CN109764641B - 一种冷冻干燥系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的冷冻干燥系统，通过机械式混合工质低温制冷单元(RC)实现物料的超低温速冻，真空冷冻干燥单元(S)实现物料的真空冷冻干燥，在机械式混合工质低温制冷单元(RC)和真空冷冻干燥单元(S)作用下能够加快速冻过程，提升速冻物料品质，减少冻干工艺周期及降低制冷能耗；同时，本发明提供的冷冻干燥系统采用冷热兼蓄模式和冷热兼用模式，并利用工业用电的峰谷电价差，夜间低谷电期间开启低温制冷机，蓄存冷量和压缩热替代电加热提供干燥和解析过程需求的热量，同时利用低谷电，夜间环境温度低，制冷系统运行效率相对较高，实现节能省电。
Description
技术领域
本发明涉及食品或者药品冻干技术领域，尤其涉及一种冷冻干燥系统。
背景技术
冷冻干燥工艺已广泛用于食品和药品的加工。冷冻干燥工艺中共有三个阶段：低温速冻、升华凝华捕集干燥、解析干燥。常规冻干工艺制冷方式采用常规温区(-40℃～-80℃)制冷方式作为样品速冻、冷阱捕集和干燥的冷量，同时其中在干燥过程还需要加热；整个冻干过程，尤其是生产型冻干工艺，冻干周期长，能耗巨大。
超低温捕集温度有助于降低水汽分压，提高升华干燥速率，降低冻干周期。在专利文献(日本专利特表2013-505425号公报)中，揭示了除了利用冷却装置进行冷却以外，还通过对冻干室直接供给液态氮等极低温度流体，来促进冷却，使冻结时间缩短的技术。液氮在常温下很容易气化，保存困难，此外在偏远地区或野外环境下，远离常规的液氮供应点，不便运输携带，液氮需求更加难以保障。
在常规冻干工艺系统中，制冷系统压缩机排热都是直接排放到环境中，这部分热量如果能够有效利用于干燥过程中，则会进一步降低干燥能耗。另外，随着我国经济的迅速发展，电网的峰谷电日益严重，某些地区峰谷电差价高达几倍。
发明内容
有鉴如此，有必要针对现有技术存在的缺陷，提供一种可降低能耗节省电费的冷冻干燥系统。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种冷冻干燥系统，包括：机械式混合工质低温制冷单元(RC)和真空冷冻干燥单元(S)；
所述的机械式混合工质低温制冷单元(RC)包括：压缩机(1)、蓄热器(2)、风冷冷凝器(3)、回热换热器(4)、节流阀(5)和低温蓄冷器(6)，所述的压缩机(1)的出口连接所述蓄热器(2)的进口，所述蓄热器(2)的出口连接所述风冷冷凝器(3)的进口，所述风冷冷凝器(3)的出口连接所述回热换热器(4)的高压进口，所述回热换热器(4)的高压出口连接所述节流阀(5)的进口，所述节流阀(5)的出口连接所述低温蓄冷器(6)的制冷剂进口，所述低温蓄冷器(6)的制冷剂出口连接所述回热换热器(4)的低压进口，所述回热换热器(4)的低压出口连接所述压缩机(1)的进口；
所述的真空冷冻干燥单元(S)包括干燥室(8)、捕集室(7)、真空阀门(V4)、真空泵(9)、高温载热剂循环泵(P1)、高温载热剂流量控制阀(V1)、低温载冷剂循环泵(P2)、第一低温流量控制阀(V2)和第二低温流量控制阀(V3)；所述干燥室(8)的真空出口连接所述捕集室(7)的真空进口，所述捕集室(7)的真空出口连接所述真空阀门(V4)的进口，所述真空阀门(V4)的出口连接所述真空泵(9)的进口，所述真空泵(9)的出口直接与大气相连；
所述干燥室(8)的高温载热剂出口连接所述蓄热器(2)的高温载热剂进口，所述蓄热器(2)的高温载热剂出口连接所述高温载热剂循环泵(P1)的进口，所述高温载热剂循环泵的(P1)的出口连接所述高温载热剂流量控制阀(V1)的进口，所述高温载热剂流量控制阀(V1)的进口连接所述干燥室(8)的高温载热剂进口；
所述干燥室(8)的低温载冷剂出口连接所述低温蓄冷器(6)的低温载冷剂进口，所述低温蓄冷器(6)的低温载冷剂出口连接所述低温载冷剂循环泵(P2)的进口，所述低温载冷剂循环泵(P2)的第一出口连接所述第一低温流量控制阀(V2)的进口，所述第一低温流量控制阀(V2)的出口连接所述干燥室(8)的低温载冷剂进口；
所述低温载冷剂循环泵(P2)的第二出口连接所述第二低温流量控制阀(V3)的进口，所述第二低温流量控制阀(V3)的出口连接所述捕集室(7)的低温载冷剂进口；所述捕集室(7)的低温载冷剂出口连接所述低温蓄冷器(6)的低温载冷剂进口。
本发明还提供了一种冷冻干燥系统，包括：机械式混合工质低温制冷单元(RC)和真空冷冻干燥单元(S)；
所述的机械式混合工质低温制冷单元(RC)包括：压缩机(1)、蓄热器(2)、风冷冷凝器(3)、回热换热器(4)、节流阀(5)和低温蓄冷器(6)，所述的压缩机(1)的出口连接所述蓄热器(2)的进口，所述蓄热器(2)的出口连接所述风冷冷凝器(3)的进口，所述风冷冷凝器(3)的出口连接所述回热换热器(4)的高压进口，所述回热换热器(4)的高压出口连接所述节流阀(5)的进口，所述节流阀(5)的出口连接所述低温蓄冷器(6)的制冷剂进口，所述低温蓄冷器(6)的制冷剂出口连接所述回热换热器(4)的低压进口，所述回热换热器(4)的低压出口连接所述压缩机(1)的进口；
所述的真空冷冻干燥单元(S)包括干燥室(8)、捕集室(7)、真空阀门(V4)、真空泵(9)、高温载热剂循环泵(P1)、高温载热剂流量控制阀(V1)、低温载冷剂循环泵(P2)、第一低温流量控制阀(V2)和第二低温流量控制阀(V3)；所述干燥室(8)的真空出口连接所述捕集室(7)的真空进口，所述捕集室(7)的真空出口连接所述真空阀门(V4)的进口，所述真空阀门(V4)的出口连接所述真空泵(9)的进口，所述真空泵(9)的出口直接与大气相连；
所述干燥室(8)的高温载热剂出口连接所述蓄热器(2)的高温载热剂进口，所述蓄热器(2)的高温载热剂出口连接所述高温载热剂循环泵(P1)的进口，所述高温载热剂循环泵的(P1)的出口连接所述高温载热剂流量控制阀(V1)的进口，所述高温载热剂流量控制阀(V1)的进口连接所述干燥室(8)的高温载热剂进口；
所述干燥室(8)的低温载冷剂出口连接所述低温蓄冷器(6)的低温载冷剂进口，所述低温蓄冷器(6)的低温载冷剂出口连接所述低温载冷剂循环泵(P2)的进口，所述低温载冷剂循环泵(P2)的第一出口连接所述第一低温流量控制阀(V2)的进口，所述第一低温流量控制阀(V2)的出口连接所述干燥室(8)的低温载冷剂进口；
所述低温载冷剂循环泵(P2)的第二出口连接所述第二低温流量控制阀(V3)的进口，所述第二低温流量控制阀(V3)的出口连接所述捕集室(7)的低温载冷剂进口；所述捕集室(7)的低温载冷剂出口连接所述低温蓄冷器(6)的低温载冷剂进口；
