機械設(shè)計說明書-小型試驗用凍干機的設(shè)計

本科畢業(yè)設(shè)計（論文）題目：小型試驗用凍干機的設(shè)計小型試驗用凍干機3.1整體結(jié)構(gòu)凍干機主要有兩種類型：一種是凍干合一型，一種是凍干分離型。前者是將凍干裝置置于干燥倉內(nèi)，干燥過程在干燥倉內(nèi)一次完成，這種形式減少了凍結(jié)食品的運輸，但干燥倉內(nèi)應(yīng)合理設(shè)計干燥擱板、加熱板、制冷裝置的關(guān)系，且對干燥倉需要保溫；后者是食品凍結(jié)與干燥過程分開進行，將凍結(jié)好的食品放入干燥倉內(nèi)進行干燥，干燥倉內(nèi)不含制冷裝置，可簡化干燥倉的結(jié)構(gòu)。本文設(shè)計小型試驗用凍干機是凍干合一型。它由干燥箱、水汽凝結(jié)器（捕水器）、加熱系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)六大部件組成。設(shè)計的主要部分是干燥箱、水汽凝結(jié)器（捕水器）、真空系統(tǒng)和制冷系統(tǒng)。采用整體式結(jié)構(gòu)，所有系統(tǒng)與構(gòu)件裝在一個機架內(nèi)。這種結(jié)構(gòu)美觀大方，搬運方便，為便于觀察實驗，觀察窗采用聚丙稀有機玻璃。凍干箱中設(shè)工件架，工件架上設(shè)有擱板，用來擱置凍干的物料。水汽凝結(jié)器用來凝結(jié)物料升華產(chǎn)生的水汽，用接管和凍干箱相連。制冷循環(huán)一般為復(fù)疊式，制冷系統(tǒng)中涉及兩個熱力膨脹閥和兩個電磁截止閥，分別通向凍干箱和捕水器，兩個電磁截止閥相互連鎖，一個開啟時，兩一個關(guān)閉狀態(tài)。真空系統(tǒng)包括凍干箱，捕水器和真空管道，選擇真空泵，選旋葉泵。加熱系統(tǒng)，凍干箱的擱板的升溫采用管狀加熱器直接加熱[9]。組成結(jié)構(gòu)如圖3-1所示：圖3.1小型試驗用凍干機的結(jié)構(gòu)示意圖3.2干燥室的設(shè)計凍干箱是凍干機的核心部件。凍干箱是一個能夠制冷到-60℃左右，能夠加熱到+80℃左右的高低溫箱，也是一個能抽成真空的密閉容器。它是凍干機的主要部分，需要凍干的產(chǎn)品就放在箱內(nèi)分層的金屬板層上，對產(chǎn)品進行冷凍，并在真空下加溫，使產(chǎn)品內(nèi)的水份升華而干燥。醫(yī)藥用凍干機的物料冷凍和干燥都在凍干箱內(nèi)完成；食品用凍干機的物料預(yù)凍合格后也在凍干箱內(nèi)完成真空干燥。所以，凍干箱內(nèi)需要有加熱和制冷的擱板，需要有熱或冷流體的導(dǎo)入，有電極引入部件，有觀察窗等部件。如果帶有消毒滅菌功能的凍干機，箱體還必須能承受內(nèi)壓。箱體有圓筒形和長方形兩種。本設(shè)計為實驗型的凍干機，選用長圓筒形。凍干箱是凍干機的主體部件，它是一個隔熱容器，凍干箱的箱體是嚴格要求密封的外壓容器，將凍干機的凍干箱內(nèi)徑設(shè)計成?700mmx940mm，容積為1.5m3，采用優(yōu)質(zhì)不銹鋼制成，箱體和箱門內(nèi)表面和箱內(nèi)零件要求表面光滑，箱體內(nèi)角均為滿足GMP條件的大圓角。箱體底面略向后面傾斜，排放蒸氣口設(shè)計在最低點，凍干箱外包有厚綿作隔熱保溫層。凍干箱主要由箱壁、擱板、箱門、和保溫層等部件組成。組成結(jié)構(gòu)如圖3.2所示：圖3.2凍干箱的結(jié)構(gòu)示意圖3.2.1擱板的設(shè)計凍干箱中擱板是凍干時放置凍干制品的部件，在凍干箱內(nèi)要設(shè)計擱板醫(yī)藥用凍干機的擱板上放置被凍干物料，擱板既是冷凍器又是加熱器；有些食品用凍干機的擱板上放置被凍干物料，大部分食品凍干機上不放置物料，而只是用作輔助加熱的加熱器。