CN101059303A - 一种冻干机用板式冷阱 - Google Patents

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Abstract

一种冻干机用板式冷阱，其特征在于：它包括供液总管(1)、供液横联箱(2)、供液小联箱(3)、冷阱主板(4)、回流小联箱(5)、回流横联箱(6)和回流总管(7)；若干冷阱主板(4)平行等距竖直排列或扇形竖直排列，每件冷阱主板(4)的下端均装在供液小联箱(3)上，每件供液小联箱(3)的下端均装在供液横联箱(2)上，供液总管(1)装在供液横联箱(2)的下侧；每件冷阱主板(4)的上端均装有回流小联箱(5)；每件回流小联箱(5)的上端均装在回流横联箱(6)上，回流总管(7)装在回流横联箱(6)的上侧；所述的各件内均具有流道，各件的连接处的流道是相通的。本发明的优点是体积小，能耗低，捕水效率高，制造、运行成本低。

Description

一种冻干机用板式冷阱
技术领域
本发明涉及一种真空冷冻干燥机(以下简称冻干机)，特别是一种冻干机用板式冷阱。
背景技术
冻干技术是先将含水物料冻结到共晶点温度以下，使其中的水分变成冰，然后在适当的温度和真空度下，使冰升华为水蒸气从物料中逸出，利用冷阱将水汽凝华，从而获得干燥制品的技术。冻干机工作时，冻干仓内的真空由真空系统获得，真空系统主要由真空机组及冷阱组成。在干燥过程中，升华出的大量水蒸气单靠真空机组是无法全部排出仓外的，真空机只用于抽出不可凝结气体，对于气体中的水蒸气，必须依靠冷阱将其全部捕捉抽出，使水蒸气在其表面上凝华成冰(或霜)，才能维持相应的真空度；当冻干仓内真空压力高于物料共晶点对应的水蒸气饱和压力时，已冻物料就会融化，干燥过程就不是升华干燥。升华干燥必须是物料中的冰升华成水蒸气，再在冷阱表面凝华成冰的过程，有多少升华量就应有多少凝华量，由于升华与凝华潜热相同，只有冷阱实际用于凝华冷量等于升华的加热量时，才能维持稳定的真空压力，冷阱除了应具有凝华所需的表面积外，还要能提供出最大凝华时(也是最大升华时)所需的冷量。因此，冷阱性能直接影响冻干机的生产效率、生产能耗和产品品质。
现有冻干机的冷阱(内置式和外内置式)大多采用的是铜管、镀锌钢管或不锈钢管的管式结构，分为盘管式(螺旋管、蛇型管)和列管式两种，由于受管型结构及布置的限制，管式冷阱不仅占用空间大，流程长、流阻大、不利于工质的蒸发或冷媒的换热，表面温度不均匀还存在大量的背风面，有效换热面积得不到充分利用，水蒸气流阻大，易在迎风面产生冰堵，因此管式冷阱捕水效率很低、能耗也大。
小型冻干机上有一种板式冷阱，是在平板材料(多采用铝材)中嵌入盘管而成，其实是一种变型的管式冷阱，同样存在管式冷阱的某些不足，另外，由于单位表面积功率较小不适合大型的冻干机。
发明内容
本发明的目的在于提供一种冻干机用冷阱，以解决上述问题。本发明体积小，能耗低，捕水效率高，易除霜、制造成本低、能实现冻干机冷阱的直膨式供液。
本发明的目的是按如下的技术方案实现的，本发明为一种冻干机用板式冷阱，其特征在于：它包括供液总管、供液横联箱、供液小联箱、冷阱主板、回流小联箱、回流横联箱和回流总管；若干所述的冷阱主板平行等距竖直排列或扇形竖直排列，每件所述的冷阱主板的下端均装在所述的供液小联箱上；每件所述的供液小联箱的下端均装在所述的供液横联箱上；所述的供液总管装在所述的供液横联箱上；每件所述的冷阱主板的上端均装有所述的回流小联箱；每件所述的回流小联箱的上端均装在所述的回流横联箱上，所述的回流总管装在所述的回流横联箱上。
所述的冷阱主板内具有若干条平行均布的流道。
所述的冷阱主板的外表面具有波形齿。
在所述的供液小联箱和回流小联箱内分布有横流道和纵流道；所述的供液小联箱和回流小联箱的流道分别经孔与所述的冷阱主板的各流道相通连。
所述的供液横联箱、回流横联箱为管形件，两端分别用堵块封闭，并分别与所述的供液小联箱、回流小联箱通连。
全部所述的零件均用铝合金制作。
各所述的零件的连接处均以焊接连接。
冷阱主板的流道的通流方向为竖直或水平。
冷阱工作时，来自制冷系统的工质经供液总管进入供液横联箱再均匀地流入供液小联箱，均匀地进入到冷阱主板的各流道中，工质通过冷阱主板的内表面吸收外表面传来的水汽热量(水蒸气凝华潜热)而蒸发成气体，或进行换热，再通过回流小联箱、回流横联箱和回流总管流回制冷系统，完成一个冷阱提供水汽凝华所需冷量的过程。
本发明为板式铝合金冷阱，冷阱主板及各联箱均采用铝合金型材焊接制成，结构坚固、传热系数高，能耗低；各冷阱主板内具有若干小通道、各联箱内分布的纵横流道，使工质或冷媒在冷阱内分流均匀，流程短，阻力小，温度均匀，非常利于工质的蒸发或冷媒的换热；在相同蒸发温度或换热表面的情况下，本冷阱传冷量大，换热效率高，能够实现氨工质的重力供液，氟工质直膨式完全蒸发，简化制冷系统、减少设备投资；在采用泵强制循环供液时，可减少泵的功率。冷阱主板外表面带波纹齿，不仅增加了传热面积，且可促进传热介质的扰动，提高换热效率；并且无背风面，有利于水蒸气在冷阱外表面均匀凝华，使有效换热面积得到充分利用；在冷阱的捕水面积相同的情况下，可减少冷阱的占用体积，降低冻干机制造成本；由于仓体的减少，还可缩短物料进仓后的预抽空时间，避免物料回温融化，保证冻干制品品质，也可降低抽空真空机组容量，减少真空机组投资，降低运行成本；竖直的板式冷阱在除霜时，冰层极易整块地脱落，可缩短除霜时间。
本冷阱的供液总管、供液横联箱、回流横联箱、回流总管可有不同的相对位置；工质或冷媒可下进上出，也可上进下出；流道的通流方向可竖直也可水平；可将若干组冷阱并联使用。
综上所述，本发明体积小，能耗低，捕水效率高，易除霜、制造成本低。
附图说明
图1为本发明冷阱的主视图；
图2为图1中的左视图；
图3为图1中的A-A剖面放大图；
图4为图1中的B-B剖面放大图；
图5为图1中的C-C剖面放大图；
图中代号说明
1供液总管  2供液横联箱  3供液小联箱  4冷阱主板4′波形齿  5回流小联箱  6回流横联箱  7回流总管9、12横流道  9′、12′纵流道  11、14孔10、13、15、16堵块
具体实施方式
如图1、2、为一种冻干机用板式冷阱的示意图，图中示出了供液总管1、供液横联箱2、供液小联箱3、冷阱主板4、回流小联箱5、回流横联箱6和回流总管7；若干冷阱主板4平行等距排列或扇形排列，本方案为平行等距排列，每件冷阱主板4的下端均装在供液小联箱3上，每件供液小联箱3的下端均装在供液横联箱2上，供液总管1装在供液横联箱2的下侧；每件冷阱主板4的上端均装有回流小联箱5；每件回流小联箱5的上端均装在回流横联箱6上，回流总管7装在回流横联箱6的上侧；所述的各件内均具有流道，各件的连接处的流道是相通的；供液小联箱3的两端用堵块10封堵，回流小联箱5的两端用堵块13封堵。
参照图3，冷阱主板4采用挤压成型的带齿或不带齿的“口琴板”结构，本实施例为带齿的，即在冷阱主板4内具有若干条平行均布的流道8，在冷阱主板4的外表面具有波形齿4′；冷阱主板4可采用单块或多块的，本实施例为多块的，即每一冷阱主板4包括3块(图1)小的口琴板(图3)。
参照图1、4、5，可以看到在供液小联箱3和回流小联箱5内分布着横流道9、12和纵流道9′、12′；且供液小联箱3和回流小联箱5的流道9、12分别经相应的孔11、14与冷阱主板4的流道8相通连。
供液横联箱2为管形件，两端分别用堵块15封焊(图2)，并分别与各供液小联箱3通连。
回流横联箱6为管形件，两端分别用堵块16封焊(图2)，并分别与各回流小联箱5通连。
本实施例中，全部零件均为铝合金型材；
各件的连接处均以焊接连接。
冷阱工作时，来自制冷系统具有一定压力的工质经供液总管1进入供液横联箱2，再均匀地流入各供液小联箱3，经各孔11均匀地进入到各冷阱主板4的各流道8中，工质通过冷阱主板4的内表面吸收外表面传来的水汽热量(水蒸气凝华潜热)而蒸发成气体，或进行换热，再通过各孔14、各回流小联箱5、经回流横联箱6和回流总管7流回制冷系统，完成一个冷阱提供水汽凝华所需冷量的过程。