所述冷冻干燥系统还包括中温蓄冷器(10)、中温载冷剂循环泵(P3)、第一中温流量控制阀(V5)和第二中温流量控制阀(V6)；
所述中温蓄冷器(10)的中温载冷剂出口连接所述中温载冷剂循环泵(P3)的进口，所述中温载冷剂循环泵(P3)的出口连接所述第一中温流量控制阀(V5)的进口，所述第一中温流量控制阀(V5)的出口连接所述干燥室(8)的低温载冷剂进口，所述干燥室(8)的低温载冷剂出口还连接所述第二中温流量控制阀(V6)的进口，所述第一中温流量控制阀(V6)的出口连接所述中温蓄冷器(10)的中温载冷剂进口；
所述中温蓄冷器(10)制冷剂出口连接所述回热换热器(4)第一低压制冷剂进口，所述回热换热器(4)第一低压制冷剂出口连接所述中温蓄冷器(10)制冷剂进口；
所述冷冻干燥系统分为冷热兼蓄模式和冷热兼用模式，其中：
所述的冷热兼蓄模式在低谷电期间进行，运行方式如下：在所述冷冻干燥系统的预冻过程中，所述机械式混合工质低温制冷单元(RC)启动，所述低温载冷剂循环泵(P2)、第二低温流量控制阀(V3)开启，所述高温载热剂循环泵(P1)、所述高温载热剂流量控制阀(V1)、所述中温载冷剂循环泵(P3)、所述第一中温流量控制阀(V5)、所述第二中温流量控制阀(V6)和所述第一低温流量控制阀(V2)关闭，低温区一部分冷量用于干燥室内样品的预冻，富余的冷量蓄存在低温蓄冷器(6)中和中温蓄冷器(10)中，所述压缩机(1)排热蓄存在所述蓄热器(2)中；
在所述冷冻干燥系统的一次和二次干燥过程中，所述第二低温流量控制阀(V3)关闭，所述低温载冷剂循环泵(P2)、中温载冷剂循环泵(P3)、第一低温流量控制阀(V2)、真空阀(V4)、真空泵(9)、高温载热剂循环泵(P1)、所述第一中温流量控制阀(V5)、所述第二中温流量控制阀(V6)和高温载热剂流量控制阀(V1)开启，调节第一中温流量控制阀(V5)、所述第二中温流量控制阀(V6)传输低温区冷量和高温载热剂流量控制阀(V1)传输压缩机排气热来控制干燥室(8)干燥室(8)内的一次干燥温度和二次干燥温度，低温区冷量还用于捕集室(7)的水汽捕集，富余的冷量续存在低温蓄冷器(6)中，压缩机富余的排热蓄存在蓄热器(2)中；
所述的冷热并用模式在用能高峰期进行，运行方式如下：所述机械式混合工质低温制冷单元(RC)关闭，在所述冷冻干燥系统的预冻过程中，所述低温载冷剂循环泵(P2)、第二低温流量控制阀(V3)开启，所述高温载热剂循环泵(P1)、所述高温载热剂流量控制阀(V1)、所述中温载冷剂循环泵(P3)、所述第一中温流量控制阀(V5)、所述第二中温流量控制阀(V6)和所述第一低温流量控制阀(V2)关闭，低温区一部分冷量用于干燥室内样品的预冻；
在所述冷冻干燥系统的一次和二次干燥过程中，所述第二低温流量控制阀(V3)关闭，所述低温载冷剂循环泵(P2)、中温载冷剂循环泵(P3)、第一低温流量控制阀(V2)、真空阀(V4)、真空泵(9)、高温载热剂循环泵(P1)、所述第一中温流量控制阀(V5)、所述第二中温流量控制阀(V6)和高温载热剂流量控制阀(V1)开启，调节第一中温流量控制阀(V5)、所述第二中温流量控制阀(V6)传输低温区冷量和高温载热剂流量控制阀(V1)传输压缩机排气热来控制干燥室(8)干燥室(8)内的一次干燥温度和二次干燥温度，低温区冷量还用于捕集室(7)的水汽捕集，富余的冷量续存在低温蓄冷器(6)中，压缩机富余的排热蓄存在蓄热器(2)中。
本发明还提供了一种冷冻干燥系统，包括：机械式混合工质低温制冷单元(RC)和真空冷冻干燥单元(S)；
所述的机械式混合工质低温制冷单元(RC)包括：压缩机(1)、蓄热器(2)、风冷冷凝器(3)、回热换热器(4)、节流阀(5)和低温蓄冷器(6)，所述的压缩机(1)的出口连接所述蓄热器(2)的进口，所述蓄热器(2)的出口连接所述风冷冷凝器(3)的进口，所述风冷冷凝器(3)的出口连接所述回热换热器(4)的高压进口，所述回热换热器(4)的高压出口连接所述节流阀(5)的进口，所述节流阀(5)的出口连接所述低温蓄冷器(6)的制冷剂进口，所述低温蓄冷器(6)的制冷剂出口连接所述回热换热器(4)的低压进口，所述回热换热器(4)的低压出口连接所述压缩机(1)的进口；
所述的真空冷冻干燥单元(S)包括干燥室(8)、捕集室(7)、真空阀门(V4)、真空泵(9)、高温载热剂循环泵(P1)、高温载热剂流量控制阀(V1)、低温载冷剂循环泵(P2)、第一低温流量控制阀(V2)和第二低温流量控制阀(V3)；所述干燥室(8)的真空出口连接所述捕集室(7)的真空进口，所述捕集室(7)的真空出口连接所述真空阀门(V4)的进口，所述真空阀门(V4)的出口连接所述真空泵(9)的进口，所述真空泵(9)的出口直接与大气相连；
所述干燥室(8)的高温载热剂出口连接所述蓄热器(2)的高温载热剂进口，所述蓄热器(2)的高温载热剂出口连接所述高温载热剂循环泵(P1)的进口，所述高温载热剂循环泵的(P1)的出口连接所述高温载热剂流量控制阀(V1)的进口，所述高温载热剂流量控制阀(V1)的进口连接所述干燥室(8)的高温载热剂进口；
所述干燥室(8)的低温载冷剂出口连接所述低温蓄冷器(6)的低温载冷剂进口，所述低温蓄冷器(6)的低温载冷剂出口连接所述低温载冷剂循环泵(P2)的进口，所述低温载冷剂循环泵(P2)的第一出口连接所述第一低温流量控制阀(V2)的进口，所述第一低温流量控制阀(V2)的出口连接所述干燥室(8)的低温载冷剂进口；
所述低温载冷剂循环泵(P2)的第二出口连接所述第二低温流量控制阀(V3)的进口，所述第二低温流量控制阀(V3)的出口连接所述捕集室(7)的低温载冷剂进口；所述捕集室(7)的低温载冷剂出口连接所述低温蓄冷器(6)的低温载冷剂进口；
所述冷冻干燥系统还包括中温蓄冷器(10)、中温载冷剂循环泵(P3)和第一中温流量控制阀(V5)；
所述中温蓄冷器(10)的中温载冷剂出口连接所述中温载冷剂循环泵(P3)的进口，所述中温载冷剂循环泵(P3)的出口连接所述第一中温流量控制阀(V5)的进口，所述第一中温流量控制阀(V5)的出口连接所述干燥室(8)的中温载冷剂进口，所述干燥室(8)的中温载冷剂出口还连接所述中温蓄冷器(10)的中温载冷剂的进口；
所述中温蓄冷器(10)制冷剂出口连接所述回热换热器(4)第一低压制冷剂进口，所述回热换热器(4)第一低压制冷剂出口连接所述中温蓄冷器(10)制冷剂进口；
所述冷冻干燥系统分为冷热兼蓄模式和冷热兼用模式，其中：