凍干制品的干燥升華過程主要就是通過控制擱板的溫度來實現(xiàn)的，所以擱板設(shè)計的好壞直接影響到凍干制品的質(zhì)量和成品成分的均勻性無論哪種凍干機，都要求擱板表面加工平整，溫度分布均勻，結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理，便于加工制造。凍干機擱板結(jié)構(gòu)要根據(jù)降溫和加熱方式而定，通常有四種形式：直冷直熱式，間冷間熱式，直冷間熱式和間冷直熱式。直冷就是將擱板作為直冷系統(tǒng)中的蒸發(fā)器，制冷工質(zhì)通過節(jié)流膨脹，直接進入擱板中蒸發(fā)制冷；直熱就是將加熱器直接放入擱板中加熱。直冷直熱式的優(yōu)點是冷、熱效率高，結(jié)構(gòu)簡單，對于小型制冷機可用。直冷直熱式的缺點是降溫和加熱不均勻，不易調(diào)控，特別是加熱不均勻危險較大，可能產(chǎn)生局部過熱使凍干產(chǎn)品變質(zhì)。間冷是將制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)器放在凍干箱的外面，制冷劑與冷媒(載冷劑)在蒸發(fā)器中進行熱交換，再將冷媒用循環(huán)泵通入擱板中；間熱是在凍千箱外將熱媒加熱，再用循環(huán)泵將熱媒打入擱板循環(huán)。目前采用間冷間熱式的凍干機比較多。冷、熱媒可以用一種介質(zhì)，擱板比較簡單；也可用不同介質(zhì)，需要兩套介質(zhì)流動管路，擱板結(jié)構(gòu)復(fù)雜。擱板采用1Cr18Ni9Ti不銹鋼材料制造，采用特殊空心夾板，強度高、密封性好，設(shè)置擱放物料的有效擱板2塊，裝載制品用的，在最上一塊擱板為溫度補償板，確保箱內(nèi)的空間都處在相同的溫度條件下，擱板500mm，寬400mm，板層厚度為30mm，內(nèi)有媒體導(dǎo)管分布其中，可對物料進行冷卻或加熱，為了便于進出料和清洗，擱板組件可以通過支架安裝在凍干箱內(nèi)，最上層的一塊擱板為溫度補償加強板，它保證箱內(nèi)所有物料的冷熱環(huán)境相同，符合MGP(醫(yī)藥制造管理和品質(zhì)管理規(guī)則)要求[10]。擱板的技術(shù)要求和設(shè)計要點：(l)表面光潔，其粗糙度小于0.5μm。(2)表面平整度小于1mm/m。(3)承內(nèi)壓能力不小于0.3Mpa，有足夠的強度和剛度。(4)擱板工作溫度范圍+125-55℃。(5)擱板兩側(cè)和后面應(yīng)設(shè)置檔板，以免制品脫離擱板。目前擱板按制作將其相對壓合在一起用大電流電阻焊焊合相近，但方向相反的底板，將其相對壓合在一起，用大電流電阻焊焊合起來，此種結(jié)構(gòu)板面總的變形也較小，自動化程度較高，是一種較為先進的加工方法，但是因在熔點處板面有熔化，冷卻后擱板表面略有凹坑，加了表面平整的加工量。此外，由于熔點除承受內(nèi)壓外還需承受變形力，加之熔點承力面較小，因此要有足夠多和足夠大的熔點。如圖3.3結(jié)構(gòu)示意圖：圖3.3擱板結(jié)構(gòu)示意圖3.2.2擱物架架體的設(shè)計擱物架架體的設(shè)計采用不銹鋼制成，長500mm，寬400mm，高470mm，有三塊擱板固定在架體中，其中二塊為有效隔板，擱板間距為190mm。如圖3.4擱物架架體的結(jié)構(gòu)示意圖：3.2.3水管的設(shè)計水管材料選用不銹鋼，一共需要設(shè)計9根接管，壁厚為5mm。