时，两个关闭状态。真空系统包括冻干箱，捕水器和真空管道，选择真空泵，选旋叶泵。加热系统，冻干箱的隔板的升温采用管状加热器直接加热。组成结构如图所示图型真空冷冻干燥设备系统示意图毕业设计论文干燥室的设计冻干箱是冻干机的核心部件。冻干箱是个能够制冷到左右，能够加热到左右的高低温箱，也是个能抽成真空的密闭容器。它是冻干机的主要部分，需要冻干的产品就放在箱内分层的金属板层上，对产品进行冷冻，并在真空下加温，使产品内的水份升华而干燥。医药用冻干机的物料冷冻和干燥都在冻干箱内完成食品用冻干机的物料预冻合格后也在冻干箱内完成真空干燥。所以，冻干箱内需要有加热和制冷的隔板，需要有热或冷流体的导入，有电极引入部件，有观察窗等部件。如果带有消毒灭菌功能的冻干机，箱体还必须能承受内压。箱体有圆筒形和长方形两种。本设计为实验型的冻干机，选用长圆筒形。冻干箱是冻干机的主体部件，它是个隔热容器，冻干箱的箱体是严格要求密封的外压容器，将冻干机的冻干箱内径设计成，容积为，采用优质不锈钢制成，箱体和箱门内表面和箱内零件要求表面光滑，箱体内角均为满足条件的大圆角。箱体底面略向后面倾斜，排放蒸气口设计在最低点，冻干箱外包有厚绵作隔热保温层。冻干箱主要由箱壁搁板箱门和保温层等部件组成。组成结构如图所示图冻干箱的结构示意图搁板的设计冻干箱中搁板是冻干时放置冻干制品的部件，在冻干箱内要设计搁板医药用冻干毕业论文机的搁板上放置被冻干物料，搁板既是冷冻器又是加热器有些食品用冻干机的搁板上放置被冻干物料，大部分食品冻干机上不放置物料，而只是用作辅助加热的加热器。冻干制品的干燥升华过程主要就是通过控制搁板的温度来实现的，所以搁板设计的好坏直接影响到冻干制品的质量和成品成分的均匀性无论哪种冻干机，都要求搁板表面加工平整，温度分布均匀，结构设计的合理，便于加工制造。冻干机搁板结构要根据降温和加热方式而定，通常有四种形式直冷直热式，间冷间热式，直冷间热式和间冷直热式。直冷就是将搁板作为直冷系统中的蒸发器，制冷工质通过节流膨胀，直接进入搁板中蒸发制冷直热就是将加热器直接放入搁板中加热。直冷直热式的优点是冷热效率高，结构简单，对于小型制冷机可用。直冷直热式的缺点是降温和加热不均匀，不易调控，特别是加热不均匀危险较大，可能产生局部过热使冻干产品变质。间冷是将制冷系统的蒸发器放在冻干箱的外面，制冷剂与冷媒载冷剂在蒸发器中进行热交换，再将冷媒用循环泵通入搁板中间热是在冻千箱外将热媒加热，再用循环泵将热媒打入搁板循环。目前采用间冷间热式的冻干机比较多。冷热媒可以用种介质，搁板比较简单也可用不同介质，需要两套介质流动管路，搁板结构复杂。搁板采用不锈钢材料制造，采用特殊空心夹板，强度高密封性好，设置搁放物料的有效搁板块，装载制品用的，在最上块搁板为温度补偿板，确保箱内的空间都处在相同的温度条件下，搁板，宽，板层厚度为，内有媒体导管分布其中，可对物料进行冷却或加热，为了便于进出料和清洗，搁板组件可以通过支架安装在冻干箱内，最上层的块搁板为温度补偿加强板，它保证箱内所有物料的冷热环境相同，符合医药制造管理和品质管理规则要求。搁板的技术要求和设计要点表面光洁，其粗糙度小于。表面平整度小于。承内压能力不小于，有足够的强度和刚度。搁板工作温度范围。搁板两侧和后面应设置档板，以免制品脱离搁板。目前搁板按制作将其相对压合在起用大电流电阻焊焊合相近，但方向相反的底板，将其相对压合在起，用大电流电阻焊焊合起来，此种结构板面总的变形也较小，自动化程度较高，是种较为先进的加工方法，但是因在熔点处板面有熔化，冷却后搁板表面略有凹坑，加了表面平整的加工量。