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真空冷冻干燥机的真空系统性能指标设计计算

点击次数:3786    更新时间:2017-10-26

真空冷冻干燥机的真空系统性能指标设计计算

        真空冷冻干燥机的真空系统的特性与设计、制造、安装调试和使用维护都有关系。真空冷冻干燥机的真空系统特性主要应包括抽水蒸汽的能力, 冻干箱空载极限真空度和冻干箱出口处的有效抽速这3大指标。

        下面研究如何通过设计计算来保证实现这些性能要求。

冻干室的极限真空度

 

        式中P0为真空泵的极限真空度(Pa),Q0为空载时长期抽气后冻干室的气体负荷, 在Sp一定时,Q0决定了冻干室的空载极限真空度Pj, 通常,Q0可用冻干室的漏气率来计算, 冻干室的漏气率可以测量得到, 在设计时可根据经验取为1(Pa·m3/s);SP为冻干室抽气口附近泵的有效抽速(m3/s)。

         冻干室的极限真空度受抽气口位置设计和测量点位置设计的影响。在大型冻干机中如果冻干室较长, 抽气口又设计在冻干室的一端, 冻干室内就会出现压强梯度, 各点的压强值可用下式计算。

          式中,PX为距抽气口X 处的压强(Pa) ; P1为距抽气口zui近L1处的压强(Pa),P1=qBL1/S; S 为X = 0处泵的有效抽速(m 3/s );q为冻干室壁的出气速率(Pa·m 3/m 2·s);B为冻干室截面周长(m ) ;U 是长为L 的冻干室流导(m 3/s)。

          冻干室的极限真空度还受测点温度的影响,因为P=nKT,如果冻干室内气体分子数n 一定, 设在高温处测点测得的压强高, 设在低温处测得的压强低, 这一点应该引起设计者和用户的注意。

         为提高冻干室的极限真空度, 缩小冻干室内的压强梯度, 冻干室的抽气口不应设在一端, 而应设在中间或开设多个抽气口并联。如果采用水蒸汽喷射泵抽气, 又设计了贮气罐,在正常工作时应该用阀门将贮气罐截断, 否则会影响冻干室内的真空度, 其影响程度可用公式计算。

 

          求出这两个微分方程联立解, 即可得到冻干室中压强P1和贮气罐中压强P2。式中V1为冻干室容积,V2为贮气罐容积, 冻干室与贮气罐之间的流导为U , 在贮气罐抽气口处泵的抽速为S, 上两式中忽略了两个容器的漏气和放气。

冻干室抽气口附近的有效抽速

         式中 SP为有效抽速(m 3/s ) , S为抽气机组的有效抽速, U为真空室出口与机组入口间管道的流导(m 3/s)。一般, 高真空管道, 泵的抽速损失不应大于40%~60% , 低真空管道,其损失允许5%~10%。

         有捕水器的真空系统计算有效抽速比较复杂。在捕水器没有工作之前, 应该将捕水器当成管道对待, 计算其通导能力; 在捕水器正常工作之后, 应该将捕水器当成气体捕集式真空泵对待, 计算其有效抽速。捕水器的通导能力与结构有关, 而且是时间的函数。在捕水器正常工作后, 随着抽气时间增长, 霜层厚度增加, 其通导能力减小。捕水器的有效抽速是个相当复杂的问题, 它除与冷凝面积有关外, 还与前级泵抽速S、凝结系数A有关。A又与冷凝面温度TK、被抽气体温度Tg、被抽气体压强Pg和冷凝面温度下饱和水蒸汽压强P0之比有关, 还与霜层厚度、泵的结构有关。粗算时可采用下式。

       式中 A为凝结系数, 可取0.5~0.85, Tg 和TK低时取大值, 反之亦然,AK为冷凝面的面积,D为霜层厚度。在抽气过程Tg、TK和D都是变化的, 该式描述的是稳态过程, 只供参考。

真空系统抽水蒸汽的能力

         水蒸汽喷射泵抽水蒸汽的能力是泵的固有特性, 在水蒸汽喷射真空泵样本中都有标注(见表1 中的说明)。

        捕水器抽水蒸汽的能力无法用每小时多少公斤来衡量, 只能用zui大捕水量来表示。

 

        式中 Q为霜层密度, dmax为霜层zui大厚度, 通常取小于10mm, TS为霜层表面温度。

上海拓纷机械设备有限公司--真空冷冻干燥机!