如圖3.5、3.6、3.7、3.8、3.9、3.10所示：圖3.4擱物架架體的結(jié)構(gòu)示意圖圖3.5接管1結(jié)構(gòu)所示圖3.6接管2結(jié)構(gòu)所示圖3.7接管3結(jié)構(gòu)所示圖3.8接管4結(jié)構(gòu)所示圖3.9三通頭1結(jié)構(gòu)所示圖3.10三通2結(jié)構(gòu)所示3.2.4箱體強度的計算考慮到裝載量和機械性能，凍干箱選擇圓筒形箱體，材料為1Cr18NgiTi(不銹鋼)圓筒形箱體只承受外壓時，可按穩(wěn)定條件計算，其壁厚為：（3.1）式中：S0筒箱體計算壁厚，mm；Di圓筒內(nèi)徑，mm；P--外壓涉及壓力，MPa；L--圓筒計算長度，mm，通常是相鄰兩加強筋之間長度；Ei--材料溫度為t時的彈性模量，Mpa；圓筒的實際壁厚為：S=S0+C式中：C--壁厚附加量，mm?？捎霉紺=C1+C2+C3（3.2）計算得到。C1--鋼板的最大負公差附加量，一般情況下取C=0.5mm；C2--腐蝕裕度，在凍干機中，一般取C2=lmm；C3--封頭沖壓時的拉伸減薄量，一般取計算值的10%，且不大于4mm，不經(jīng)沖壓的封頭取C3=0；式中的使用條件是：材料泊松系數(shù)μ=0.3；；0.4，一般之值大于5時，可設(shè)計加強圈。建議設(shè)計加強圈不大于5時，為了減少壁厚亦本設(shè)計中?。簣A筒內(nèi)徑：700mm；外壓設(shè)計壓力：0.1MPa；圓筒計算長度：940mm；不銹鋼在-20℃時的彈性模量：1.99x105MPa；C1=0.5mm；C2=1mm；C3=4mm：μ=0.3；L/D=1.34；0.4=0.0035，(0.523為參考值)則：圓筒箱壁的計算厚度為：1.5mm；壁厚附加量為：3.5mm；圓筒箱壁的實際厚度為：5mm。3.2.5保溫層厚度的確定凍干箱體外表面需采用適當?shù)慕^熱保溫層以達到節(jié)約能源的作用，選取溫差-60℃，查表得k0=0.17kal/(m2·h·℃)；由k0=l/R0得：R0=5.88(m2·h·℃)kal。采用聚氨醋泡沫塑料作為保溫材料。由冷藏庫設(shè)計手冊查得入=126W/((m·℃)=0.03kal/(m2·h·℃)由R=δ/λ得；δ=R/λ=0.035m。即：保溫材料厚度為35mm。3.2.6觀察窗為了觀測凍干過程中，物料形態(tài)色澤的變化，凍干箱設(shè)置了觀察窗，實驗產(chǎn)品凍干過程一目了然.，觀察窗采用聚丙稀有有機玻璃門?208mm，厚度為3mm，實驗產(chǎn)品凍干過程一目了然[11]。3.2.7真空規(guī)真空規(guī)的結(jié)構(gòu)如圖3.11所示。圖3.11真空規(guī)的結(jié)構(gòu)示意圖3.2.8干燥室熱負荷的計算（1）冷卻被凍干物料耗冷量：因被凍干物料不同，耗冷量是不同的。在通用凍干機的設(shè)計計算中，可以按最大裝料量計算，根據(jù)經(jīng)驗，最大裝料量為10kg/m2。每次降到一60℃的時間可取為τ=3h。耗冷量為：qa=Ga(C1△t1+γ+C2△t2)/τ（3.3）式中Ga。每次凍干最大裝料量，Ga=4kg；C1為凍干物料質(zhì)量比熱容，可按水計算，C1=4.18kJ/kg·℃(從20℃至0℃平均比熱容)；△t1為溫度差，△t1=20℃；γ為0℃水變成0℃冰的凝結(jié)熱，γ=2837kJ/kg；C2為冰從0℃降到一60℃時的平均比熱容，取C2=8.7kJ/kg·℃；△t2=60℃。