所述的冷热兼蓄模式在低谷电期间进行，运行方式如下：在所述冷冻干燥系统的预冻过程中，所述机械式混合工质低温制冷单元(RC)启动，所述低温载冷剂循环泵(P2)、第二低温流量控制阀(V3)开启，所述高温载热剂循环泵(P1)、所述高温载热剂流量控制阀(V1)、所述中温载冷剂循环泵(P3)、所述第一中温流量控制阀(V5)和所述第一低温流量控制阀(V2)关闭，低温区一部分冷量用于干燥室内样品的预冻，富余的冷量蓄存在低温蓄冷器(6)中，中温区冷量蓄存在中温蓄冷器(10)中，所述压缩机(1)排热蓄存在所述蓄热器(2)中；
在所述冷冻干燥系统的一次和二次干燥过程中，所述第二低温流量控制阀(V3)关闭，所述低温载冷剂循环泵(P2)、中温载冷剂循环泵(P3)、第一低温流量控制阀(V2)、真空阀(V4)、真空泵(9)、高温载热剂循环泵(P1)、所述第一中温流量控制阀(V5)和高温载热剂流量控制阀(V1)开启，调节第一中温流量控制阀(V5)传输中温区冷量，调节高温载热剂流量控制阀(V1)传输压缩机排气热来控制干燥室(8)干燥室(8)内的一次干燥温度和二次干燥温度，低温区冷量还用于捕集室(7)的水汽捕集，富余的冷量续存在低温蓄冷器(6)中，压缩机富余的排热蓄存在蓄热器(2)中；
所述的冷热并用模式在用能高峰期进行，运行方式如下：所述机械式混合工质低温制冷单元(RC)关闭，在所述冷冻干燥系统的预冻过程中，所述低温载冷剂循环泵(P2)、第二低温流量控制阀(V3)开启，所述高温载热剂循环泵(P1)、所述高温载热剂流量控制阀(V1)、所述中温载冷剂循环泵(P3)、所述第一中温流量控制阀(V5)和所述第一低温流量控制阀(V2)关闭，低温区一部分冷量用于干燥室内样品的预冻；
在所述冷冻干燥系统的一次和二次干燥过程中，所述第二低温流量控制阀(V3)关闭，所述低温载冷剂循环泵(P2)、中温载冷剂循环泵(P3)、第一低温流量控制阀(V2)、真空阀(V4)、真空泵(9)、高温载热剂循环泵(P1)、所述第一中温流量控制阀(V5)和高温载热剂流量控制阀(V1)开启，调节第一中温流量控制阀(V5)传输中温区冷量和高温载热剂流量控制阀(V1)传输压缩机排气热来控制干燥室(8)干燥室(8)内的一次干燥温度和二次干燥温度，低温区冷量还用于捕集室(7)的水汽捕集，富余的冷量续存在低温蓄冷器(6)中，压缩机富余的排热蓄存在蓄热器(2)中。
在一些较佳的实施例中，所述高温蓄热器中采用的材料包括非相变材料或相变材料，所述非相变材料为金属材料，所述相变材料为相变温度在20℃～80℃的相变材料，所述20℃～80℃的相变材料包括Na2SO4·10H2O、CH3COONa·3H2O、CaCl2·6H2O、Na2HPO4·10H2O、CaCl2·6H2O/CaBr2·6H2O、CaCl2/MgCl2·6H2O、CaCl2·6H2O/MgCl2·6H2O、Mg(NO3)3·6H2O/Ca(NO3)·4H2O、CaCl2/NaCl/KCl/H2O、Mg(NO3)3·6H2O/NH4NO3、月桂酸、硬脂酸、正癸酸、十二酸、十四酸、十六酸、十八酸、石蜡中的至少一种。
在一些较佳的实施例中，所述中温蓄冷器中采用的材料包括非相变材料或相变材料，所述非相变材料为金属材料，所述相变材料为相变温度在-20℃～-40℃的相变材料，所述-20℃～-40℃的相变材料包括甲酸钠溶液、苯酸钠溶液、乙酸钾溶液、乙酸钠溶液、乙酸铵溶液、碳酰胺溶液、氯化镁溶液、氯化钠溶液、氯化钾溶液、Ethylene glycol中的至少一种。
在一些较佳的实施例中，所述低温蓄冷器中采用的材料包括非相变材料或相变材料，所述非相变材料为金属材料，所述相变材料为相变温度在-60℃～-180℃的相变材料，所述-60℃～-180℃的相变材料包括八甲基三硅氧烷、十甲基四硅氧烷、十二甲基五硅氧烷、十四甲基六硅氧烷、正丙基环己烷、乙烯基甲苯、丁基苯、仲丁基苯、邻甲基异丙基苯、对甲基异丙基苯、乙酸己酯、戊酸丁酯、全氟己烷、2H,3H-全氟戊烷、全氟(2-甲基-3-戊酮)、HFC-4310mee、HFE-7100、HFO-1336mzzZ、SF-70、SF-10中的至少一种。
在一些较佳的实施例中，所述金属材料包括不锈钢或铝。
在一些较佳的实施例中，所述高温载热剂包括水、酒精中至少一种。
在一些较佳的实施例中，所述中温载冷剂包括酒精、乙二醇溶液、甲酸钠溶液、苯酸钠溶液、乙酸钾溶液、乙酸钠溶液、乙酸铵溶液、碳酰胺溶液、氯化镁溶液、氯化钠溶液、氯化钾溶液、Ethylene glycol中至少一种。
在一些较佳的实施例中，所述低温载冷剂包括八甲基三硅氧烷、十甲基四硅氧烷、十二甲基五硅氧烷、十四甲基六硅氧烷、正丙基环己烷、乙烯基甲苯、丁基苯、仲丁基苯、邻甲基异丙基苯、对甲基异丙基苯、乙酸己酯、戊酸丁酯、全氟己烷、2H,3H-全氟戊烷和全氟(2-甲基-3-戊酮)、HFC-4310mee、HFE-7100、HFO-1336mzzZ、SF-70、SF-10中至少一种。
本发明采用上述技术方案的优点是：
本发明提供的冷冻干燥系统，通过机械式混合工质低温制冷单元(RC)实现物料的超低温速冻，真空冷冻干燥单元(S)实现物料的真空冷冻干燥，在机械式混合工质低温制冷单元(RC)和真空冷冻干燥单元(S)作用下能够加快速冻过程，提升速冻物料品质，减少冻干工艺周期及降低制冷能耗；同时，本发明提供的冷冻干燥系统采用冷热兼蓄模式和冷热兼用模式，采取冷热兼蓄并用的形式，并利用工业用电的峰谷电价差，夜间低谷电期间开启低温制冷机，蓄存冷量和压缩热替代电加热提供干燥和解析过程需求的热量，同时利用低谷电，夜间环境温度低，制冷系统运行效率相对较高，实现节能省电。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例1提供的冷冻干燥系统的结构示意图。
图2为本发明实施例2提供的冷冻干燥系统的结构示意图。
图3为本发明实施例3提供的冷冻干燥系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
请参阅图1，为本发明实施例提供的冷冻干燥系统的结构示意图，包括：机械式混合工质低温制冷单元(RC)和真空冷冻干燥单元(S)；其中：
所述的机械式混合工质低温制冷单元(RC)包括：压缩机(1)、蓄热器(2)、风冷冷凝器(3)、回热换热器(4)、节流阀(5)和低温蓄冷器(6)，所述的压缩机(1)的出口连接所述蓄热器(2)的进口，所述蓄热器(2)的出口连接所述风冷冷凝器(3)的进口，所述风冷冷凝器(3)的出口连接所述回热换热器(4)的高压进口，所述回热换热器(4)的高压出口连接所述节流阀(5)的进口，所述节流阀(5)的出口连接所述低温蓄冷器(6)的制冷剂进口，所述低温蓄冷器(6)的制冷剂出口连接所述回热换热器(4)的低压进口，所述回热换热器(4)的低压出口连接所述压缩机(1)的进口；