 

压盖型冻干机

 

中试型冻干机参数1:

型号

单位

中试型

中试型

中试型

中试型

中试型

TF-SFD-2

TF-SFD-5

TF-SFD-10

TF-SFD-15

TF-SFD-20

有效搁板面积

0.2

0.52

1.04

1.51

2.16

水汽凝结器容量

kg/批

3

8

16

24

30

小瓶装量

(Φ16mm)支

770

1914

3828

5772

7656

(Φ20mm)支

400

1008

2016

3078

4032

zui大盘装液体

L

4

8

16

24

30

搁板尺寸

(宽)mm

280

360

360

420

450

(长)mm

360

480

480

600

800

搁板间距

mm

70

70

70

70

70

搁板数量

2+1

3+1

6+1

6+1

6+1

搁板温度范围

-50℃~+80℃

搁板温度

±1.0(平衡时)

水汽凝结器温度

≤-70

系统zui低压力

Pa

≤5

冷却方式

(风冷:通风良好)℃

室温≤30

 

(水冷:T/hr)

2

2

2

2

4

电源

 

220V 50Hz

220V或380V 50Hz

380V 50Hz

380V 50Hz

380V 50Hz

装机功率

kw

3

4.5

8

11

15

整机重量

kg

300

350

500

700

1200

宽度

mm

800

850

1250

1350

1750

深度

mm

1000

1000

1100

1250

1500

高度

mm

1700

1700

1800

1800

1850

中试型冻干机参数2:

型号

TF-SFD-30

TF-SFD-50

TF-SFD-70

搁板面积(m²)

3

5

7

有效搁板面积(m²)

2.8

5.5

7.75

装瓶数

个/Φ16mm

13300

24800

34800

个/Φ22mm

6800

12700

17800

散装溶液量

L

60

105

140

搁板尺寸

宽(mm)

615

915

915

深(mm)

915

1215

1215

搁板数量(个)

5+1

5+1

7+1

搁板间距(mm)

100

搁板温度范围(℃)

-55~+70

冷凝器温度(℃)

-70

冷凝器zui大捕水量(kg)

65

105

140

压缩机

S4T-8.2Y*2

S4G-12.2Y*2

S6J-16.2Y*2

真空泵

E2M40

E2M40

E2M80

罗茨泵

   

循环泵

SD40/10

TOP-SD65/13

TOP-SD65/13

水环泵

LEM25

LEM25

2BV2070

主阀口径

250

400

400

电加热

6

10

14

极限真空(Pa)

1

系统泄露率(PA.m³/S)

0.1

装机功率(KW)

30

43

55

冷却水量(m³/H)

7

11

16

压缩空气

0.6~0.8Pa

长(mm)

3700

4300

5000

宽(mm)

1800

2300

2600

高(mm)

3000

3700

3000

设备重量(kg)

5600

11000

12000

纯蒸汽耗量(kg)

100

130

150

纯水/注射水量(L/M)

90

120

150

*以上数据仅拓纷标准产品参数,也可根据用户要求定制,zui终数据以合同为准。

技术服务:

1.通常标配基本型的触摸屏操作系统,也可根据用户要求选择PLC和以太网远程控制系统;

 

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2.可根据用户要求选择风冷或者水冷的冷却方式;

3.可根据用户厂房设计冻干机;

4.可根据用户要求选择技术配置;

5.可根据用户要求选择真空泵品牌类型;

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