冷冻干燥机的冷凝器冷却系统

2020-10-08 13:56:39 tfsye 3

       冷冻干燥机的冷凝器冷却系统,从 70 一 80 年代对此议论之后 , 在这一领域还没 有看到有新的进展 , 主要可 叙述为以下几 个系统:) 制冷剂直接膨胀系统 2 ) 多套制冷系统 3 ) 载冷剂循环系统 ( 包括: 集中载冷剂方式 ) 4) 三重热交换系统。

1) 制冷剂直接膨胀系统

    这 一系统是通过膨胀阀使制冷剂在冷却管或者冷却板式蒸发器 内直接膨胀 , 利用 制 冷剂 的潜热 , 进行热量交换将水蒸气凝结成冰 。 因 为是单纯的系统 , 若在负荷一定时 , 当达到一定温度时就将制冷机停止运行 , 温度升温 时再 启动制冷机 , 就象冷藏库 , 冻结 库等一样不 会发生 问题 。 但是冻干机情况下 , 制冷机停止 运转后冷凝器温度立即就上升 , 还没有等到制冷机再启动就发生 了真空度 的劣化。 冻干机 的负荷特征是 , 装料量的变动 , 随着干燥的进行 , 负荷从 10 0% 降低到 10 % ( 散热损失 ) 变动范 围广 , 而且对每一批制品 的控制真空度 以及升华负荷 ( 搁板加热温度 ) 也有变动 。 对这些变动要 全部追随 , 并限 制制冷剂回液到制冷机是非常困难的。 因此 , 各冻干 机厂家、 膨胀 阀与负荷对应的变更 , 通过电子膨胀 阀与负荷对应 , 而 且 作为与第二 阶段干燥时必要 的低负荷 ( 冻干机最为重 要 ) 相对应 , 象图 1 中那样采取在制冷机的低压管道 内设置 一 时存放制冷剂残余液体的 蓄液器 , 将制冷剂高压液通过旁通管道产生模拟负荷等对策。 以前制冷剂能够使用 R 5 02 或者 R 1 3B I 等低温用制冷剂。 但是 , 由于臭氧层保护条约 的关系 , 现在只 能使用 2R 2 , 而且在 2 0 0 年 以后逐渐废止 , 这就是现在的实际状况。 目前 , 即使是使用 2R 2 制冷剂 , 但还是实施与以前 R 5 02 同等 能力 , 同等的最低温度。 尽管制冷剂的蒸发温度约高 5℃ , 通过使用螺杆式制冷机可 以实现 。 从普通的制冷机运行用来看 , 制药厂家有必 要认识到 在低负荷时制冷机在界限外运行 , 从保养维修的观点上看这 是重要的视点。

2) 多套制冷系统 

    对于直膨式的制 冷机系统在 负荷变动时 不容易跟踪 的不利之处 , 为了保险起见 , 采 用了双重系统 , 在制冷机的系统发生问题的情次 下, 切换到预备的系统上去 , 许多国外 厂家都实施这种方法 。 为此 , 从冷凝器冷 却管熟 刊冷机全部为多重系统 。 随着负荷变动 , 当停」_匕制冷 机台数时 , 虽然降低了制冷机的负荷 , 但冷却管凝结面积也减少了。

3 ) 载冷剂循环系统 ( 包括 : 集中载冷剂方式 ) 

    这一方法与搁板系同样 , 冷凝器系统也 由载冷剂循环系统来构成。 在此情况下 , 制 冷机单纯 地 以载冷剂作为冷却对象 , 对 负荷的变动能够非常容易地调 整。 在 日本当设置 多台大型冻干机时 , 有采用 集中载冷剂液槽的冷却系统的例子 。 用这 种方 式制冷机可 以 稳定地运行。 在这系统中 , 制冷剂与载冷 流体之 间进行热交换 , 而 冷凝器是利用载冷流 体的出入 口 温度差 的显 热来冷却 的。 为此 , 不 可避 免出现冷热流体 的换热损失 , 流体循 环泵的动力损失。 动力费用 比制冷剂直膨系统增加 2 一 3 成 , 而且 , 一旦循环泵停止 , 就 存在着冷凝器功能停止 的可能性。 

4) 三重热交换系统

    作为解决这些 问题的方法 , 共和真空技术在 80 年代开发 了三重热交换系统, 已 被日 本国内众多用户所采用 。 将搁板冷却 用的 换热器装在水气凝结器箱体内 , 平板型 换热器 的外表面可 捕集水蒸气 。 在这一板式冷凝器 中, 制 冷剂分载冷剂 、 载冷剂分水蒸气、 制 冷剂峥水蒸气之间都存在着不经 由其他媒体的直接热量交换 。 

    根据这一 系统 , 克服了制冷剂直接膨胀方式的 缺点, 同时又利用 了载冷剂循环 的优 点, 得到 了广泛的好评 。 这一 方式的优越性在于 , 第一重要的是 , 冻干机中所使用 的制 冷机在界限外运行 时特 有的故障不会发生 。 几乎不需要 操作人 员对每一个干燥对象物来 调 整膨胀阀。 在低 负荷时通过与导热 流体的混合发 生模拟 负荷 , 使制冷机不会在 界 限外 运行 。 第二是 冷凝器温度作为控制对象 。 作为全 自动 运行 , 即使控制 了搁板温 度、 箱体 真空 , 而 直膨系统 由于冷凝器任其变化下 去 , 不作 为控制对象。 由于干燥机的湿度是由 冷凝器温度来决定 , 在近年来系统过程检验中关于制 品的再现性、 均等性 , 随着制 品的 不同, 这是一个致命的问题。 

     而 且 在干燥结束时 , 将三重 热交换冷 凝器的作用加 以发挥 , 控制冷 凝器温度 , 可 以 实施装置漏 率检查工程

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