所述的真空冷冻干燥单元(S)包括干燥室(8)、捕集室(7)、真空阀门(V4)、真空泵(9)、高温载热剂循环泵(P1)、高温载热剂流量控制阀(V1)、低温载冷剂循环泵(P2)、第一低温流量控制阀(V2)和第二低温流量控制阀(V3)；所述干燥室(8)的真空出口连接所述捕集室(7)的真空进口，所述捕集室(7)的真空出口连接所述真空阀门(V4)的进口，所述真空阀门(V4)的出口连接所述真空泵(9)的进口，所述真空泵(9)的出口直接与大气相连；
所述干燥室(8)的高温载热剂出口连接所述蓄热器(2)的高温载热剂进口，所述蓄热器(2)的高温载热剂出口连接所述高温载热剂循环泵(P1)的进口，所述高温载热剂循环泵的(P1)的出口连接所述高温载热剂流量控制阀(V1)的进口，所述高温载热剂流量控制阀(V1)的进口连接所述干燥室(8)的高温载热剂进口；
所述干燥室(8)的低温载冷剂出口连接所述低温蓄冷器(6)的低温载冷剂进口，所述低温蓄冷器(6)的低温载冷剂出口连接所述低温载冷剂循环泵(P2)的进口，所述低温载冷剂循环泵(P2)的第一出口连接所述第一低温流量控制阀(V2)的进口，所述第一低温流量控制阀(V2)的出口连接所述干燥室(8)的低温载冷剂进口；
所述低温载冷剂循环泵(P2)的第二出口连接所述第二低温流量控制阀(V3)的进口，所述第二低温流量控制阀(V3)的出口连接所述捕集室(7)的低温载冷剂进口；所述捕集室(7)的低温载冷剂出口连接所述低温蓄冷器(6)的低温载冷剂进口。
本发明实施例1提供的所述冷冻干燥系统分为冷热兼蓄模式和冷热兼用模式，其中：
所述的冷热兼蓄模式在低谷电期间进行，运行方式如下：所述机械式混合工质低温制冷单元(RC)启动，在所述冷冻干燥系统的预冻过程中，所述低温载冷剂循环泵(P2)和第一低温流量控制阀(V2)开启，所述高温载热剂循环泵(P1)、所述第二低温流量控制阀(V3)关闭，低温区一部分冷量用于干燥室内样品的预冻，富余的冷量续存在低温蓄冷器(6)中，所述压缩机(1)排热蓄存在所述蓄热器(2)中；
在所述冷冻干燥系统的一次和二次干燥过程中，所述低温载冷剂循环泵(P2)、第一低温流量控制阀(V2)、第二低温流量控制阀(V3)、真空阀(V4)和真空泵(9)、高温载热剂循环泵(P1)和高温载热剂流量控制阀(V1)开启，调节第一低温流量控制阀(V2)传输低温区冷量和高温载热剂流量控制阀(V1)传输压缩机排气热来控制干燥室(8)内的一次和二次干燥温度，低温区冷量还用于捕集室(7)的水汽捕集，富余的冷量续存在低温蓄冷器(6)中，压缩机富余的排热蓄存在蓄热器(2)中；
所述的冷热并用模式在用能高峰期进行，运行方式如下：所述机械式混合工质低温制冷单元(RC)关闭，在所述冷冻干燥系统的预冻过程中，所述低温载冷剂循环泵(P2)和第一低温流量控制阀(V2)开启，所述高温载热剂循环泵(P1)、所述第二低温流量控制阀(V3)关闭，低温蓄冷器(6)内蓄存的冷量用于干燥室(8)内样品的预冻；
在所述冷冻干燥系统的一次和二次干燥过程中，所述低温载冷剂循环泵(P2)、第一低温流量控制阀(V2)、第二低温流量控制阀(V3)、真空阀(V4)和真空泵(9)、高温载热剂循环泵(P1)和高温载热剂流量控制阀(V1)开启，调节第一低温流量控制阀(V2)传输低温蓄冷器(6)冷量和高温载热剂流量控制阀(V1)传输蓄热器(2)热量来控制干燥室(8)内的一次和二次干燥温度，低温蓄冷器(6)内冷量还用于捕集室(7)的水汽捕集。
所述高温蓄热器中采用的材料包括非相变材料或相变材料，所述非相变材料为金属材料，所述相变材料为相变温度在20℃～80℃的相变材料，所述20℃～80℃的相变材料包括Na2SO4·10H2O、CH3COONa·3H2O、CaCl2·6H2O、Na2HPO4·10H2O、CaCl2·6H2O/CaBr2·6H2O、CaCl2/MgCl2·6H2O、CaCl2·6H2O/MgCl2·6H2O、Mg(NO3)3·6H2O/Ca(NO3)·4H2O、CaCl2/NaCl/KCl/H2O、Mg(NO3)3·6H2O/NH4NO3、月桂酸、硬脂酸、正癸酸、十二酸、十四酸、十六酸、十八酸、石蜡中的至少一种。
在一些较佳的实施例中，所述中温蓄冷器中采用的材料包括非相变材料或相变材料，所述非相变材料为金属材料，所述相变材料为相变温度在-20℃～-40℃的相变材料，所述-20℃～-40℃的相变材料包括甲酸钠溶液、苯酸钠溶液、乙酸钾溶液、乙酸钠溶液、乙酸铵溶液、碳酰胺溶液、氯化镁溶液、氯化钠溶液、氯化钾溶液、Ethylene glycol中的至少一种。
在一些较佳的实施例中，所述低温蓄冷器中采用的材料包括非相变材料或相变材料，所述非相变材料为金属材料，所述相变材料为相变温度在-60℃～-180℃的相变材料，所述-60℃～-180℃的相变材料包括八甲基三硅氧烷、十甲基四硅氧烷、十二甲基五硅氧烷、十四甲基六硅氧烷、正丙基环己烷、乙烯基甲苯、丁基苯、仲丁基苯、邻甲基异丙基苯、对甲基异丙基苯、乙酸己酯、戊酸丁酯、全氟己烷、2H,3H-全氟戊烷、全氟(2-甲基-3-戊酮)、HFC-4310mee、HFE-7100、HFO-1336mzzZ、SF-70、SF-10中的至少一种。
在一些较佳的实施例中，所述金属材料包括不锈钢或铝。
在一些较佳的实施例中，所述高温载热剂包括水、酒精中至少一种。
在一些较佳的实施例中，所述中温载冷剂包括酒精、乙二醇溶液、甲酸钠溶液、苯酸钠溶液、乙酸钾溶液、乙酸钠溶液、乙酸铵溶液、碳酰胺溶液、氯化镁溶液、氯化钠溶液、氯化钾溶液、Ethylene glycol中至少一种。
在一些较佳的实施例中，所述低温载冷剂包括八甲基三硅氧烷、十甲基四硅氧烷、十二甲基五硅氧烷、十四甲基六硅氧烷、正丙基环己烷、乙烯基甲苯、丁基苯、仲丁基苯、邻甲基异丙基苯、对甲基异丙基苯、乙酸己酯、戊酸丁酯、全氟己烷、2H,3H-全氟戊烷和全氟(2-甲基-3-戊酮)、HFC-4310mee、HFE-7100、HFO-1336mzzZ、SF-70、SF-10中至少一种。
本发明实施例1提供的冷冻干燥系统，通过机械式混合工质低温制冷单元(RC)实现物料的超低温速冻，真空冷冻干燥单元(S)实现物料的真空冷冻干燥，在机械式混合工质低温制冷单元(RC)和真空冷冻干燥单元(S)作用下能够加快速冻过程，提升速冻物料品质，减少冻干工艺周期及降低制冷能耗；同时，本发明提供的冷冻干燥系统采用冷热兼蓄模式和冷热兼用模式，采取冷热兼蓄并用的形式，并利用工业用电的峰谷电价差，夜间低谷电期间开启低温制冷机，蓄存高温区冷量和压缩热替代电加热提供干燥和解析过程需求的热量，同时利用低谷电，夜间环境温度低，制冷系统运行效率相对较高，实现节能省电。
