CN102764569A - 蓄能型冷冻式干燥机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种蓄能型冷冻式干燥机，它包括箱体（H），该箱体设置有压缩空气入口（I）、压缩空气出口（J）、排水口，其特征在于：箱体内置有预冷器（A）、铝板翅式预冷回热器（B）、铝板翅式蒸发器（C）、及汽水分离器（E），预冷器（A）、铝板翅式预冷回热器（B）、铝板翅式蒸发器（C）、及汽水分离器（E）均外接电子排水器（F），电子排水器（F）接排水口；蓄能池（D）上设温度传感器（b）与控制器（a）连接，蓄能池（D）内装有20％的乙二醇蓄能液，铝板翅式蒸发器（C）沉浸在蓄能液当中，乙二醇蓄能液通过循环泵（G）进行循环；制冷压缩机（1）与冷凝器（2）、干燥过滤器（3）、自动膨胀阀（4）、铝板翅式蒸发器（C）依次相连通。该设备传热效率高，结构紧凑，节约能耗并且露点稳定。

Description

蓄能型冷冻式干燥机

技术领域

本发明涉及一种冷冻干燥装置，尤其是一种蓄能型冷冻式干燥机。

背景技术

从空压机出来的压缩空气是一种不干净的气体，其中混有多种杂质（包括固体微粒、水、油等）会对生产过程及产品质量带来危害，所以对压缩空气进行净化和干燥处理在产业方面是必须的，因而冷干机应运而生。在冷干机的使用领域中，基本上没有任何一个用户所使用的冷干机始终处于满负荷工作状态，而制冷功率则是预先定额匹配好的，所以总会产生过剩的能量。要保证压力露点波动范围不至于太大，把过剩的能量重新利用起来，采用蓄能***的蓄能式冷干机能够很好的达到这一目的。

发明内容

本发明要解决上述现有技术的缺点，提供一种蓄能型冷冻式干燥机。

本发明解决其技术问题采用的技术方案：

一种蓄能型冷冻式干燥机，它包括箱体，该箱体设置有压缩空气入口、压缩空气出口、排水口，其中，箱体内置有预冷器、铝板翅式预冷回热器、铝板翅式蒸发器、及汽水分离器，预冷器、铝板翅式预冷回热器、铝板翅式蒸发器、及汽水分离器均外接电子排水器，电子排水器接排水口；蓄能池上设温度传感器与控制器连接，蓄能池内装有20％的乙二醇蓄能液，铝板翅式蒸发器沉浸在蓄能液当中，乙二醇蓄能液通过循环泵进行循环；制冷压缩机与冷凝器、干燥过滤器、自动膨胀阀、铝板翅式蒸发器依次相连通。

蓄能型冷冻式干燥机通过箱体内置一个装有20％的乙二醇蓄能液的蓄能池，铝板翅式蒸发器沉浸在蓄能液当中，蓄能液通过循环泵进行循环以保持温度平衡。设备运行中，当运行负荷偏低时，多余的冷量通过铝板翅式蒸发器与蓄能池中的蓄能液进行热交换，将多余的冷量储存在蓄能液中，从而不造成能量浪费。当蓄能液储存的冷量到一定程度时，制冷压缩机将停机，此时蒸发器中所需冷量由蓄能液提供。通过这种方式，蓄能型冷冻式干燥机将普通冷干机由旁通阀旁通掉的冷量重新利用起来，达到节约能耗的目的。

附图说明

图1是本发明的***工艺流程示意图。

附图标记说明：预冷器（A），板翅式预冷回热器（B），板翅式蒸发器（C），蓄能池（D），汽水分离器（E），电子排水器（F），蓄能液循环泵（G），箱体（H），压缩空气入口（I），压缩空气出口（J），制冷压缩机（1），冷凝器（2），干燥过滤器（3），热力膨胀阀（4），高压控制器（5），高低压控制器（6），控制器（a），温度传感器（b）。