此外，由于熔点除承受内压外还需承受变形力，加之熔点承力面较小，因此要有足够多和足够大的熔点。如图结构示意图毕业论文图搁板结构示意图搁物架架体的设计搁物架架体的设计采用不锈钢制成，长，宽，高，有三块搁板固定在架体中，其中二块为有效隔板，搁板间距为。如图搁物架架体的结构示意图毕业论文图搁物架架体的结构示意图水管的设计水管材料选用不锈钢，共需要设计根接管，壁厚为。如图所示图接管结构所示毕业论文图接管结构所示图接管结构所示图接管结构所示毕业论文图三通头结构所示图三通结构所示箱体强度的计算毕业论文考虑到装载量和机械性能，冻干箱选择圆筒形箱体，材料为不锈钢圆筒形箱体只承受外压时，可按稳定条件计算，其壁厚为式中筒箱体计算壁厚圆筒内径外压涉及压力圆筒计算长度通常是相邻两加强筋之间长度材料温度为时的弹性模量圆筒的实际壁厚为式中壁厚附加量，。可用公式计算得到。钢板的最大负公差附加量，般情况下取腐蚀裕度，在冻干机中，般取封头冲压时的拉伸减薄量，般取计算值的，且不大于，不经冲压的封头取式中的使用条件是材料泊松系数，般之值大于时，可设计加强圈。建议设计加强圈不大于时，为了减少壁厚亦本设计中取圆筒内径外压设计压力圆筒计算长度不锈钢在时的弹性模量，为参考值则圆筒箱壁的计算厚度为壁厚附加量为圆筒箱壁的实际厚度为。保温层厚度的确定毕业论文冻干箱体外表面需采用适当的绝热保温层以达到节约能源的作用，选取温差，查表得由得采用聚氨醋泡沫塑料作为保温材料。由冷藏库设计手册查得入由得。即保温材料厚度为。观察窗为了观测冻干过程中，物料形态色泽的变化，冻干箱设置了观察窗，实验产品冻干过程目了然，观察窗采用聚丙稀有有机玻璃门，厚度为，实验产品冻干过程目了然。真空规真空规的结构如图所示。图真空规的结构示意图捕水器的箱门圆形的有机玻璃支撑的，可观察水蒸气内捕水情况，容器箱体的内径为，长。如图结构所示毕业论文图水汽凝结器的结构示意图水汽凝结器所需传热面积的计算捕水器所需凝霜面积可用下式计算式中设计的最大捕水量为霜的体积质量，是变量，近似取为霜层厚度，取。计算得。选用的紫铜管，计算出管的总长度。在捕水器中分路绕制，每路管长。水汽凝结器所需冷量的计算式中为壳体材料重量，计算得为壳体材料比热容，，为封头重量，为换热管重量为换热管比热容为温度差，取为降温时间，取比物料降温快。经计算，。保温层传热耗冷量毕业论文式中为保温层传热系数，为保温层传热面积，计算得为传热温差，取水蒸气凝结的耗冷量式中为单位时间的捕水量，取为凝结热，为霜的比热容，为霜的温降，取。制冷系统的选择制冷系统是冻干机的心脏。为冻干箱和水汽凝结器提供冷源。冻干箱和水汽凝结器既可以用套制冷系统，也可以用各自独立的两套制冷系统。本机中冻干箱和水汽凝结器共用套制冷系统。水汽凝结器的温度要低于冻干箱的温度，预冻降温阶段大于水汽凝结器的耗冷量，因而本机根据水汽凝结器所需温度和预冻降温阶段耗冷量来选配制冷系统，并考虑管道阀门等降温热负荷及冷损的影响，适当的加大制冷量。在冻干中，冷阱的温度要低于，因此只采用单级压缩制冷剂很难满足需要，般来说冻干机中采用两级压缩制冷循环系统或液氮系统。本实验台是采用两级压缩制冷循环，所要达到的冷阱温度般在到之间。根据温度要求，制冷系统设计成复叠式根据制冷量的要求，并结合市场上现有产品，选用全封闭两台制冷压缩机。