实施例2
请参阅图2，为本发明实施例2提供的冷冻干燥系统的结构示意图，实施例1提供的冷冻干燥系统不同之处在于，本发明实施例2提供的冷冻干燥系统，还包括中温蓄冷器(10)、中温载冷剂循环泵(P3)、第一中温流量控制阀(V5)和第二中温流量控制阀(V6)；
所述中温蓄冷器(10)的中温载冷剂出口连接所述中温载冷剂循环泵(P3)的进口，所述中温载冷剂循环泵(P3)的出口连接所述第一中温流量控制阀(V5)的进口，所述第一中温流量控制阀(V5)的出口连接所述干燥室(8)的低温载冷剂进口，所述干燥室(8)的低温载冷剂出口还连接所述第二中温流量控制阀(V6)的进口，所述第一中温流量控制阀(V6)的出口连接所述中温蓄冷器(10)的中温载冷剂进口；
所述中温蓄冷器(10)制冷剂出口连接所述回热换热器(4)第一低压制冷剂进口，所述回热换热器(4)第一低压制冷剂出口连接所述中温蓄冷器(10)制冷剂进口；
本发明实施例2提供的所述冷冻干燥系统分为冷热兼蓄模式和冷热兼用模式，其中：
所述的冷热兼蓄模式在低谷电期间进行，运行方式如下：在所述冷冻干燥系统的预冻过程中，所述机械式混合工质低温制冷单元(RC)启动，所述低温载冷剂循环泵(P2)、第二低温流量控制阀(V3)开启，所述高温载热剂循环泵(P1)、所述高温载热剂流量控制阀(V1)、所述中温载冷剂循环泵(P3)、所述第一中温流量控制阀(V5)、所述第二中温流量控制阀(V6)和所述第一低温流量控制阀(V2)关闭，低温区一部分冷量用于干燥室内样品的预冻，富余的冷量蓄存在低温蓄冷器(6)中和中温蓄冷器(10)中，所述压缩机(1)排热蓄存在所述蓄热器(2)中；
在所述冷冻干燥系统的一次和二次干燥过程中，所述第二低温流量控制阀(V3)关闭，所述低温载冷剂循环泵(P2)、中温载冷剂循环泵(P3)、第一低温流量控制阀(V2)、真空阀(V4)、真空泵(9)、高温载热剂循环泵(P1)、所述第一中温流量控制阀(V5)、所述第二中温流量控制阀(V6)和高温载热剂流量控制阀(V1)开启，调节第一中温流量控制阀(V5)、所述第二中温流量控制阀(V6)传输低温区冷量和高温载热剂流量控制阀(V1)传输压缩机排气热来控制干燥室(8)内的一次干燥温度和二次干燥温度，低温区冷量还用于捕集室(7)的水汽捕集，富余的冷量续存在低温蓄冷器(6)中，压缩机富余的排热蓄存在蓄热器(2)中；
所述的冷热并用模式在用能高峰期进行，运行方式如下：所述机械式混合工质低温制冷单元(RC)关闭，在所述冷冻干燥系统的预冻过程中，所述低温载冷剂循环泵(P2)、第二低温流量控制阀(V3)开启，所述高温载热剂循环泵(P1)、所述高温载热剂流量控制阀(V1)、所述中温载冷剂循环泵(P3)、所述第一中温流量控制阀(V5)、所述第二中温流量控制阀(V6)和所述第一低温流量控制阀(V2)关闭，低温区一部分冷量用于干燥室内样品的预冻；
在所述冷冻干燥系统的一次和二次干燥过程中，所述第二低温流量控制阀(V3)关闭，所述低温载冷剂循环泵(P2)、中温载冷剂循环泵(P3)、第一低温流量控制阀(V2)、真空阀(V4)、真空泵(9)、高温载热剂循环泵(P1)、所述第一中温流量控制阀(V5)、所述第二中温流量控制阀(V6)和高温载热剂流量控制阀(V1)开启，调节第一中温流量控制阀(V5)、所述第二中温流量控制阀(V6)传输低温区冷量和高温载热剂流量控制阀(V1)传输压缩机排气热来控制干燥室(8)内的一次干燥温度和二次干燥温度，低温区冷量还用于捕集室(7)的水汽捕集，富余的冷量续存在低温蓄冷器(6)中，压缩机富余的排热蓄存在蓄热器(2)中。
本发明实施例2提供的冷冻干燥系统，通过机械式混合工质低温制冷单元(RC)实现物料的超低温速冻，真空冷冻干燥单元(S)实现物料的真空冷冻干燥，在机械式混合工质低温制冷单元(RC)和真空冷冻干燥单元(S)作用下能够加快速冻过程，提升速冻物料品质，减少冻干工艺周期及降低制冷能耗；同时，本发明提供的冷冻干燥系统采用冷热兼蓄模式和冷热兼用模式，采取冷热兼蓄并用的形式，并利用工业用电的峰谷电价差，夜间低谷电期间开启低温制冷机，蓄存高温区冷量和压缩热替代电加热提供干燥和解析过程需求的热量，同时利用低谷电，夜间环境温度低，制冷系统运行效率相对较高，实现节能省电。
实施例3
请参阅图3，为本发明实施例3提供的冷冻干燥系统的结构示意图，与实施例1提供的冷冻干燥系统不同之处在于，本发明实施例3提供的冷冻干燥系统还包括中温蓄冷器(10)、中温载冷剂循环泵(P3)和第一中温流量控制阀(V5)；
所述中温蓄冷器(10)的中温载冷剂出口连接所述中温载冷剂循环泵(P3)的进口，所述中温载冷剂循环泵(P3)的出口连接所述第一中温流量控制阀(V5)的进口，所述第一中温流量控制阀(V5)的出口连接所述干燥室(8)的中温载冷剂进口，所述干燥室(8)的中温载冷剂出口还连接所述中温蓄冷器(10)的中温载冷剂的进口；
所述中温蓄冷器(10)制冷剂出口连接所述回热换热器(4)第一低压制冷剂进口，所述回热换热器(4)第一低压制冷剂出口连接所述中温蓄冷器(10)制冷剂进口。
本发明实施例3提供的所述冷冻干燥系统分为冷热兼蓄模式和冷热兼用模式，其中：
所述的冷热兼蓄模式在低谷电期间进行，运行方式如下：在所述冷冻干燥系统的预冻过程中，所述机械式混合工质低温制冷单元(RC)启动，所述低温载冷剂循环泵(P2)、第二低温流量控制阀(V3)开启，所述高温载热剂循环泵(P1)、所述高温载热剂流量控制阀(V1)、所述中温载冷剂循环泵(P3)、所述第一中温流量控制阀(V5)和所述第一低温流量控制阀(V2)关闭，低温区一部分冷量用于干燥室内样品的预冻，富余的冷量蓄存在低温蓄冷器(6)中，中温区冷量蓄存在中温蓄冷器(10)中，所述压缩机(1)排热蓄存在所述蓄热器(2)中；
在所述冷冻干燥系统的一次和二次干燥过程中，所述第二低温流量控制阀(V3)关闭，所述低温载冷剂循环泵(P2)、中温载冷剂循环泵(P3)、第一低温流量控制阀(V2)、真空阀(V4)、真空泵(9)、高温载热剂循环泵(P1)、所述第一中温流量控制阀(V5)和高温载热剂流量控制阀(V1)开启，调节第一中温流量控制阀(V5)传输中温区冷量，调节高温载热剂流量控制阀(V1)传输压缩机排气热来控制干燥室(8)内的一次干燥温度和二次干燥温度，低温区冷量还用于捕集室(7)的水汽捕集，富余的冷量续存在低温蓄冷器(6)中，压缩机富余的排热蓄存在蓄热器(2)中；
所述的冷热并用模式在用能高峰期进行，运行方式如下：所述机械式混合工质低温制冷单元(RC)关闭，在所述冷冻干燥系统的预冻过程中，所述低温载冷剂循环泵(P2)、第二低温流量控制阀(V3)开启，所述高温载热剂循环泵(P1)、所述高温载热剂流量控制阀(V1)、所述中温载冷剂循环泵(P3)、所述第一中温流量控制阀(V5)和所述第一低温流量控制阀(V2)关闭，低温区一部分冷量用于干燥室内样品的预冻；
