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　　凍干機(jī)干燥箱和冷阱是需要專門提供制冷的場合，在干燥箱場合，不同物料的凍結(jié)溫度需要在-20~-40℃之間，在冷阱場合，冷阱捕集器表面溫度須低于物料凍結(jié)溫度20℃以下，所以需要捕集器表面溫度在-40~-60℃之間，由于實(shí)際使用溫度和制冷機(jī)提供的實(shí)際蒸發(fā)溫度之間存在傳熱溫差，所以制冷機(jī)提供的實(shí)際蒸發(fā)溫度應(yīng)比實(shí)際使用溫度更低。使用超低溫制冷系統(tǒng)在凍干機(jī)應(yīng)用實(shí)踐中普遍得到令人滿意的效果，即節(jié)能環(huán)保，又縮短干燥時(shí)間，又增加了制冷系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，可實(shí)現(xiàn)無人工值守，其優(yōu)點(diǎn)遠(yuǎn)大于普通低溫制冷系統(tǒng)。

　　首先在干燥倉場合，由于制冷劑在制冷蒸發(fā)器中的蒸發(fā)溫度需要通過蒸發(fā)器管道壁傳熱給導(dǎo)熱介質(zhì)，然后通過循環(huán)泵將導(dǎo)熱介質(zhì)導(dǎo)入干燥箱擱板，再通過擱板金屬板層和料盤傳給被冷凍物料，在這一過程中存在著復(fù)雜的管道流體摩擦和循環(huán)泵葉片摩擦造成的熱損失和流體與管道壁間的傳熱阻力，此外在干燥箱中的真空條件下傳熱比較困難，也是造成傳熱熱溫差較大的原因。一般在5~15之間，所以要求制冷機(jī)提供的實(shí)際蒸發(fā)溫度在-30~-50℃之間。

　　在冷阱場合，冷阱是專門用于捕集水蒸氣的低溫裝置，為有效捕集來自干燥箱物料升華出的水蒸氣，冷阱捕集器表面溫度須低于物料凍結(jié)溫度，這是因?yàn)楦稍锵浜屠溱彘g水蒸氣流動需要壓力差作動力，冷阱捕集器表面溫度越低，壓力差越大，水蒸氣流動速度越快。反之，溫度越高甚至接近物料的凍結(jié)溫度，水蒸氣流動速度越慢甚至停止。因此冷阱器表面溫度須低于物料凍結(jié)溫度15℃以下，需要在-40~-60℃之間。由于實(shí)際使用溫度和制冷機(jī)提供的實(shí)際蒸發(fā)溫度之間存在傳熱溫差，除捕集器管道壁及油膜產(chǎn)生的傳熱阻力外，隨著捕集器表面結(jié)霜的不斷增厚，霜層傳熱阻力也不斷增大，所以傳熱溫差平均在10℃左右，要求制冷機(jī)提供的實(shí)際蒸發(fā)溫度在-50 ~-70℃之間，尤其是冷阱捕集器表面在結(jié)霜過程中后期，實(shí)際需要的蒸發(fā)溫度應(yīng)更低。

　　總之，作為通用型凍干機(jī)，應(yīng)能適應(yīng)各種物料的凍干工藝參數(shù)要求，具有能將物料凍結(jié)到-40℃左右的能力，冷阱應(yīng)能在-60℃溫度以下長時(shí)間正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