因此：qa=4589.6KJ/h（2）擱板降溫所需耗冷量：qb=GbC△t/τ（3.4）式中Gb為擱板重量，計算得Gb=20.1kg；C為擱板材料比熱容，取C=0.489kJ/kg·℃；其余符號同前。計算得：qb=263.4KJ/h（3）箱壁及箱內(nèi)其他零件的耗冷量：qc=Gc`C·△t/τ （3.5）式中Gc為箱壁及箱內(nèi)其它零件的總重量，計算得出，Gc=80kg；其余符號同前。qc=1043.2kJ/h（4）圍欄的結(jié)構(gòu)傳熱量計算：qd=KF△t（3.6）中K為圍護結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)，K=λ/σ，λ為隔熱材料導(dǎo)致系數(shù)，查得λ=0.15kJ/m·h·℃，σ占為隔熱材料的厚度，取占=35mm，計算出K=4.28kJ/時·h·℃；F為圍護結(jié)構(gòu)的面積，計算得F=1.33m2；△t為凍干箱內(nèi)外溫差，△t=80℃；qd=4.28x1.33x80=455.4kJ/h（5）凍干箱總耗冷量：q=qa+qb+qc+qd=6351.6KJ/h=1764W3.3真空系統(tǒng)的設(shè)計與計算這里所說的真空室包括凍干箱、捕水器和真空管道。因為水蒸氣被捕水器抽走，所以配泵時不考慮抽水蒸氣的量。凍干機的真空系統(tǒng)設(shè)計主要是依據(jù)空載時真空室要求的極限真空、干燥物料時所要求的工作壓力、和抽氣速率選擇真空泵，依據(jù)工藝生產(chǎn)中被干燥物料所放出的氣體，真空室內(nèi)構(gòu)件的放氣量及系統(tǒng)的總漏氣率選擇主泵的大小。主泵(羅茨泵)的性質(zhì)：主泵需要配前級泵。前級泵的幾點規(guī)定：前級泵應(yīng)保證始終及時排除主泵所排出的氣體流量；前級泵在主泵(羅茨泵)出口處造成的壓強應(yīng)低于主泵的最大排氣壓強；兼作預(yù)抽泵的前級泵要滿足預(yù)抽時間及預(yù)抽真空度的要求；泵由于轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子與定子間的間隙較大，所以它對氣體的壓縮比較小，一般比其前級泵要大些[12]。對于真空冷凍干燥來說，食品用凍干機空載時極限壓力為5-15Pa。從《真空冷凍干燥機機械行業(yè)標準》可查到羅茨泵的最佳壓力使用范圍為1-104Pa。所以主泵選用羅茨真空泵，茨泵是一種真空一般情況下在工作中不能將氣體直接排到大氣中去，必須有一個前級泵，并且工作前必須有一個預(yù)真空環(huán)境1333Pa方能工作。茨泵性能與前級泵有密切關(guān)系。茨泵啟動快，允許被抽氣體含有可凝性蒸汽，因為羅茨泵不會將這些氣體壓縮到飽和狀態(tài)。它的缺點是抽含有分子量較小的氣體時，其抽氣速度陡降，因為這種氣體在轉(zhuǎn)子與定子間的間隙內(nèi)擴散比空氣快，返流量較大，故抽速下降。當抽除含有大量水蒸氣的混合氣體，或者類似具有較高蒸汽壓的氣體，且被抽氣體不破壞前級泵油，選擇羅茨泵與旋片泵組成的機組是最經(jīng)濟的。本設(shè)計為小型實驗用機，物料凍干的真空度一般要求在10-130Pa范圍，極限真空要求1Pa左右，因此選用極限真空為0.065Pa的雙級旋片泵作為主泵，不需配置前級泵。在這里根據(jù)范圍粗略選用旋片式油封機械真空泵。3.3.1真空泵放氣量的計算Q=Qo+QL(3.7)式中Q0真空室內(nèi)壁和表面放氣量；QL為真空室的漏氣量。(3.8)式中qi為每種材料單位表面積出氣速率；Fi為每種材料暴露在真空室一側(cè)的表面積。計算得Qo=0.0038Pa·L/s。