在所述冷冻干燥系统的一次和二次干燥过程中，所述第二低温流量控制阀(V3)关闭，所述低温载冷剂循环泵(P2)、中温载冷剂循环泵(P3)、第一低温流量控制阀(V2)、真空阀(V4)、真空泵(9)、高温载热剂循环泵(P1)、所述第一中温流量控制阀(V5)和高温载热剂流量控制阀(V1)开启，调节第一中温流量控制阀(V5)传输中温区冷量和高温载热剂流量控制阀(V1)传输压缩机排气热来控制干燥室(8)内的一次干燥温度和二次干燥温度，低温区冷量还用于捕集室(7)的水汽捕集，富余的冷量续存在低温蓄冷器(6)中，压缩机富余的排热蓄存在蓄热器(2)中；
本发明实施例3提供的冷冻干燥系统，通过机械式混合工质低温制冷单元(RC)实现物料的超低温速冻，真空冷冻干燥单元(S)实现物料的真空冷冻干燥，在机械式混合工质低温制冷单元(RC)和真空冷冻干燥单元(S)作用下能够加快速冻过程，提升速冻物料品质，减少冻干工艺周期及降低制冷能耗；同时，本发明提供的冷冻干燥系统采用冷热兼蓄模式和冷热兼用模式，采取冷热兼蓄并用的形式，并利用工业用电的峰谷电价差，夜间低谷电期间开启低温制冷机，蓄存高温区冷量和压缩热替代电加热提供干燥和解析过程需求的热量，同时利用低谷电，夜间环境温度低，制冷系统运行效率相对较高，实现节能省电。
当然本发明的冷冻干燥系统还可具有多种变换及改型，并不局限于上述实施方式的具体结构。总之，本发明的保护范围应包括那些对于本领域普通技术人员来说显而易见的变换或替代以及改型。
Claims (10)
1.一种冷冻干燥系统，其特征在于，包括：机械式混合工质低温制冷单元(RC)和真空冷冻干燥单元(S)；
所述的机械式混合工质低温制冷单元(RC)包括：压缩机(1)、蓄热器(2)、风冷冷凝器(3)、回热换热器(4)、节流阀(5)和低温蓄冷器(6)，所述的压缩机(1)的出口连接所述蓄热器(2)的进口，所述蓄热器(2)的出口连接所述风冷冷凝器(3)的进口，所述风冷冷凝器(3)的出口连接所述回热换热器(4)的高压进口，所述回热换热器(4)的高压出口连接所述节流阀(5)的进口，所述节流阀(5)的出口连接所述低温蓄冷器(6)的制冷剂进口，所述低温蓄冷器(6)的制冷剂出口连接所述回热换热器(4)的低压进口，所述回热换热器(4)的低压出口连接所述压缩机(1)的进口；
所述的真空冷冻干燥单元(S)包括干燥室(8)、捕集室(7)、真空阀门(V4)、真空泵(9)、高温载热剂循环泵(P1)、高温载热剂流量控制阀(V1)、低温载冷剂循环泵(P2)、第一低温流量控制阀(V2)和第二低温流量控制阀(V3)；所述干燥室(8)的真空出口连接所述捕集室(7)的真空进口，所述捕集室(7)的真空出口连接所述真空阀门(V4)的进口，所述真空阀门(V4)的出口连接所述真空泵(9)的进口，所述真空泵(9)的出口直接与大气相连；
所述干燥室(8)的高温载热剂出口连接所述蓄热器(2)的高温载热剂进口，所述蓄热器(2)的高温载热剂出口连接所述高温载热剂循环泵(P1)的进口，所述高温载热剂循环泵的(P1)的出口连接所述高温载热剂流量控制阀(V1)的进口，所述高温载热剂流量控制阀(V1)的进口连接所述干燥室(8)的高温载热剂进口；
所述干燥室(8)的低温载冷剂出口连接所述低温蓄冷器(6)的低温载冷剂进口，所述低温蓄冷器(6)的低温载冷剂出口连接所述低温载冷剂循环泵(P2)的进口，所述低温载冷剂循环泵(P2)的第一出口连接所述第一低温流量控制阀(V2)的进口，所述第一低温流量控制阀(V2)的出口连接所述干燥室(8)的低温载冷剂进口；
所述低温载冷剂循环泵(P2)的第二出口连接所述第二低温流量控制阀(V3)的进口，所述第二低温流量控制阀(V3)的出口连接所述捕集室(7)的低温载冷剂进口；所述捕集室(7)的低温载冷剂出口连接所述低温蓄冷器(6)的低温载冷剂进口；
所述冷冻干燥系统分为冷热兼蓄模式和冷热兼用模式，其中：
所述的冷热兼蓄模式在低谷电期间进行，运行方式如下：所述机械式混合工质低温制冷单元(RC)启动，在所述冷冻干燥系统的预冻过程中，所述低温载冷剂循环泵(P2)和第一低温流量控制阀(V2)开启，所述高温载热剂循环泵(P1)、所述第二低温流量控制阀(V3)关闭，低温区一部分冷量用于干燥室内样品的预冻，富余的冷量续存在低温蓄冷器(6)中，所述压缩机(1)排热蓄存在所述蓄热器(2)中；
在所述冷冻干燥系统的一次和二次干燥过程中，所述低温载冷剂循环泵(P2)、第一低温流量控制阀(V2)、第二低温流量控制阀(V3)、真空阀(V4)和真空泵(9)、高温载热剂循环泵(P1)和高温载热剂流量控制阀(V1)开启，调节第一低温流量控制阀(V2)传输低温区冷量和高温载热剂流量控制阀(V1)传输压缩机排气热来控制干燥室(8)内的一次和二次干燥温度，低温区冷量还用于捕集室(7)的水汽捕集，富余的冷量续存在低温蓄冷器(6)中，压缩机富余的排热蓄存在蓄热器(2)中；
所述的冷热并用模式在用能高峰期进行，运行方式如下：所述机械式混合工质低温制冷单元(RC)关闭，在所述冷冻干燥系统的预冻过程中，所述低温载冷剂循环泵(P2)和第一低温流量控制阀(V2)开启，所述高温载热剂循环泵(P1)、所述第二低温流量控制阀(V3)关闭，低温蓄冷器(6)内蓄存的冷量用于干燥室(8)内样品的预冻；
在所述冷冻干燥系统的一次和二次干燥过程中，所述低温载冷剂循环泵(P2)、第一低温流量控制阀(V2)、第二低温流量控制阀(V3)、真空阀(V4)和真空泵(9)、高温载热剂循环泵(P1)和高温载热剂流量控制阀(V1)开启，调节第一低温流量控制阀(V2)传输低温蓄冷器(6)冷量和高温载热剂流量控制阀(V1)传输蓄热器(2)热量来控制干燥室(8)内的一次和二次干燥温度，低温蓄冷器(6)内冷量还用于捕集室(7)的水汽捕集。
2.一种冷冻干燥系统，其特征在于，包括：机械式混合工质低温制冷单元(RC)和真空冷冻干燥单元(S)；
所述的机械式混合工质低温制冷单元(RC)包括：压缩机(1)、蓄热器(2)、风冷冷凝器(3)、回热换热器(4)、节流阀(5)和低温蓄冷器(6)，所述的压缩机(1)的出口连接所述蓄热器(2)的进口，所述蓄热器(2)的出口连接所述风冷冷凝器(3)的进口，所述风冷冷凝器(3)的出口连接所述回热换热器(4)的高压进口，所述回热换热器(4)的高压出口连接所述节流阀(5)的进口，所述节流阀(5)的出口连接所述低温蓄冷器(6)的制冷剂进口，所述低温蓄冷器(6)的制冷剂出口连接所述回热换热器(4)的低压进口，所述回热换热器(4)的低压出口连接所述压缩机(1)的进口；