低温级制冷剂选用，高温级制冷剂选用。制冷系统中设置两个电磁截止阀和两个热力膨胀阀，分别通向冻干箱和捕水器，两个电磁截止阀互相连锁，个开启时，另个处于关闭状态。在制冷管路上包扎绝热材料，以保证安全并减少冷损。控制系统电气控制系统包括电源控制盒指示真空泵运行控制与指示冻干室压力显示与控制搁板温度显示与控制及冷阱温度显示与控制五个部分。它的功能是对冻干机进行手动或自动控制，控制设备正常运转。当开始冷冻干燥时，合上电源总开关，电源指示灯亮，表示路线已通电。然后打开制冷组开关。当冷阱温度低于后，按下真空泵启动开关，真空泵起动，当需要停止真空泵是，再次点击真空泵启动开关，开关弹起，真空泵停止。当冻干室搁板毕业论文需要加热时，按下电加热起动开关，电加热起动，由测量显示控制仪表控制搁板温度，当需要停止电加热时，再次点击电加热开关，开关弹起，电加热停止。结论结论本文简要介绍了冻干机的设计和设计的些技术要求，冻干机是种试验用机械，具有干燥物料的作用，整机尺寸较大，长为，宽为，高为。干燥箱做为冻干机的个重要部件，是唯与物料接触的部件，干燥箱设计的好坏直接关系到物料的冻干质量，所以应该严格按照规范的要求设计，对于冻干机的干燥箱，更应该严格要求。搁板采用直冷直热式，缺点是降温和加热不均匀，不易调控。内有媒体导管分布其中，可对物料进行冷却或加热，为了便于进出料和清洗，搁板组件可以通过支架安装在冻干箱内，最上层的块搁板为温度补偿加强板，它保证箱内所有物料的冷热环境相同，符合医药制造管理和品质管理规则要求。冻干箱设置了观察窗，可以很好地观察无料的形态色泽变化。本设计为小型实验用机，物料冻干的真空度般要求在范围，极限真空要求左右，因此选用极限真空为的双级旋片泵作为主泵，不需配置前级泵。冻干箱需耗冷量，水汽凝结器所需耗冷量，直冷选用法国产全封闭两台制冷压缩机计算耗冷量小于所选用的直冷系统的最大制冷量。参考文献参考文献徐成海，张世伟，关奎之真空干燥，北京化学工业出版社，徐成海，邹惠芬，张世伟真空冷冻干燥技术的现状及发展趋势，真空与低温，，郑贤德，赵鹤皋冷冻干燥技术的进展，全国第五次冷冻干燥学术交流会论文集徐成海，刘军，王德喜发展中的真空冷冻干燥技术，第七届全国冷冻干燥学术交流会论文集，徐成海，赵雨霞，刘运连真空冷冻干燥技术的国内外动态，通用机械王宇伟国内冷冻干燥食品发展状况，粮油食品科技谢国山，王立业国内食品真空冷冻干燥机的研究现状和发展趋势，真空通讯孔凡真真空冷冻干燥食品的技术与设备，山西食品干业徐成海，孙广生，周玉英真空冷冻干燥机的设计概论，真空，年期徐成海，关奎之，张世伟浅述真空冷冻干燥机设计与计算，真空，年期李蔚，陈民小型实验用蔬菜真空冷冻干燥机的设计与计算，西安公路交通大学学报，年期张茜型实验室用冻干机的性能研究，东北大学，年徐成海，张世伟，喻漫陆，关奎之型真空冷冻干燥机的研制，真空，年月郑效东冻干机搁板温度均匀性验证，第八届全国冷冻干燥学术交流会论文集，年王业运，张擂真空冷冻干燥机控制系统的设计与实施，华东理工大学，年，，，致谢致谢感谢导干燥室热负荷的计算冷却被冻干物料耗冷量因被冻干物料不同，耗冷量是不同的。在通用冻干机的设计计算中，可以按最大装料量计算，根据经验，最大装料量为。每次降到的时间可取为。耗冷量为式中。每次冻干最大装料量为冻干物料质量比热容，可按水计算，从至平均比热容为温度差为水变成冰的凝结热为冰从降到时的平均比热容，取。因此毕业论文搁板降温