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解冷凍干燥機設備捕霜板之間捕霜不均勻問題

時間:2022-01-18 點擊次數:495
   冷凍干燥機設備廣泛用在醫學、制藥、生物研究、化工和食品等領域。經冷凍干燥處理的物品易于長期保存,加水后能恢復到凍干前狀態并保持原有生化特性。冷凍干燥機設備適用于實驗室使用或少量生產,可滿足大多數實驗室常規凍干的要求。
  解冷凍干燥機設備捕霜板之間捕霜不均勻問題
  真空冷凍干燥機設備系統設計時,需要解決捕水器存在的問題,其中包括各捕霜板之間捕霜不均勻,為解決這個問題采取了以下措施。
  1、在分配器入口端加一段直管
  由于冷凍干燥機制冷劑通過膨脹閥后要經過一個彎頭才能進入分配器,而制冷劑經過彎頭后會形成渦流和擾動,因此我們在分配器入口端加了一段直管。
  流體在流動過程中的能量損失包括兩種:沿程阻力和局部損失。
 ?。?)沿程阻力是一種沿導管長度上的能量損失,它與管的粗糙度、流體性質及流動狀態有關。
 ?。?)局部損失是因局部障礙引起流束顯著變形及渦流所產生的阻力。
  顯然此處彎頭的能量損失主要為局部損失,即產生了渦流。如果流體經過彎管后直接與分配器連接,由于渦流的存在使同一截面上的各處壓力不均勻,會使各通路的流量分配有較大差別,導致的直接結果就是冷凍干燥機各捕霜板之間捕霜不均勻。
  若在冷凍干燥機分配器前加一段直管,流體在直管內流動時主要為沿程損失,局部損失很小, 可以忽略不計。如果這段直管足夠長,沿程阻力對渦流起抑制和消除的作用,會消除渦流和擾動的影響。此時,流體的雷諾數小于下臨界雷諾數,會形成層流,即壓力在同一半徑上相等,這種情況是理想的。
  流體的雷諾數與管路的直徑、流速、運動黏度系數有關,管路直徑為一定值,但流體的流速及運動黏度系數是不可控制且是在不斷變化的,即流體的雷諾數是變化的,當雷諾數大于上臨界雷諾數時,冷凍干燥機管路中的流體就會形成紊流。但是,紊流的存在不一定是有害的,從微觀上分析紊流是由于流體各質點運動跡線各不相同造成的,從而造成了在某一時刻同一截面上各處壓力分布無序。
  從宏觀上分析紊流可分為兩種:第一種是渦流,渦流分布是有一定規律的,即由于局部損失造成的渦流會造成在同一截面上某一點可能在一段時間內總高于或低于另外一點。這種情況,是應極力避免的,它會造成各板之間流量分配不均。第二種是由于上游渦流引起的紊流,在下游某一截面上在不同的點上壓力無規則分布,在不同的時刻在同一點上壓力也不相同,但在一段時間內某一截面上的壓力分布則是有規律的。
  在冷凍干燥機分配器前加一段直管可以起到整理液流的作用,使分流器入口盡量遠離渦流,使各通路的流量分配均勻。
  2、分配器與捕霜板之間連接的改進
  對于冷凍干燥機分配器與捕霜板之間位置的空間分布來說,如果按Z近路徑方式連接,會使各通路長度不相等,沿程阻力各不相同,從而導致流量分配不均勻。因此,在裝配焊接時,要求各捕霜板與分配器之間連接管長度相同,但由于分配器到各板之間距離不同,因此連接管采用了一種近似于螺旋的結構, 這樣不但使連接管長度相同,而且保證了各通路路徑近似相同,使流經各通路的流體沿程阻力和局部損失基本相同,從而保證了流量的分配均勻。
  在采用了以上措施后,我們在冷凍干燥機調試過程中觀察發現,每塊板上結霜厚度較均勻,各捕水板之間的結霜厚度差別較小,達到了預期的目的。

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