Claims (8)

1.一种冻干机用板式冷阱，其特征在于：它包括供液总管(1)、供液横联箱(2)、供液小联箱(3)、冷阱主板(4)、回流小联箱(5)、回流横联箱(6)和回流总管(7)；若干所述的冷阱主板(4)平行等距竖直排列或扇形竖直排列，每件所述的冷阱主板(4)的下端均装在所述的供液小联箱(3)上；每件所述的供液小联箱(3)的下端均装在所述的供液横联箱(2)上；所述的供液总管(1)装在所述的供液横联箱(2)上；每件所述的冷阱主板(4)的上端均装有所述的回流小联箱(5)；每件所述的回流小联箱(5)的上端均装在所述的回流横联箱(6)上，所述的回流总管(7)装在所述的回流横联箱(6)上。
2.按照权利要求1所述的一种冻干机用板式冷阱，其特征在于：所述的冷阱主板(4)内具有若干条平行均布的流道(8)。
3.按照权利要求1所述的一种冻干机用板式冷阱，其特征在于：所述的冷阱主板(4)的外表面具有波形齿(4′)。
4.按照权利要求1所述的一种冻干机用板式冷阱，其特征在于：在所述的供液小联箱(3)和回流小联箱(5)内分布有横流道(9)、(12)和纵流道(9′)、(12′)；所述的供液小联箱(3)和回流小联箱(5)的流道(9、12)分别经孔(11)、(14)与所述的冷阱主板(4)的各流道(8)相通连。
5.按照权利要求1所述的一种冻干机用板式冷阱，其特征在于：所述的供液横联箱(2)、回流横联箱(6)为管形件，两端分别用堵块(15)、(16)封闭，并与所述的供液小联箱(3)、回流小联箱(5)通连。
6.按照权利要求1所述的一种冻干机用板式冷阱，其特征在于：全部所述的零件均用铝合金制作。
7.按照权利要求1所述的一种冻干机用板式冷阱，其特征在于：各所述的零件的连接处均以焊接连接。
8.按照权利要求1所述的一种冻干机用板式冷阱，其特征在于：所述的冷阱主板(4)的流道(8)的通流方向为竖直或水平。
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