QL=PXV/3600(3.9)式中Px為真空室內(nèi)允許的壓力增長率，這里取Px=13.3Pa/h；V為真空室容積，接近600L。3.3.2真空泵的選擇泵的種類依真空度的要求選取，這里選用旋片泵。泵的大小通過計算。Se=Q/Pw(3.10)式中Se為真空室出口造成的有效抽速，L/s；Pw為真空室內(nèi)的工作壓力，取Pw=50Pa。計算得Se=0.045L/s?？紤]到管道阻力等因素影響，實際選用2X一4型真空泵，名義抽速為4L/s[13]。3.3.3真空管道和真空閥門本系統(tǒng)設(shè)有真空管道和真空閥門，以滿足凍干過程中對通道通斷的要求。凍干箱內(nèi)有真空控制閥門，目的是改進凍干箱內(nèi)熱量的傳遞，在第一階段干燥室使用，通過進氣閥門引入定量的空氣到凍干箱內(nèi)，使箱內(nèi)壓力得以控制在一定范圍內(nèi)，待制品升華干燥結(jié)束后即可停止控制。為了把凍干過程控制在理想水平，進氣量的精確控制靠電磁閥來實現(xiàn)[14]。3.4水汽凝結(jié)器的設(shè)計計算3.4.1對水汽凝結(jié)器的要求水汽凝結(jié)器是凍干機中最關(guān)鍵的設(shè)備，水汽冷凝器又稱捕水器，用來冷凝物料中升華的水蒸氣，保護真空泵的正常工作，其優(yōu)劣對產(chǎn)品加工質(zhì)量、成本、生產(chǎn)效率和能耗影響很大。由于冷凍干燥的過程中，只有在水汽凝結(jié)器的溫度低于凍干箱內(nèi)的溫度條件下，才能形成凍干箱與水汽凝結(jié)器之間的壓差。因此如果水汽凝結(jié)器性能不佳，前述凍干箱與水汽凝結(jié)器之間對水蒸汽的推動力減小，真空系統(tǒng)將不可能有效地排除水蒸汽，影響制品質(zhì)量和真空泵的壽命。水汽凝結(jié)器的性能好壞，直接影響凍干機的性能、制造成本和運轉(zhuǎn)費用。1g水在133Pa真空度下，體積接近1000L。如l臺工作真空度為133Pa，每小時升華量為60kg的凍干機，要求真空系統(tǒng)的抽氣量相當于6x107L/h，無論多大的真空泵都不能抽除如此大量的水蒸氣，大量的水蒸氣必須靠水汽凝結(jié)器冷凝，只有少量的水蒸氣和不凝性氣體要靠真空泵排出系統(tǒng)[16]。捕水器結(jié)構(gòu)形式多種多樣，凍干機上常用的水捕集器可分為兩大類：一類是管式換熱，另一類是板式換熱。管式又可分為盤管(或螺旋管、蛇管)式和殼管(列管)式兩種，前者主要用于小型凍干機，后者主要用于大型凍干機。板式又分為平板和圓筒形組合板兩種，后者結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但冷凝效率高。無論是管式還是板式，小型凍干機多采用立式捕水器，大型凍干機多采用臥式捕水器。目前大多數(shù)凍干機生產(chǎn)廠商將水汽凝結(jié)器制作為臥式結(jié)構(gòu)，內(nèi)部為直冷式的蛇形盤管[17]。捕水器的安裝位置按照水汽凝結(jié)器的放置位置來分可分為內(nèi)置式和外置式兩大類。內(nèi)置式的捕水器安裝在凍干箱內(nèi)，外置式捕水器安裝在凍干箱外。兩種安裝位置各有利弊。內(nèi)置式結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，對水蒸氣的流動阻力小，有利于捕水。但它的熱損失比較大，捕水器冷表面與擱板熱表面之間溫差較大，距離較近，熱屏蔽難保證。如果布置得不合理，還會出現(xiàn)熱橋，使擱板表面溫度不均勻，影響凍干產(chǎn)品的質(zhì)量。同時，若采用周期式捕水，還會出現(xiàn)因化霜時間而影響生產(chǎn)周期，使設(shè)備利率降低，整個生產(chǎn)效率下降。