所述的真空冷冻干燥单元(S)包括干燥室(8)、捕集室(7)、真空阀门(V4)、真空泵(9)、高温载热剂循环泵(P1)、高温载热剂流量控制阀(V1)、低温载冷剂循环泵(P2)、第一低温流量控制阀(V2)和第二低温流量控制阀(V3)；所述干燥室(8)的真空出口连接所述捕集室(7)的真空进口，所述捕集室(7)的真空出口连接所述真空阀门(V4)的进口，所述真空阀门(V4)的出口连接所述真空泵(9)的进口，所述真空泵(9)的出口直接与大气相连；
所述干燥室(8)的高温载热剂出口连接所述蓄热器(2)的高温载热剂进口，所述蓄热器(2)的高温载热剂出口连接所述高温载热剂循环泵(P1)的进口，所述高温载热剂循环泵的(P1)的出口连接所述高温载热剂流量控制阀(V1)的进口，所述高温载热剂流量控制阀(V1)的进口连接所述干燥室(8)的高温载热剂进口；
所述干燥室(8)的低温载冷剂出口连接所述低温蓄冷器(6)的低温载冷剂进口，所述低温蓄冷器(6)的低温载冷剂出口连接所述低温载冷剂循环泵(P2)的进口，所述低温载冷剂循环泵(P2)的第一出口连接所述第一低温流量控制阀(V2)的进口，所述第一低温流量控制阀(V2)的出口连接所述干燥室(8)的低温载冷剂进口；
所述低温载冷剂循环泵(P2)的第二出口连接所述第二低温流量控制阀(V3)的进口，所述第二低温流量控制阀(V3)的出口连接所述捕集室(7)的低温载冷剂进口；所述捕集室(7)的低温载冷剂出口连接所述低温蓄冷器(6)的低温载冷剂进口；
所述冷冻干燥系统还包括中温蓄冷器(10)、中温载冷剂循环泵(P3)、第一中温流量控制阀(V5)和第二中温流量控制阀(V6)；
所述中温蓄冷器(10)的中温载冷剂出口连接所述中温载冷剂循环泵(P3)的进口，所述中温载冷剂循环泵(P3)的出口连接所述第一中温流量控制阀(V5)的进口，所述第一中温流量控制阀(V5)的出口连接所述干燥室(8)的低温载冷剂进口，所述干燥室(8)的低温载冷剂出口还连接所述第二中温流量控制阀(V6)的进口，所述第一中温流量控制阀(V6)的出口连接所述中温蓄冷器(10)的中温载冷剂进口；
所述中温蓄冷器(10)制冷剂出口连接所述回热换热器(4)第一低压制冷剂进口，所述回热换热器(4)第一低压制冷剂出口连接所述中温蓄冷器(10)制冷剂进口；
所述冷冻干燥系统分为冷热兼蓄模式和冷热兼用模式，其中：
所述的冷热兼蓄模式在低谷电期间进行，运行方式如下：在所述冷冻干燥系统的预冻过程中，所述机械式混合工质低温制冷单元(RC)启动，所述低温载冷剂循环泵(P2)、第一低温流量控制阀(V2)开启，所述高温载热剂循环泵(P1)、所述高温载热剂流量控制阀(V1)、所述中温载冷剂循环泵(P3)、所述第一中温流量控制阀(V5)、所述第二中温流量控制阀(V6)和所述第二低温流量控制阀(V3)关闭，低温区一部分冷量用于干燥室内样品的预冻，富余的冷量蓄存在低温蓄冷器(6)中和中温蓄冷器(10)中，所述压缩机(1)排热蓄存在所述蓄热器(2)中；
在所述冷冻干燥系统的一次和二次干燥过程中，所述第二低温流量控制阀(V3)关闭，所述低温载冷剂循环泵(P2)、中温载冷剂循环泵(P3)、第一低温流量控制阀(V2)、真空阀(V4)、真空泵(9)、高温载热剂循环泵(P1)、所述第一中温流量控制阀(V5)、所述第二中温流量控制阀(V6)和高温载热剂流量控制阀(V1)开启，调节第一中温流量控制阀(V5)、所述第二中温流量控制阀(V6)传输低温区冷量和高温载热剂流量控制阀(V1)传输压缩机排气热来控制干燥室(8)内的一次干燥温度和二次干燥温度，低温区冷量还用于捕集室(7)的水汽捕集，富余的冷量续存在低温蓄冷器(6)中，压缩机富余的排热蓄存在蓄热器(2)中；
所述的冷热并用模式在用能高峰期进行，运行方式如下：所述机械式混合工质低温制冷单元(RC)关闭，在所述冷冻干燥系统的预冻过程中，所述低温载冷剂循环泵(P2)、第一低温流量控制阀(V2)开启，所述高温载热剂循环泵(P1)、所述高温载热剂流量控制阀(V1)、所述中温载冷剂循环泵(P3)、所述第一中温流量控制阀(V5)、所述第二中温流量控制阀(V6)和所述第二低温流量控制阀(V3)关闭，低温区一部分冷量用于干燥室内样品的预冻；
在所述冷冻干燥系统的一次和二次干燥过程中，所述第二低温流量控制阀(V3)开启，所述低温载冷剂循环泵(P2)、中温载冷剂循环泵(P3)、第一低温流量控制阀(V2)、真空阀(V4)、真空泵(9)、高温载热剂循环泵(P1)、所述第一中温流量控制阀(V5)、所述第二中温流量控制阀(V6)和高温载热剂流量控制阀(V1)开启，调节第一中温流量控制阀(V5)、所述第二中温流量控制阀(V6)传输低温区冷量和高温载热剂流量控制阀(V1)传输压缩机排气热来控制干燥室(8)内的一次干燥温度和二次干燥温度，低温区冷量还用于捕集室(7)的水汽捕集，富余的冷量续存在低温蓄冷器(6)中，压缩机富余的排热蓄存在蓄热器(2)中。
3.一种冷冻干燥系统，其特征在于，包括：机械式混合工质低温制冷单元(RC)和真空冷冻干燥单元(S)；
所述的机械式混合工质低温制冷单元(RC)包括：压缩机(1)、蓄热器(2)、风冷冷凝器(3)、回热换热器(4)、节流阀(5)和低温蓄冷器(6)，所述的压缩机(1)的出口连接所述蓄热器(2)的进口，所述蓄热器(2)的出口连接所述风冷冷凝器(3)的进口，所述风冷冷凝器(3)的出口连接所述回热换热器(4)的高压进口，所述回热换热器(4)的高压出口连接所述节流阀(5)的进口，所述节流阀(5)的出口连接所述低温蓄冷器(6)的制冷剂进口，所述低温蓄冷器(6)的制冷剂出口连接所述回热换热器(4)的低压进口，所述回热换热器(4)的低压出口连接所述压缩机(1)的进口；
所述的真空冷冻干燥单元(S)包括干燥室(8)、捕集室(7)、真空阀门(V4)、真空泵(9)、高温载热剂循环泵(P1)、高温载热剂流量控制阀(V1)、低温载冷剂循环泵(P2)、第一低温流量控制阀(V2)和第二低温流量控制阀(V3)；所述干燥室(8)的真空出口连接所述捕集室(7)的真空进口，所述捕集室(7)的真空出口连接所述真空阀门(V4)的进口，所述真空阀门(V4)的出口连接所述真空泵(9)的进口，所述真空泵(9)的出口直接与大气相连；
所述干燥室(8)的高温载热剂出口连接所述蓄热器(2)的高温载热剂进口，所述蓄热器(2)的高温载热剂出口连接所述高温载热剂循环泵(P1)的进口，所述高温载热剂循环泵的(P1)的出口连接所述高温载热剂流量控制阀(V1)的进口，所述高温载热剂流量控制阀(V1)的进口连接所述干燥室(8)的高温载热剂进口；
