CN202582135U - 一种冻干机的节能系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种冻干机的节能系统，它是在现有的含有制冷系统、融霜系统、热媒循环系统和蒸汽排放系统的冻干机的基础上，采用一个含有储水箱(22)、蒸汽排出换热器(23)、压缩机高温换热器(26)、储热循环泵(25)等部件的储热系统，该储热系统与制冷系统相连，吸收制冷压缩机排出的热量，与融霜系统相连，将热量提供给融霜系统用于融霜，与热媒循环系统相连，将热量提供给热媒循环系统用于加热，与蒸汽排放系统相连，吸收蒸汽排放系统排放的蒸汽，从而实现对冻干机的余热进行回收和利用。本实用新型大大地节约了能源，降低了物品的冻干成本，其结构设计合理，使用方便。

Description

一种冻干机的节能系统

技术领域

本实用新型涉及一种冻干机，特别是一种冻干机的节能系统，该系统能对冻干机运行中需要排放的热量即余热进行回收和利用。

背景技术

真空冷冻干燥的工艺特点就是将冷冻成固态的物品在真空环境下，升华掉物品中的水份而最终使物品干燥，而升华的水份，转移到冷阱盘管上重新凝华为冰。这一特点决定了：冻干机为冷冻物品或凝华水份必须配置相应的制冷压缩机，而制冷压缩机在运行中必然持续排出大量的热量，而冷阱盘管上所凝华的冰也必然需要大量的热量来融化后排放掉；同时，现有的冻干机根据需求，很多都具有热媒循环系统和在位蒸汽灭菌功能，而热媒循环系统在必要时需要加热，在位蒸汽灭菌运行中或结束后又需要排出大量的蒸汽。

目前，国内外常用的冻干机有多种，而目前应用更广泛的冻干机则是含有制冷系统、融霜系统、热媒循环系统及蒸汽排放系统的冻干机，其制冷系统主要含有制冷压缩机、冷凝器、节流阀、冷阱盘管，融霜系统主要含有融霜阀、冷阱及冷阱排出阀，其热媒循环系统主要含有循环泵、电加热器、制冷换热器、搁板、储液器，蒸汽排放系统主要含有箱体、冷阱、及箱蒸汽排出阀、阱蒸汽排出阀。

冻干机制冷系统中压缩机排出的是含有很高热量的高温高压蒸汽，通过冷凝器将热量排掉；热媒循环系统在需要升温或补充热量时，通过电加热器进行加热；蒸汽排放系统在需要排出蒸汽时，打开箱蒸汽排出阀和阱蒸汽排出阀，将蒸汽排放；冻干机冷阱需要融霜时，打开融霜系统的融霜阀，向冷阱内放入融霜水或融霜蒸汽，将冷阱盘管上的冰溶解，最后通过冷阱排出阀将冷阱内的水排出冷阱。

冻干机在冷冻干燥过程中，冷阱需要连续捕捉升华产生水蒸气，所以制冷压缩机始终连续运行，直至干燥过程结束；制冷压缩机的排气热量始终通过冷凝器向外排放，该热量没有被利用而白白浪费；冷阱捕获的冰在每个冻干批次后都需要融冰，融冰又需要大量的高温的融霜水或融霜蒸汽；热媒循环系统由于升华干燥需要不断地吸收热量，所以，物品升华干燥从开始直至干燥结束，升华所需要的热量均由热媒循环系统的电加热器提供；蒸汽灭菌后，冻干机箱、阱内大量的高温蒸汽也被直接排放。这种运行的结果是：一方面，制冷压缩机的排气热量以及蒸汽消毒后的蒸汽热量被全部浪费；另一方面，制备融霜水或融霜蒸汽以及为升华提供必要的热量的电加热器又要大量消耗能源；冻干机过大的能源消耗造成了冻干物品的冻干成本过高和能源的严重浪费。

发明内容

为克服现有的冻干机能耗过高且能源浪费严重的不足，本实用新型提供一种冻干机的节能系统，冻干机采用该系统不仅能够稳定吸收、储存冻干机运行过程中各系统排出的热量，而且还能将该热量应用于冻干机运行过程中需要提供热量的各个系统中，从而减少能源损耗，降低冻干成本。