外置式的優(yōu)缺點與內(nèi)置式剛好相反，且因外置式需單獨制造外殼而使設(shè)備制造費用增加。本篇設(shè)計采用外置式，采用立式螺旋管式換熱器1151，換熱器管用紫銅管，且采用間冷式傳熱方式。這里所采用的立式螺旋管式換熱器和普通的螺旋管式水汽凝結(jié)器不同[18]。3.4.2水汽凝結(jié)器的結(jié)構(gòu)捕水器是由不銹鋼制成的長圓筒形耐壓密封容器，內(nèi)裝有無縫不朽管制成的蛇形盤管蒸發(fā)器，捕水器位于凍干箱的下面，中間由管道和閥門連接。捕水器的箱門圓形的有機玻璃支撐的，可觀察水蒸氣內(nèi)捕水情況，容器箱體的內(nèi)徑為?400mm，長853mm。如圖3.11結(jié)構(gòu)所示：3.4.3水汽凝結(jié)器所需傳熱面積的計算捕水器所需凝霜面積可用下式計算：F=G/γ·σ(3.11)式中G設(shè)計的最大捕水量5kg；γ為霜的體積質(zhì)量，是變量，近似取0.5g/cm3；σ為霜層厚度，取0.006m。計算得F=1.67m2。選用?12的紫銅管，計算出管的總長度：L=F/πD=44.3m。在捕水器中分2路繞制，每路管長22.5m。圖3.12水汽凝結(jié)器的結(jié)構(gòu)示意圖3.4.3水汽凝結(jié)器所需冷量的計算q1=(G1C1△t+H2C2△t+G3C3△t)/τ(3.12)式中G為殼體材料重量，計算得G1=21kg；G2為殼體材料比熱容，0.5kJ/kg·℃；C2=C1，G2為封頭重量，G2=10kg；G3=0.376KJ/kg·℃，G3為換熱管重量，G3=16kg；G3為換熱管比熱容；△t為溫度差，取△t=80℃；τ為降溫時間，取τ=2.5h(比物料降溫快)。經(jīng)計算g，=688.5KJ/h。保溫層傳熱耗冷量：q2=kF△t(3.13)式中k為保溫層傳熱系數(shù)，k=λ/σ=0.37；F為保溫層傳熱面積，計算得F=1.3m2；△t為傳熱溫差，取△t=80℃q2=160KJ/h水蒸氣凝結(jié)的耗冷量：q3=G·γ+GC△t(3.14)式中G為單位時間的捕水量，取G=0.5kg/h；γ為凝結(jié)熱，γ=2513kJ/kg；(一10℃)；C為霜的比熱容，C=8.7kJ/kg·℃；△t為霜的溫降，取△t=80℃。q3=1756KJ/hQ2=q1+q2+q3=2604.5KJ/h=726W3.5制冷系統(tǒng)的選擇制冷系統(tǒng)是凍干機的“心臟”。為凍干箱和水汽凝結(jié)器提供冷源。凍干箱和水汽凝結(jié)器既可以用一套制冷系統(tǒng)，也可以用各自獨立的兩套制冷系統(tǒng)。本機中凍干箱和水汽凝結(jié)器共用一套制冷系統(tǒng)。水汽凝結(jié)器的溫度要低于凍干箱的溫度，預(yù)凍降溫階段大于水汽凝結(jié)器的耗冷量，因而本機根據(jù)水汽凝結(jié)器所需溫度和預(yù)凍降溫階段耗冷量來選配制冷系統(tǒng)，并考慮管道、閥門等降溫熱負荷及冷損的影響，適當?shù)募哟笾评淞俊Ｔ趦龈芍?，冷阱的溫度要低?40℃，因此只采用單級壓縮制冷劑很難滿足需要，一般來說凍干機中采用兩級壓縮制冷循環(huán)系統(tǒng)或液氮系統(tǒng)。本實驗臺是采用兩級壓縮制冷循環(huán)，所要達到的冷阱溫度一般在-60℃到80℃之間。根據(jù)溫度要求，制冷系統(tǒng)設(shè)計成復(fù)疊式；根據(jù)制冷量的要求，并結(jié)合市場上現(xiàn)有產(chǎn)品，選用全封閉1500W兩臺制冷壓縮機QXL-30E。低溫級制冷劑選用R13，高溫級制冷劑選用R12。