变频器、冷媒 循环泵变频器、双冷阱交替电磁阀、融冰蒸汽电磁阀等通过吊装轨道及在其上滑行的盛料 滑车相互关联组合构成的节能控制系统。这是运用节能控制软件来实时调节能量供给，从 而达到节省能源，降低运行成本的目的。显然这种装置属于丹麦的双冷阱交替化霜类的装 置。 根据系统研究发现，现有真空冷冻干燥装置其效率较低。根据相关的计算表明， 现有真空冷冻干燥装置中的干燥仓干燥面积与冷阱捕获面积比不尽合理，实际现使用的真 空冷冻干燥装置中的干燥仓干燥面积与冷阱捕获面积比均较小，这可能是造成现有技术效 率低的原因；其次还发现整个装置工作中能耗相对较大，前述的现有技术的不足在升华干 燥面积较大的装置，如干燥面积大于100!112，特别是干燥面积在200m2的装置中似更为突出。 研究还表明，现有的真空冷冻干燥装置中的冷阱基本上采用列管式换热器；另外由于冷阱 工作在湿冷环境下，而现有技术的冷阱其管板及设置于其上的列管均是固定于冷阱壳体之 内，这种结构在制造中很难进行防锈处理，尤其是整个管组在壳体内焊接处根本无法进行 除锈和防锈处理，因而在使用中极易产生锈蚀现象，而且发生损坏后也不可能进行修理。现 有技术中为解决这一问题，多采用不锈钢材料的列管及管板，但因不锈钢材料的成本大于 碳钢，且导热系数小于碳钢，因此使用不锈钢材料的冷阱不仅造价高，而且在使用中能耗也 较高。
技术实现思路
本专利技术提供一种可以克服现有技术不足的，较现有技术能耗更低的真空冷冻干燥装置。 本专利技术的冷阱独立设置于升华干燥仓之外，其干燥仓的干燥面积与冷阱的捕获面积比为i : 1 1.5，且仓阱连接管为两根，即每个冷阱用两个位于抽气口两侧的仓阱连通管连通升华干燥仓。 根据相关的试验与实践考核，本专利技术干燥仓的干燥面积与冷阱捕获面积比最佳为i : i. 3 i. 5。 在本专利技术中每个冷阱用两个位于抽气口两侧的仓阱连通管连通升华干燥仓。 另一方面，本专利技术的每个升华干燥仓分别与两个冷阱相连通，每个干燥仓的干燥 面积与每个冷阱捕获面积比为1 : (1.3 1.5)Xl/2。 本专利技术采用两个冷阱的结构中，在两个冷阱间用一根平衡管将这两个冷阱连通，这样可以在冷阱工作时只使用一个功率较小的真空机组即可维持装置的正常工作工况，使 两个冷阱同时处在捕集水气的工况，提高装置的脱水效率。 本专利技术的冷阱中，冷阱由冷阱管组和冷阱壳体两个部分组成。所述的冷阱壳体内固定有导轨，冷阱列管及附属化霜装置固定于管板上，管板上还固定有支承导轮，冷阱管组 沿壳体内的导轨推进壳体内，支承导轮设置于与固定在冷阱壳内的导轨上。 本专利技术的冷阱中，其列管排列方式为相邻的两排列管中每三个列管以正三角形旋 转90度位置布置。 在本专利技术的冷阱上设置有两个进气口，抽气口位于两个进气口之间，冷阱内在每 个进气口与抽气口之间各设置有一块折流板。 现有技术中冷阱布置较为典型的是丹麦阿特拉斯冻干机和日本东洋技研冻干机， 前者的冷阱为内置于升华干燥仓之下的双冷阱，而后者的冷阱为内置于升华干燥仓后部的 单冷阱，这类冷阱布置方式形成事实上的热源与冷阱相近布置，这是造成能耗较大的原因 之一 。而本专利技术中将冷阱独立设置于升华干燥仓之外，这样就避免了带有热源的干燥仓对 需要冷源的冷阱的相互影响。另一方面本专利技术的升华干燥仓的干燥面积与冷阱的捕获面积比确定为i : 1 1.5，根据实际的运行表明当升华干燥仓的干燥面积与冷阱的捕获面积比 在这一范围内时，装置的效率较现有技术要高，特别是这一比值为i : 1.3 1.5时其综合效益比为最佳。 由于本专利技术中每个冷阱是用两个仓阱连通管连通升华干燥仓，这样就可以大大提高水气的流导，克服了一般外置冷阱由于采用一个仓阱连通管，流导较小，造成冷阱捕霜不均，效率下降的问题；同时由于进入冷阱的气体是通过两个仓阱连通管进入冷阱，可以充分 利用冷阱的长度，使流入的气体与冷阱的捕集管充分接触，进一步提高其捕集水份的效率。 