为实现本实用新型的上述目的，所采用的技术方案是：一种冻干机的节能系统，包括含有制冷压缩机、冷凝器、节流阀及冷阱盘管的制冷系统，含有融霜阀、冷阱及冷阱排出阀的融霜系统，含有循环泵、电加热器、制冷换热器、搁板及储液器的热媒循环系统及含有箱体、冷阱、箱蒸汽排出阀及阱蒸汽排出阀的蒸汽排放系统，其特征是采用一个储热系统，该储热系统含有通过管道相接的储水箱、压缩机高温换热器、储热循环泵，储热循环泵既与压缩机高温换热器相连接，又与储水箱相连接，压缩机高温换热器与储水箱相连接；储热系统通过压缩机高温换热器与制冷系统的冷凝器及制冷压缩机相连接；储热系统的储水箱通过余热利用循环泵与融霜系统的融霜阀相连接，在储水箱与融霜系统的冷阱、冷阱排出阀之间设有融霜水回收阀，融霜水回收阀与储水箱之间设有融霜水回收泵；在热媒循环系统的电加热器和制冷换热器之间设一旁通阀，由隔离阀和热媒加热换热器串联而成的热媒加热回路与该旁通阀形成事实上的并联，同时，该热媒加热换热器的加热侧入口还连接一供热阀，热媒加热换热器的加热侧出口与储水箱相连接，热媒加热换热器的加热侧入口通过供热阀、余热利用循环泵与储热系统的储水箱相连接；在储水箱内安装一蒸汽排出换热器，储热系统通过蒸汽排出换热器与蒸汽排放系统的箱蒸汽排出阀及阱蒸汽排出阀相连接。

冻干机安装本实用新型的节能系统，不仅能够稳定吸收、储存冻干机制冷系统中制冷压缩机的排气热量，存储蒸汽排放系统中冻干机蒸汽灭菌后所排出蒸汽的热量，而且能将吸收、储存的热量应用于融霜系统的冷阱除霜及对热媒循环系统的热媒进行加热。本实用新型充分利用了冻干机运行过程中排放的热量，使其自身达到了废物再利用的效果，大大地节约了能源，降低了物品的冻干成本，其结构设计合理，使用方便。

附图说明

图1为本实用新型最佳实施例的原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施的例子对本实用新型做进一步详细的描述。

从图1给出的本实用新型的实施例的原理示意图中可以看出，它是在含有(含有制冷压缩机1、冷凝器2、节流阀3、冷阱盘管5的)制冷系统、(含有融霜阀21、冷阱8及冷阱排出阀7的)融霜系统、(含有循环泵12、电加热器13、制冷换热器18、搁板10、储液器11的)热媒循环系统及(含有箱体9、冷阱8、箱蒸汽排出阀19、阱蒸汽排出阀20的)蒸汽排放系统的冻干机中，采用一个储热系统，该储热系统含有通过管道连接的储水箱22、储热循环泵25、压缩机高温换热器26，储热循环泵25既与压缩机高温换热器26相连接，又与储水箱22相连接，压缩机高温换热器26与储水箱22相连接；储热系统通过压缩机高温换热器26与制冷系统的冷凝器2及制冷压缩机1相连接，压缩机高温换热器26内的融霜水吸收制冷压缩机1排出的热量后，通过管道进入储水箱22内；余热利用循环泵24的进水口与储水箱22相连接，余热利用循环泵24的出水口与融霜阀21相连接，采用余热利用循环泵24从储热系统的储水箱22中直接泵水应用于融霜系统的冷阱8中，储热系统内的热融霜水通过余热利用循环泵24及融霜阀21进入融霜系统内，在储水箱22与融霜系统的冷阱8、冷阱排出阀7之间设有融霜水回收阀6及融霜水回收泵4，储水箱22通过融霜水回收阀6及融霜水回收泵4回收融霜系统排出的冷水；热媒循环系统的电加热器13和制冷换热器18之间设有旁通阀14，二者通过旁通阀14相连，由隔离阀15和热媒加热换热器16串连而成的热媒加热回路与旁通阀14形成事实上的并联，热媒加热换热器16的受热侧出口与制冷换热器18入口相连接，同时，热媒加热换热器16的加热侧入口连接一供热阀17，热媒加热换热器16的加热侧出口与储水箱22相连接，热媒加热换热器16的加热侧入口通过供热阀17、余热利用循环泵24与储水箱22相连接，采用余热利用循环泵24从储热系统的储水箱22中直接泵水应用于热媒循环系统中；在储水箱22内融霜水的较低水位处，安装一蒸汽排出换热器23，储热系统通过蒸汽排出换热器23与蒸汽排放系统的箱蒸汽排出阀19及阱蒸汽排出阀20相连接，储热系统回收蒸汽排放系统排出的蒸汽。图中的a口和b口分别是通向热媒循环系统制冷换热器18的制冷回路的供液口和回气口。

