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冷冻式干燥机基本原理及组成系统

来源:杭州超滤实业有限公司 发表时间:2018-06-30 14:12 阅读:
  冷冻式干燥机在工业中的广泛运用使得大家对于它的认识也在不断深入,冷冻式干燥机主要由压缩机、热交换、蒸发器、冷凝器、二次冷凝器、旋风分离器、热气旁路阀、热力膨胀阀或毛细管、自动排水阀、干燥过滤器等系统组成,其对应作用是怎样的?下面小编作简单介绍:
 

 
 

冷冻式干燥机基本工作原理

 
  冷冻式干燥机是利用冷冻原理制成的压缩气体除水净化设备,来自管网上游含有大量饱和水汽的压缩气体经过冷却处理后,绝大部分水蒸汽冷凝成液态水滴,经气水分离后被除去,所获的干燥压缩气体能够满足绝大部分工业的需要与吸附式干燥机不同的是,冷冻式干燥机在除水过程中,能顺便除去压缩气体中的一部分油雾。它对压缩气体的前置预处理要求没吸附式干燥机那样严格。
 

冷冻式干燥机由空气系统、制冷系统组成

 
  1、压缩机
 
  冷干机使用的制冷压缩机目前大多采用中高温型全密封往复式压缩机,其特点是:结构紧凑、体积小、重量轻、振动小、噪声低,能效比高。由于全密封压缩机的电动机与压缩机主体密封在一钢制壳体内,电动机处在冷媒气态环境中运行,冷却条件较好,寿命较长。壳体下部存有规定数量的润滑油,在压缩机工作时,对各部自动供油,平时不需再添加润滑油。在大型冷干机中,也选用半密封往复机或螺杆压缩机,它们的特点是制冷功率大,可进行负荷调节以适应不同需要。
 
  2、热交换、蒸发器
 
  热交换在冷干机里的主要作用是利用被蒸发器冷却后的压缩空气所携带的冷量(对绝大多数用户来讲这部分冷量属废冷)并用这部分冷量来冷却携带大量水蒸气的较高温度的压缩空气,从而减轻了冷干机制冷系统的热负荷,达到节约能源的目的。另一方面,低温压缩空气在热交换器里温度得到回升,使排气管道外壁不致因温度过低而出现结露现象。
 
  蒸发器是冷干机的主要换热部件,压缩空气在蒸发器中被强制冷却,其中大部分水蒸气冷却而凝结成液态水排出机外,从而使压缩空气得到干燥。在蒸发器中进行的是空气与冷媒低压蒸气之间对流热质交换,通过节流装置后的低压冷媒液体,在蒸发器里发生相变成为低压冷媒蒸汽,在相变过程中吸收周围热量,从而使压缩空气降温。
 
  为了尽可能获得较高的的传热效果,必须加大放热系数即加换热器的换热面积,因此冷干机蒸发器和热交换器铜管的外壁采用了套铝翅片的措施。同时热交器铜管上套翅片后可降低空气对铜管的冲击及避免铜管破裂。
 
  3、冷凝器、二次冷凝器(预冷回热器)
 
  在冷干机中冷凝器的作用是将冷媒压缩机排出的高压、过热冷媒蒸气冷却成为液态制冷剂,使制冷过程得以连续不断进行。由于冷凝器排出的热量包括冷媒从蒸发器吸取的热量以及由压缩功转换过来的热量。所以冷凝器的负荷比蒸发器来得大,冷干机中冷凝器分空气冷却式(风冷型冷凝器)和水冷却式(水冷型冷凝器)两种。
 
  二次冷凝器(预冷回热器)在机台与热交换功用相同,两者区别在于热交换器主要是高温和低温的压缩空气的换热,而二次冷凝主要利用低温的压缩空气与冷冻系统的高压部分进行冷却,使冷媒达到充分的冷却,从而提高机台的制冷效率,同时避免机台冷凝器散热不良所带来的高压跳机或机台故障。
 
  4、旋风分离器(气水分离器)
 
  旋风分离器也是一种惯性分离器,较多地用于气固分离。压缩空气沿筒壁切线方向进入分离器后,在里面产生旋转,混在气体中的水滴也跟着一起旋转并产生离心力,质量大的水滴所产生的离心力大,在离心力作用下大水滴向外壁移动,碰到外壁(也是挡板)后再集聚长大并与气体分离。
 
  5、热气旁路阀
 
  压缩空气在蒸发器中冷却时,有大量凝结水析出。如果冷媒蒸发温度过低,使蒸发器铜管表面温度在负荷条件下低于水的冰点,则凝结水就会在蒸发器里结冰,严重时阻塞气流通道,使供气管道瘫痪。为了防止这种情况的出现,必须对冷媒蒸发温度加以控制。其简单有效的措施就是在冷凝器和蒸发器之间加设一只热气旁路阀,热气旁路阀的测压管与蒸发压力直接连接。当蒸发压力低于一定程度时,热气旁路阀自动开启,冷凝器中的高温冷媒蒸气直接进入蒸发器,提升蒸发温度,避免冰堵现象。
 
  6、热力膨胀阀或毛细管(节流阀)
 
  膨胀阀(毛细管)是制冷系统的节流机构。在冷干机中,蒸发器制冷剂的供给及其调节者是通过节流机构来实现的。节流机构使制冷从高温高压液体进入蒸发器。当负荷变化时,热力膨胀阀通过检测压缩机吸气过热温度来调节阀芯开启度,从而控制进入蒸发器冷媒供给量。毛细管则具有自补偿特点,即当蒸发压力降低时,两端压差会相应升高,从而加大流入蒸发器的冷媒量。毛细管由于结构简单,工作稳定,在小型冷干机获得普遍应用。
 
  7、自动排水阀
 
  在冷冻式干燥机中,凝结的冷凝水应及时排放出设备外,避免因冷凝水排放不及时造成空气含水量上升,为了方便冷凝水的排放,在设备上装备了自动排水阀当排水阀贮水杯内水位未达到一定高度时,压缩空气的压力将浮球压下关闭排水孔,就不会造成气流泄漏:随着贮水杯内水位升高(此时冷干机内并不积水),浮球上升到一定高度时便打开排水孔,杯内凝结水在气压作用下很快排出机外。除常◎用的浮球式自动排水器外,还经常使用电子自动排水器,这种排水器时间及两次排水的时间间隔都可调整,而且能耐较高压力,应用也很普遍。
 
  8、干燥过滤器
 
  运行中的制冷装置,由于制冷剂和冷冻油存在水分、固体粉未、污垢等杂质,情况严重时会使节流结构的节流孔产生脏堵。因此在冷媒供液管前必须装设干燥过滤器。另外,制冷剂中微量水分对制冷系统的危害最大。对冷媒,冷冻油及蒸发器、冷凝器和配管的干燥处理是极为重要的。

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