具体实施方式

下面结合附图1及实施例对本发明作进一步说明： 

蓄能型冷冻式干燥机，它包括箱体（H），该箱体设置有压缩空气入口（I）、压缩空气出口（J）、排水口。箱体内置有预冷器（A）、铝板翅式预冷回热器（B）、铝板翅式蒸发器（C）、及汽水分离器（E），均外接电子排水器（F），电子排水器接排水口。蓄能池（D）中装有20％的乙二醇蓄能液，铝板翅式蒸发器（C）沉浸在蓄能液当中，蓄能液通过循环泵（G）进行循环。压缩空气入口（I）依次与预冷器（A）、铝板翅式预冷回热器（B）、铝板翅式蒸发器（C）、汽水分离器（D）、铝板翅式预冷回热器（B）、压缩空气出口（J）依次连通。制冷压缩机（1）排气口依次与冷凝器（2）、干燥过滤器（3）、自动膨胀阀（4）、铝板翅式蒸发器（C）、制冷压缩机（1）吸气口依次相连通。冷媒高压部份设有高压控制器（5），冷媒高压、低压部份设有高低压控制器（6）。

制冷***中不设旁通阀；设备运行时，当运行负荷低于制冷压缩机（1）所产生的制冷量，多余的冷量通过铝板翅式蒸发器（C）与蓄能池（D）中的蓄能液进行热交换，通过降低蓄能液的温度将多余的冷量储存在蓄能液中。

当蓄能池（D）中的蓄能液的冷量储存到一定程度的时候，控制器（a）控制制冷压缩机（1）停机，然后通过温度较低的蓄能液在铝板翅式蒸发器（C）里与进入蒸发器的压缩空气进行热交换，将压缩空气的温度降至要求的露点温度以下，析出并除去压缩空气中的水；在此期间，制冷压缩机（1）不消耗电能；当蓄能池（D）中的蓄能液的冷量消耗到一定程度的时候，制冷压缩机（1）重新开启。

蓄能池（D）中设有温度传感器，当蓄能池（D）中的蓄能液温度低于2℃时，控制器（a）控制制冷压缩机（1）停机，保证进入蒸发器的压缩空气在0℃以上，以防止蒸发器冰赌；当蓄能液温度高于6℃时，控制器（a）控制制冷压缩机（1）重新启动，保证压缩空气的压力露点温度不高于8℃；从而保证压缩空气的露点在0—8度之间。

铝板翅式预冷回热器（B）设有多通道，该铝板翅式预冷回热器（B）设有电子排水器（F）接排水口。

铝板翅式蒸发器（C）设有多通道，该铝板翅式蒸发器（C）设有电子排水器（F）接排水口。

在蒸发器制冷剂进口前设置热力膨胀阀（4），能根据负荷的变化自动调节流入蒸发器的制冷剂流量。

在冷媒高压部份设有高压控制器（5）。

在冷媒高压、低压部份设有低压控制器（6）。

其工作原理

本发明是根据水的饱和蒸气压力和温度之间的对应关系，利用制冷装置使压缩空气冷却到一定的露点温度，析出所含的水份，通过汽水分离器与电子排水器将水排出，从而使压缩空气得到干燥。

压缩空气中水蒸气的量是由压缩空气的温度决定的：在保持压缩空气压力基本不变的情况下，降低压缩空气的温度可减少压缩空气中的水蒸气含量，而多余的水蒸气会凝结成液体。冷冻式干燥机就是利用这一原理采用制冷技术干燥压缩空气的，因此冷冻式干燥机具有制冷***。

冷冻式干燥机的制冷***属于压缩式制冷，由制冷压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀等四个基本部件组成。它们之间用管道依次连接，形成一个密闭的***，制冷剂在***中不断地循环流动，发生状态变化并与压缩空气和冷却介质进行热量交换。制冷压缩机将蒸发器内的低压低温制冷剂吸入压缩机汽缸内，制冷剂蒸汽经过压缩，压力、温度同时升高；高压高温的制冷剂蒸汽被压至冷凝器，在冷凝器内，温度较高的制冷剂蒸汽与温度比较低的空气进行热交换，制冷剂的热量被空气带走而冷凝下来，制冷剂蒸汽变成了液体。这部分液体再被输送至膨胀阀，经过膨胀阀节流成了低温低压的液体并进入蒸发器；在蒸发器内低温、低压的制冷剂液体吸收压缩空气的热量而汽化，而压缩空气得到冷却后凝结出大量的液体水；蒸发器中的制冷剂蒸汽又被压缩机吸走，这样制冷剂便在***中经过压缩、冷凝、节流、蒸发这样四个过程，从而完成了一个循环。