　　常用制冷設(shè)備多使用單級壓縮制冷循環(huán)系統(tǒng)，既一種制冷工質(zhì)通過在壓縮機(jī)循環(huán)系統(tǒng)中排出高壓氣體并吸入制冷蒸發(fā)后的低壓氣體進(jìn)行一次循環(huán)制冷。常用單一制冷劑冷凝溫度(30℃)和蒸發(fā)溫度(-40℃)是在一個(gè)大氣壓以上工作的，這是由制冷劑性質(zhì)決定。如蒸發(fā)溫度低于-40℃時(shí)，對應(yīng)吸入蒸發(fā)氣體壓力則低于一個(gè)大氣壓。蒸發(fā)溫度越低，吸入氣體密度、吸氣壓力及吸氣效率越低，制冷量大幅度下降(如制冷工質(zhì)F22在-25℃時(shí)的密度為9Kg/m3，吸氣壓力為0.2Mpa，在-55℃時(shí)密度僅為2Kg/m3，吸氣壓力僅為0.05Mpa，制冷量是-25℃時(shí)的五分之一)。由于壓縮機(jī)吸氣壓力過低，吸入制冷劑不順暢，導(dǎo)致制冷劑攜帶潤滑油的能力下降，經(jīng)長時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)，壓縮機(jī)壽命大大降低，導(dǎo)致提前報(bào)廢。由于制冷系統(tǒng)處于負(fù)壓狀態(tài)運(yùn)行，還伴隨著系統(tǒng)吸入外界空氣等一系列問題。常見的制冷系統(tǒng)壓縮機(jī)不回油、冰堵、溫度突然升高、完全靠人工值守和不斷調(diào)整維護(hù)等現(xiàn)象均系運(yùn)行溫度過低造成。

　　采用雙級壓縮制冷循環(huán)系統(tǒng)也是使用同一種制冷工質(zhì)，并未改變單一制冷劑的性質(zhì)，不同的是制冷工質(zhì)在系統(tǒng)中進(jìn)行二次壓縮循環(huán)，強(qiáng)行在-50℃以下蒸發(fā)溫度運(yùn)行。因此雙級壓縮制冷系統(tǒng)無論是采用活塞式或螺桿式壓縮機(jī)仍未解決壓縮機(jī)吸入氣體密度和吸氣壓力過低，回油困難，制冷量大幅度下降，系統(tǒng)負(fù)壓狀態(tài)運(yùn)行等問題。

　　采用兩種以上制冷工質(zhì)運(yùn)行的制冷循環(huán)系統(tǒng)可有效地解決上述問題。兩種以上制冷工質(zhì)由于各工質(zhì)的性質(zhì)不同，工作溫度范圍不同，如R22冷凝溫度和蒸發(fā)溫度在30℃~-40℃范圍內(nèi)，R13(或R23)在-10℃~-80℃范圍內(nèi)，R14在-60℃~-130℃范圍內(nèi)，可以組成各自獨(dú)立的運(yùn)行系統(tǒng)，并取各工質(zhì)氣體密度及吸氣效率最高的工況段運(yùn)行，如一級壓縮循環(huán)蒸發(fā)溫度-15℃左右，吸氣壓力0.29Mpa，二級壓縮循環(huán)蒸發(fā)溫度-65℃左右，吸氣壓力為0.22Mpa，三級壓縮循環(huán)蒸發(fā)溫度-115℃左右，吸氣壓力為0.25Mpa，各系統(tǒng)吸氣壓力均在一個(gè)大氣壓(0.1Mpa)以上，從根本上避免了壓縮機(jī)因吸氣壓力過低而導(dǎo)致的回油困難、吸入氣體密度和運(yùn)行效率過低、制冷量低下、溫度突然升高、負(fù)壓狀態(tài)運(yùn)行、系統(tǒng)吸入空氣等諸多問題的產(chǎn)生。用較小功率的壓縮機(jī)就能滿足制冷量要求，能源利用率大大提高。由于壓縮機(jī)在正常工況下運(yùn)行，回油正常，所以無需靠人工值守，經(jīng)常維護(hù)和調(diào)整，更有利于延長壓縮機(jī)的使用壽命。

　　由此可以得出結(jié)論，凍干機(jī)制冷系統(tǒng)在蒸發(fā)溫度-55℃以下使用時(shí)，多工質(zhì)壓縮制冷循環(huán)系統(tǒng)較單一工質(zhì)制冷循環(huán)系統(tǒng)無論是單級或是雙級壓縮制冷循環(huán)系統(tǒng)有明顯優(yōu)勢。強(qiáng)行采用單一制冷工質(zhì)在-55℃以下蒸發(fā)溫度運(yùn)行要以增加能源消耗、人力成本和縮短壓縮機(jī)使用壽命為代價(jià)。