本实用新型的使用方法为：当制冷压缩机1运转且储热系统内融霜水的温度低于制冷压缩机1排气温度时，开启储热系统的储热循环泵25，融霜水在储热循环泵25的作用下，利用储热系统的压缩机高温换热器26连续吸收、储存制冷系统中的制冷压缩机1的排气热量后，通过管道回到储水箱22内；当冷阱需要除霜时，开启余热利用循环泵24，同时，控制融霜系统的融霜阀21，使融霜水进入冷阱8并喷洒在冷阱盘管5上，当冷阱内融霜水水位到达设定的融霜水回收最低水位时，控制融霜水回收阀6和融霜水回收泵4，将冷阱内的融霜水泵回储水箱22，这样使融霜水在融霜系统和储热系统内循环进行融霜，完成融霜后，关闭融霜阀21及余热利用循环泵24，融霜水回收泵4因冷阱8内残留的除霜水延时关闭，打开冷阱排出阀7，将融霜水回收泵4及融霜水回收管道内残余的融霜水排空后，各相关阀关闭完成融霜；当热媒循环系统内的搁板10需要控制温度，同时搁板10温度低于储水箱22内部融霜水温度时，启动余热利用循环泵24，使融霜水进入备用加热状态，通过对旁通阀14、隔离阀15的开度控制，以切换热媒加热换热器16在热媒循环系统中的作用大小，并使热媒加热换热器16受热侧内的热媒始终处于流动状态，当搁板10需要加热时，控制供热阀17的开闭来为热媒循环系统提供所需的热量，停止加热时关闭供热阀17；当蒸汽排放系统需要排出蒸汽时，开启蒸汽排放系统的箱蒸汽排出阀19及阱蒸汽排出阀20，储水箱22内的融霜水通过蒸汽排出换热器23吸收并储存蒸汽的热量。

本实用新型所述的水压调节阀为一市场上购得的水压调节单向阀，其作用是使压缩机储热循环泵与水压调节阀之间管道内的融霜水保持在所需的水压上。

按照本实用新型，除了可广泛应用到冻干机的生产中，还可以对现有的冻干机进行技术改造，以达到节能增效的目的。

Claims (1)

1.一种冻干机的节能系统，包括含有制冷压缩机(1)、冷凝器(2)、节流阀(3)及冷阱盘管(5)的制冷系统，含有融霜阀(21)、冷阱(8)及冷阱排出阀(7)的融霜系统，还包括含有循环泵(12)、电加热器(13)、制冷换热器(18)、搁板(10)及储液器(11)的热媒循环系统和含有箱体(9)、冷阱(8)、箱蒸汽排出阀(19)及阱蒸汽排出阀(20)中的蒸汽排放系统，其特征是采用一个储热系统，该储热系统含有通过管道相接的储水箱(22)、压缩机高温换热器(26)、储热循环泵(25)，储热循环泵(25)既与压缩机高温换热器(26)相连接，又与储水箱(22)相连接，压缩机高温换热器(26)也与储水箱(22)相连接；储热系统通过压缩机高温换热器(26)与制冷系统的冷凝器(2)及制冷压缩机(1)相连接；储热系统的储水箱(22)通过余热利用循环泵(24)与融霜系统的融霜阀(21)相连接，在储水箱(22)与融霜系统的冷阱(8)、冷阱排出阀(7)之间设有融霜水回收阀(6)，融霜水回收阀(6)与储水箱(22)之间设有融霜水回收泵(4)；在热媒循环系统的电加热器(13)和制冷换热器(18)之间设一旁通阀(14)，由隔离阀(15)和热媒加热换热器(16)串联而成的热媒加热回路与旁通阀(14)形成事实上的并联，热媒加热换热器(16)的加热侧入口连接有供热阀(17)，热媒加热换热器(16)的加热侧出口与储水箱(22)相连接，热媒加热换热器的加热侧入口通过供热阀(17)、余热利用循环泵(24)与储水箱(22)相连接；在储水箱(22)内安装一蒸汽排出换热器(23)，储热系统通过蒸汽排出换热器(23)与蒸汽排放系统的箱蒸汽排出阀(19)及阱蒸汽排出阀(20)相连接。

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