在冷冻式干燥机的制冷***中，蒸发器是输送冷量的设备,制冷剂在其中吸收压缩空气的热量，实现脱水干燥的目的。压缩机是心脏，起着吸入、压缩、输送制冷剂蒸汽的作用。冷凝器是放出热量的设备，将蒸发器中吸收的热量连同压缩机输入功率转化的热量一起传递给冷却介质空气带走。膨胀阀对制冷剂起节流降压作用、同时控制和调节流入蒸发器中制冷剂液体的数量，并将***分为高压侧和低压侧两大部分。

冷冻干燥法一般可将空气的压力露点降到2℃～10℃。当压力露点降到0℃以下，由于空气中析出的水份在冷却装置中会冻结，排水不但受阻，而且还会冻坏制冷装置，所以一般不采用。

工艺流程说明

干燥工艺流程：80℃热而潮湿的压缩空气由压缩空气入口进入预冷器，在强制通风下与环境空气进行热交换（环境温度一般不超过38℃），冷却后压缩空气初步降温至45℃，此时有一小部分的冷凝水由电子排水口排出。

45℃的压缩空气再进入板翅式预冷回热器，与在蒸发器中被制冷剂冷却后的压缩空气进行热交换。其中使进入预冷器的45℃压缩空气温度降至25℃，初步降低湿热饱和压缩空气的温度和含水量，在一定程度上减轻蒸发器的热负荷，进而降低整机的能耗；另外在蒸发器中被冷却除水到2℃的压缩空气经汽水分离器分离掉凝结水变成干燥的压缩空气回到板翅式预冷回热器，与45℃的压缩空气进行热交换，温度提升到35℃由压缩空气出口出去，从而降低压缩空气在出口处的相对湿度，使输气管道不会因相对湿度过高而出现内壁生锈，同时也避免了因外壁温度过低而出现的管外“挂露”现象，改善车间工作环境。

在板翅式预冷回热器中先预冷到25℃的压缩空气再进入到铝板翅式蒸发器，与在蒸发通道内的低温低压的制冷剂液体进行热交换，冷却到2℃，此时有大量的凝结水凝结出来，通过蒸发器底部的排水口接电子排水器排出。同时，压缩空气在蒸发器中与蓄能液进行热交换。制冷剂冷量过量时，压缩空气温度过低，与蓄能液进行热交换，冷量被储存蓄能液中，保证压缩空气在0℃以上；制冷剂冷量不足或制冷压缩机停机时，压缩空气温度升高，与蓄能液进行热交换，蓄能液中的冷量被释放出来冷却压缩空气，保证露点。

在蒸发器中压缩空气被降至2℃，大量的凝结水从排水口接电子排水器排出***外，但仍有大量更为细小的水滴水雾悬浮在压缩空气中，如果直接进入预冷回热器，这些水滴水雾随着热交换的进行它们中的一部分将“二次蒸发”返回气相，使成品空气中的水份含量增加导致露点温度上升，另一部分来不及蒸发的液态水则随气流进入用户管道，使下游用气设备中出现液态水，这样势必影响产品质量，所以这里需设汽水分离器，由蒸发器出来的2℃压缩空气首先进入汽水分离器，此分离器内部装有不锈钢丝网，当夹带着细小的水滴和水雾的压缩空气流经装有不锈钢丝网的汽水分离器时，由于不锈钢丝网的表面间隙较小，可以有效除去小至5μm的雾状微粒，这样大量的细小的水滴和水雾被凝聚在汽水分离器底部，通过排水口接电子排水器排出***外。被除去水份的2℃的压缩空气再进入预冷回热器与45℃的压缩空气进行热交换升温至35℃后由压缩空气出口排出，排出的压缩空气压力露点低于3℃。