所述干燥室(8)的低温载冷剂出口连接所述低温蓄冷器(6)的低温载冷剂进口，所述低温蓄冷器(6)的低温载冷剂出口连接所述低温载冷剂循环泵(P2)的进口，所述低温载冷剂循环泵(P2)的第一出口连接所述第一低温流量控制阀(V2)的进口，所述第一低温流量控制阀(V2)的出口连接所述干燥室(8)的低温载冷剂进口；
所述低温载冷剂循环泵(P2)的第二出口连接所述第二低温流量控制阀(V3)的进口，所述第二低温流量控制阀(V3)的出口连接所述捕集室(7)的低温载冷剂进口；所述捕集室(7)的低温载冷剂出口连接所述低温蓄冷器(6)的低温载冷剂进口；
所述冷冻干燥系统还包括中温蓄冷器(10)、中温载冷剂循环泵(P3)和第一中温流量控制阀(V5)；
所述中温蓄冷器(10)的中温载冷剂出口连接所述中温载冷剂循环泵(P3)的进口，所述中温载冷剂循环泵(P3)的出口连接所述第一中温流量控制阀(V5)的进口，所述第一中温流量控制阀(V5)的出口连接所述干燥室(8)的中温载冷剂进口，所述干燥室(8)的中温载冷剂出口还连接所述中温蓄冷器(10)的中温载冷剂的进口；
所述中温蓄冷器(10)制冷剂出口连接所述回热换热器(4)第一低压制冷剂进口，所述回热换热器(4)第一低压制冷剂出口连接所述中温蓄冷器(10)制冷剂进口；
所述冷冻干燥系统分为冷热兼蓄模式和冷热兼用模式，其中：
所述的冷热兼蓄模式在低谷电期间进行，运行方式如下：在所述冷冻干燥系统的预冻过程中，所述机械式混合工质低温制冷单元(RC)启动，所述低温载冷剂循环泵(P2)、第一低温流量控制阀(V2)开启，所述高温载热剂循环泵(P1)、所述高温载热剂流量控制阀(V1)、所述中温载冷剂循环泵(P3)、所述第一中温流量控制阀(V5)和所述第二低温流量控制阀(V3)关闭，低温区一部分冷量用于干燥室内样品的预冻，富余的冷量蓄存在低温蓄冷器(6)中，中温区冷量蓄存在中温蓄冷器(10)中，所述压缩机(1)排热蓄存在所述蓄热器(2)中；
在所述冷冻干燥系统的一次和二次干燥过程中，所述第二低温流量控制阀(V3)关闭，所述低温载冷剂循环泵(P2)、中温载冷剂循环泵(P3)、第一低温流量控制阀(V2)、真空阀(V4)、真空泵(9)、高温载热剂循环泵(P1)、所述第一中温流量控制阀(V5)和高温载热剂流量控制阀(V1)开启，调节第一中温流量控制阀(V5)传输中温区冷量，调节高温载热剂流量控制阀(V1)传输压缩机排气热来控制干燥室(8)内的一次干燥温度和二次干燥温度，低温区冷量还用于捕集室(7)的水汽捕集，富余的冷量续存在低温蓄冷器(6)中，压缩机富余的排热蓄存在蓄热器(2)中；
所述的冷热并用模式在用能高峰期进行，运行方式如下：所述机械式混合工质低温制冷单元(RC)关闭，在所述冷冻干燥系统的预冻过程中，所述低温载冷剂循环泵(P2)、第一低温流量控制阀(V2)开启，所述高温载热剂循环泵(P1)、所述高温载热剂流量控制阀(V1)、所述中温载冷剂循环泵(P3)、所述第一中温流量控制阀(V5)和所述第二低温流量控制阀(V3)关闭，低温区一部分冷量用于干燥室内样品的预冻；
在所述冷冻干燥系统的一次和二次干燥过程中，所述第二低温流量控制阀(V3)开启，所述低温载冷剂循环泵(P2)、中温载冷剂循环泵(P3)、第一低温流量控制阀(V2)、真空阀(V4)、真空泵(9)、高温载热剂循环泵(P1)、所述第一中温流量控制阀(V5)和高温载热剂流量控制阀(V1)开启，调节第一中温流量控制阀(V5)传输中温区冷量和高温载热剂流量控制阀(V1)传输压缩机排气热来控制干燥室(8)内的一次干燥温度和二次干燥温度，低温区冷量还用于捕集室(7)的水汽捕集，富余的冷量续存在低温蓄冷器(6)中，压缩机富余的排热蓄存在蓄热器(2)中。
4.如权利要求1或2或3所述的冷冻干燥系统，其特征在于，所述高温蓄热器中采用的材料包括非相变材料或相变材料，所述非相变材料为金属材料，所述相变材料为相变温度在20℃～80℃的相变材料，所述20℃～80℃的相变材料包括Na2SO4·10H2O、CH3COONa·3H2O、CaCl2·6H2O、Na2HPO4·10H2O、CaCl2·6H2O/CaBr2·6H2O、CaCl2/MgCl2·6H2O、CaCl2·6H2O/MgCl2·6H2O、Mg(NO3)3·6H2O/Ca(NO3)·4H2O、CaCl2/NaCl/KCl/H2O、Mg(NO3)3·6H2O/NH4NO3、月桂酸、硬脂酸、正癸酸、十二酸、十四酸、十六酸、十八酸、石蜡中的至少一种。
5.如权利要求2或3所述的冷冻干燥系统，其特征在于，所述中温蓄冷器中采用的材料包括非相变材料或相变材料，所述非相变材料为金属材料，所述相变材料为相变温度在-20℃～-40℃的相变材料，所述-20℃～-40℃的相变材料包括甲酸钠溶液、苯酸钠溶液、乙酸钾溶液、乙酸钠溶液、乙酸铵溶液、碳酰胺溶液、氯化镁溶液、氯化钠溶液、氯化钾溶液、Ethylene glycol中的至少一种。
6.如权利要求1或2或3所述的冷冻干燥系统，其特征在于，所述低温蓄冷器中采用的材料包括非相变材料或相变材料，所述非相变材料为金属材料，所述相变材料为相变温度在-60℃～-180℃的相变材料，所述-60℃～-180℃的相变材料包括八甲基三硅氧烷、十甲基四硅氧烷、十二甲基五硅氧烷、十四甲基六硅氧烷、正丙基环己烷、乙烯基甲苯、丁基苯、仲丁基苯、邻甲基异丙基苯、对甲基异丙基苯、乙酸己酯、戊酸丁酯、全氟己烷、2H,3H-全氟戊烷、全氟(2-甲基-3-戊酮)、HFC-4310mee、HFE-7100、HFO-1336mzzZ、SF-70、SF-10中的至少一种。
7.如权利要求4所述的冷冻干燥系统，其特征在于，所述金属材料包括不锈钢或铝。
8.如权利要求1或2或3所述的冷冻干燥系统，其特征在于，所述高温载热剂包括水、酒精中至少一种。
9.如权利要求2或3所述的冷冻干燥系统，其特征在于，所述中温载冷剂包括酒精、乙二醇溶液、甲酸钠溶液、苯酸钠溶液、乙酸钾溶液、乙酸钠溶液、乙酸铵溶液、碳酰胺溶液、氯化镁溶液、氯化钠溶液、氯化钾溶液、Ethylene glycol中至少一种。
10.如权利要求1或2或3所述的冷冻干燥系统，其特征在于，所述低温载冷剂包括八甲基三硅氧烷、十甲基四硅氧烷、十二甲基五硅氧烷、十四甲基六硅氧烷、正丙基环己烷、乙烯基甲苯、丁基苯、仲丁基苯、邻甲基异丙基苯、对甲基异丙基苯、乙酸己酯、戊酸丁酯、全氟己烷、2H,3H-全氟戊烷和全氟(2-甲基-3-戊酮)、HFC-4310mee、HFE-7100、HFO-1336mzzZ、SF-70、SF-10中至少一种。
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