本专利技术的每个升华干燥仓分别与两个冷阱相连通，并使每个干燥仓的干燥面积与 冷阱捕获面积比为l : (1.3 1.5)，这一结构解决了冻干面积200!112以上大型冻干机与冷 阱捕水面积匹配的问题。而现有技术中的内置冷阱的冻干机由于空间限制目前无法做到合 理的面积比，只能采用交替化霜的方式，解决捕水面积不足的问题，交替化霜是造成冻干机 能耗增大的主要原因。本专利技术采用外置冷阱，特别是外置双冷阱结构既可以增大冷阱的捕 水面积提高整个装置的脱水效率，同时可以使每个冷阱结构相对简单，制造更为容易。 本专利技术的冷阱是将列管与其附属装置设置于管板上，而管板及其上的结构与冷阱 内壳相对独立，采用本专利技术的这种冷阱结构可以使列管、附属设施及管板在制造时很方便 地进行整体热浸锌防腐蚀处理，同时还可以降低安装运输困难。由于本专利技术的冷阱结构可4以解决管组等部件的防腐蚀处理，因此可以采用碳钢材料制造，既可降低成本，还可以提高 冷阱的换热效率，减少使用中的能耗。本专利技术的冷阱在组装时是通过管板上设置的支承导 轮与冷阱壳体内固定的导轨相配合，组装极为方便，而且在使用中如发生损坏，还可以将管 板拖出，进行修理，这更是现有技术所无法实现的。 本专利技术所使用的冷阱中其实质是列管式换热器的列管中两排列管中相邻的每三 个列管以正三角形旋转90度位置布置，列管的这种布置方式可以克服现有技术冷阱在使 用中水汽通过列管时因流阻大，结霜不匀的现象，这是因为现有冷阱的中列管的布置是按 相邻的两排列管中每三个列管以正三角布置，这是列管式换热器经典的布置方式，现有的 设计规范及实际应用的列管式换热器(包括冷阱)结构均为这种列管布置方式，这种布置 方式中上层列管与位于下层的列管间的垂直投影空隙(也就是水汽通道)A为 A = (CXSinJi/6)-D 上式中C为由上下相邻的三个列管构成的正三角形的边长，D为列管直径(以下 相同)。但这种经典冷阱在用于冻干脱水工作时，由于A较小，水汽极易在靠近仓阱连接管 口处的列管(也就是处于最上层的列管)表面先行大量冻结，使本已经较狭小的水汽通道 更为狭小，造成水汽流动不畅，冷阱列管表面结霜不匀。而本本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种真空冻干装置，包括：升华干燥仓，冷阱，真空机组，加热系统，控制系统及制冷机组，连通冷阱与真空机组的真空管道，以及连通升华干燥仓与冷阱间的仓阱连通管，其特征在于冷阱独立设置于升华干燥仓之外，干燥仓的干燥面积与冷阱捕获面积比为１∶１～１．５，仓阱连通管为两根。
【技术特征摘要】
一种真空冻干装置，包括升华干燥仓，冷阱，真空机组，加热系统，控制系统及制冷机组，连通冷阱与真空机组的真空管道，以及连通升华干燥仓与冷阱间的仓阱连通管，其特征在于冷阱独立设置于升华干燥仓之外，干燥仓的干燥面积与冷阱捕获面积比为1∶1～1.5，仓阱连通管为两根。2. 根据权利要求1所述的真空冻干装置，其特征在于干燥仓的干燥面积与冷阱捕获面积比为i : i. 3 i. 5。3. 根据权利要求2所述的真空冻干装置，其特征是每个冷阱用两个位于抽气口两侧的 仓阱连通管连通升华干燥仓。4. 根据权利要求3所述的真空冻干装置，其特征是每个升华干燥仓分别与两个冷阱相 连通，每个干燥仓的干燥面积与每个冷阱捕获面积比为1 : (1. 3 ...
【专利技术属性】
技术研发人员：张光华，赵国臣，梁宗礼，陈光明，张大力，
申请(专利权)人：兰州科近真空冻干技术有限公司，
类型：发明
国别省市：62[中国|甘肃]
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