制冷工艺流程：低温低压的液态制冷剂由制冷剂进口进入铝板翅式蒸发器，吸收压缩空气放出的大量热量而蒸发成低温低压的气态制冷剂，气态的低温低压的制冷剂从蒸发器的出口被压缩机吸入口吸入，压缩机将低温低压的气态制冷剂压缩成高温高压的制冷剂气体，由压缩机的排气口排至冷凝器进气口，高温高压的制冷剂蒸气在强制通风冷却下变成高温高压的制冷剂液体由出液口排至干燥过滤器，滤除掉***中的污物和水分后，进入自动膨胀阀节流降温降压后变成低温低压的制冷剂液体，再进入铝板翅式蒸发器。如此，周而复始的循环。

***中不设热气旁通阀，若设备运行负荷低于压缩机制冷量，多余的制冷量如前所述被储存在蓄能池中的蓄能液中。当蓄能液温度低于2℃时，制冷压缩机停机，保证进入蒸发器的压缩空气在0℃以上，以防止蒸发器冰赌；当蓄能液温度高于6℃时，制冷压缩机重新启动，保证压缩空气的压力露点温度不高于8℃。如此，周而复始的循环。

Claims (9)

1.一种蓄能型冷冻式干燥机，它包括箱体（H），该箱体设置有压缩空气入口（I）、压缩空气出口（J）、排水口，其特征在于：箱体内置有预冷器（A）、铝板翅式预冷回热器（B）、铝板翅式蒸发器（C）、及汽水分离器（E），预冷器（A）、铝板翅式预冷回热器（B）、铝板翅式蒸发器（C）、及汽水分离器（E）均外接电子排水器（F），电子排水器（F）接排水口；蓄能池（D）上设温度传感器（b）与控制器（a）连接，蓄能池（D）内装有20％的乙二醇蓄能液，铝板翅式蒸发器（C）沉浸在蓄能液当中，乙二醇蓄能液通过循环泵（G）进行循环；制冷压缩机（1）与冷凝器（2）、干燥过滤器（3）、自动膨胀阀（4）、铝板翅式蒸发器（C）依次相连通。

2.由权利要求1中所述的蓄能型冷冻式干燥机，其特征是：制冷***中不设旁通阀；设备运行时，当运行负荷低于制冷压缩机（1）所产生的制冷量，多余的冷量通过铝板翅式蒸发器（C）与蓄能池（D）中的蓄能液进行热交换，通过降低蓄能液的温度将多余的冷量储存在蓄能液中。

3.由权利要求1中所述的蓄能型冷冻式干燥机，其特征是：当蓄能池（D）中的蓄能液的冷量储存到一定程度的时候，控制器（a）控制制冷压缩机（1）停机，然后通过温度较低的蓄能液在铝板翅式蒸发器（C）里与进入蒸发器的压缩空气进行热交换，将压缩空气的温度降至要求的露点温度以下，析出并除去压缩空气中的水；在此期间，制冷压缩机（1）不消耗电能；当蓄能池（D）中的蓄能液的冷量消耗到一定程度的时候，制冷压缩机（1）重新开启。

4.由权利要求1中所述的蓄能型冷冻式干燥机，其特征是：露点稳定，蓄能池（D）中设有温度传感器，当蓄能池（D）中的蓄能液温度低于2℃时，控制器（a）控制制冷压缩机（1）停机，保证进入蒸发器的压缩空气在0℃以上，以防止蒸发器冰赌；当蓄能液温度高于6℃时，控制器（a）控制制冷压缩机（1）重新启动，保证压缩空气的压力露点温度不高于8℃；从而保证压缩空气的露点在0—8度之间。

5.由权利要求1中所述的蓄能型冷冻式干燥机，其特征是铝板翅式预冷回热器（B）设有多通道，该铝板翅式预冷回热器（B）设有电子排水器（F）接排水口。

6.由权利要求1中所述的蓄能型冷冻式干燥机，其特征是铝板翅式蒸发器（C）设有多通道，该铝板翅式蒸发器（C）设有电子排水器（F）接排水口。

7.由权利要求1中所述的蓄能型冷冻式干燥机，其特征是：在蒸发器制冷剂进口前设置热力膨胀阀（4），能根据负荷的变化自动调节流入蒸发器的制冷剂流量。

8.由权利要求1中所述的蓄能型冷冻式干燥机，其特征是：在冷媒高压部份设有高压控制器（5）。

9. 由权利要求1中所述的蓄能型冷冻式干燥机，其特征是：在冷媒高压、低压部份设有低压控制器（6）。

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