真空冷凍干燥就是把含有大量水分的物質(zhì)預(yù)先速凍成固體，然后在真空的條件下使水蒸氣直接從物料中升華出來的一種脫水方法。一般的凍干機(jī)大體由真空系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、除霜系統(tǒng)及自控系統(tǒng)組成。其中加熱貫穿于整個(gè)干燥全過程，可以說加熱系統(tǒng)的性能已經(jīng)成為影響凍干機(jī)能耗大小、成本以及凍干產(chǎn)品品質(zhì)的核心。
食品冷凍干燥機(jī)加熱系統(tǒng)是真空冷凍干燥機(jī)的主要組成部分。它的功能是滿足凍干過程冰升華所需的熱能。加熱系統(tǒng)主要由加熱板組件、加熱罐、板式換熱器、熱媒泵、三通合流調(diào)節(jié)閥(以下稱三通調(diào)節(jié)閥)閥門及管道組成。
食品冷凍干燥機(jī)加熱系統(tǒng)采用15kw電加熱器對(duì)加熱罐內(nèi)的介質(zhì)(無離子水以下稱水)進(jìn)行加熱.在正常情況下,當(dāng)加熱罐中350L的水達(dá)到需要的溫度130℃后，可蓄能46KW·h。在5.8m³/h的流量下，可在10min內(nèi)將加熱板從30℃加熱到100℃并可滿足連續(xù)工作的要求。
根據(jù)需要，水在加熱罐中被加熱到一定的溫度（一般比工藝要求的高工作溫度高約10℃即可），熱水順管道流經(jīng)三通調(diào)節(jié)閥，與來自板式換熱器的溫度較低的冷卻回水相混合。三通調(diào)節(jié)閥能自動(dòng)調(diào)整來自于加熱罐的高溫水和來自板式換熱器的低溫水的比例，達(dá)到工藝要求的合適溫度，然后由熱媒泵驅(qū)動(dòng)進(jìn)入干燥倉(cāng)中的加熱板。熱水在加熱板內(nèi)，將部分熱量通過板壁的傳導(dǎo)和表面的輻射（初期包括部分的對(duì)流）傳遞給干燥倉(cāng)內(nèi)的物料和其它結(jié)構(gòu)件。從加熱板流出的降溫水，離開干燥倉(cāng)后分成三部分，一部分水（與從加熱罐流出的水等量）直接回到加熱罐。一部分水經(jīng)板式換熱器冷卻后變成更低溫的水進(jìn)入三通調(diào)節(jié)閥，與第三部分從干燥倉(cāng)流出不經(jīng)板式換熱器冷卻直接到三通調(diào)節(jié)閥的水相匯合后，再與來自加熱罐的熱水混合。達(dá)到符合工藝要求溫度的水給加熱板加熱，如此循環(huán)。此過程中板式換熱器是否進(jìn)行冷卻由PID表根據(jù)工藝要求自動(dòng)控制。
根據(jù)凍干工藝的要求，不同的物料，加熱板的工作溫度是不同的。一般在50-120℃之間，因此加熱罐工作溫度一般不高于,130℃。為了保持系統(tǒng)的穩(wěn)定，希望運(yùn)行過程中系統(tǒng)內(nèi)不出現(xiàn)沸騰現(xiàn)象，所以加熱罐內(nèi)正常工作壓力應(yīng)維持在0.2-0.5MPa。
食品冷凍干燥機(jī)板式換熱器的主要功能是用于加熱板的降溫，及對(duì)流入加熱板熱水的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)。在干燥過程中，當(dāng)需要加熱板降溫時(shí)，三通調(diào)節(jié)閥關(guān)閉來自于加熱罐熱水的主路。打開來自于板式換熱器的低溫水的支路，使板式換熱器與熱媒泵和干燥倉(cāng)中的加熱板形成一個(gè)閉合回路?？垦h(huán)冷卻水通過板式換熱器的熱交換將系統(tǒng)的剩余熱量帶走，達(dá)到降溫的目的。在冷卻水溫度為20℃時(shí)，1h以內(nèi)可以把加熱板從80℃降到30℃。
為了提高干燥倉(cāng)加熱板的溫度均勻性，本系統(tǒng)采用大流量小溫差的設(shè)計(jì)方案，在額定功率的工況下，回路流量5.8m³/h，加熱板出入口溫差小于2℃。
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