制冷系統(tǒng)中設(shè)置兩個電磁截止閥和兩個熱力膨脹閥，分別通向凍干箱和捕水器，兩個電磁截止閥互相連鎖，一個開啟時，另一個處于關(guān)閉狀態(tài)。在制冷管路上包扎絕熱材料，以保證安全并減少冷損。3.6控制系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)包括：電源控制盒指示、真空泵運行控制與指示、凍干室壓力顯示與控制、擱板溫度顯示與控制及冷阱溫度顯示與控制五個部分。它的功能是對凍干機進行手動或自動控制，控制設(shè)備正常運轉(zhuǎn)。當開始冷凍干燥時，合上電源總開關(guān)，電源指示燈亮，表示路線已通電。然后打開制冷組開關(guān)。當冷阱溫度低于-40℃后，按下真空泵啟動開關(guān)，真空泵起動，當需要停止真空泵是，再次點擊真空泵啟動開關(guān)，開關(guān)彈起，真空泵停止。當凍干室擱板需要加熱時，按下電加熱起動開關(guān)，電加熱起動，由測量顯示控制儀表控制擱板溫度，當需要停止電加熱時，再次點擊電加熱開關(guān)，開關(guān)彈起，電加熱停止[15]。4結(jié)論本文簡要介紹了凍干機的設(shè)計和設(shè)計的一些技術(shù)要求，凍干機是一種試驗用機械，具有干燥物料的作用，整機尺寸較大，長為2010m，寬為1250m，高為2010m。干燥箱做為凍干機的一個重要部件，是唯一與物料接觸的部件，干燥箱設(shè)計的好壞直接關(guān)系到物料的凍干質(zhì)量，所以應(yīng)該嚴格按照GMP規(guī)范的要求設(shè)計，對于凍干機的干燥箱，更應(yīng)該嚴格要求。擱板采用直冷直熱式，缺點是降溫和加熱不均勻，不易調(diào)控。內(nèi)有媒體導(dǎo)管分布其中，可對物料進行冷卻或加熱，為了便于進出料和清洗，擱板組件可以通過支架安裝在凍干箱內(nèi)，最上層的一塊擱板為溫度補償加強板，它保證箱內(nèi)所有物料的冷熱環(huán)境相同，符合MGP(醫(yī)藥制造管理和品質(zhì)管理規(guī)則)要求。凍干箱設(shè)置了觀察窗，可以很好地觀察無料的形態(tài)色澤變化。本設(shè)計為小型試驗用凍干機，物料凍干的真空度一般要求在10-130Pa范圍，極限真空要求1Pa左右，因此選用極限真空為0.065Pa的雙級旋片泵作為主泵，不需配置前級泵。凍干箱需耗冷量1764W，水汽凝結(jié)器所需耗冷量726W，直冷選用法國產(chǎn)全封閉1500W兩臺制冷壓縮機,，計算耗冷量小于所選用的直冷系統(tǒng)的最大制冷量。參考文獻[1]徐成海，張世偉，關(guān)奎之.真空干燥[M]，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.[2]徐成海，鄒惠芬，張世偉.真空冷凍干燥技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]，真空與低溫，2000.6，6(2)：71-74.[3]鄭賢德，趙鶴皋.冷凍干燥技術(shù)的進展[J]，全國第五次冷凍干燥學(xué)術(shù)交流會論文集，1997，(7)：1-3.[4]徐成海，劉軍，王德喜.發(fā)展中的真空冷凍干燥技術(shù)[A],第七屆全國冷凍干燥學(xué)術(shù)交流會論文集[C]，2002.[5]徐成海，趙雨霞，劉運連.真空冷凍干燥技術(shù)的國內(nèi)外動態(tài)[J]，GM通用機械，2005，(8)：52-54.[6]王宇偉.國內(nèi)冷凍干燥食品發(fā)展狀況[J]，糧油食品科技，2002