冷凍式干燥機的工作原理是通過冷卻降溫將壓縮空氣中的水蒸氣凝結成液滴,從而減少含濕量。凝結出的液滴通過自動排水系統排出機外。只要出口管路所處環境溫度不低于蒸發器出口溫度,就不會發生二次結露。
冷凍式干燥機除水的流程如下:先將壓縮空氣進入前置后部冷卻器。將溫度降低后再進入高效率錯流的交換器。在其中快速凍結將壓縮空氣精制到2~8℃,然后進入高效率的三級氣水分離器。低溫空氣經過分離器的一級分離后,進入二級超級重心分離段,再進入精細隔板分離段進行精細分離水分,隨后被全自動排水裝置。排出系統外,還有得到干燥的壓縮空氣。這是因為冷凍式干燥機使用先進技術實現的。經過冷凍和分離后,干燥的壓縮空氣再進入回溫器。利用空氣的冷量提升散熱效果。此外,回溫器還能使出口空氣溫度進一步回升到15~40℃,以防止出口空氣管道出現結露、滴水、生銹等問題。這樣的設計保證了干燥后的壓縮空氣的質量和應用的可靠性。
冷凍式干燥機排水系統是制冷系統中重要的組成部分,其主要功能是將冷凝水排出。冷凝水通過預冷器和蒸發器的作用,降溫并變成水,然后通過擋水板或汽水分離器收集到存污水容器中,還有通過排水器排出系統。
冷凍式干燥機制冷系統中的換熱原理有兩種:顯熱和潛熱。其中,顯熱是通過溫差傳導熱量,而潛熱是指物質在恒溫狀態下相變所傳導的熱量。在制冷系統中,大部分熱量的傳導是通過潛熱方式進行的,而只有少部分是通過顯熱方式進行的。
冷凍式干燥機制冷系統的主要部件有三個:壓縮機、冷凝器和膨脹閥。壓縮機的作用是將低溫低壓的氣態冷媒壓縮成高溫高壓的過熱冷媒蒸汽。根據不同的類型,壓縮機可以分為活塞式、渦旋式、轉子式、螺桿式和離心式等。冷凝器的作用是通過冷卻凝結,將高溫高壓的過熱冷媒蒸汽變成中溫高壓的液態冷媒。冷凝器可以分為風冷式和水冷式,具體選擇取決于用戶的實際情況。膨脹閥的作用是將高壓中溫的液態冷媒變成低壓低溫的液態冷媒。根據不同的結構特點,膨脹閥可以分為內平衡式和外平衡式。
冷凍式干燥機內平衡膨脹閥在工作時,感溫包安裝在蒸發器出口處,用來感測制冷劑的回氣過熱度,并自動進行調節。制冷劑經過閥孔節流后,進入蒸發器并吸熱蒸發,直到全部汽化為干飽和蒸氣。在蒸發器的B點之前,溫度不變,而從B點開始,制冷劑成為過熱蒸氣,C點的溫度即是感溫包所感測到的溫度。感溫包內的壓力等于此溫度對應下充注制冷劑的飽和壓力(例如R22、R12等)。蒸發器是制冷系統中的一個重要組件,其主要作用是將冷媒與空氣進行熱交換。當低溫低壓液態冷媒通過蒸發器時,它會吸收空氣中的熱量,并轉化為低壓低溫的氣態冷媒再返回到壓縮機中。
冷凍式干燥機蒸發器一般分為殼管式和板翅式兩種類型。殼管式蒸發器由管子和外殼組成,冷媒通過管子流動,與外殼上的空氣進行熱交換。而板翅式蒸發器則由一系列平板和薄翅片組成,冷媒在板和翅片之間流動,與翅片表面的空氣進行熱交換。
除了蒸發器外,制冷系統中還有其他一些附件。干燥過濾器的作用是過濾制冷劑系統中的水分和顆粒雜質,以去除危險物質。視鏡可用于觀察制冷系統的流動狀況和狀態,以及是否存在水。水量調節閥主要用于控制制冷系統中的冷媒高壓,以穩定自動調整高壓,保證高壓壓力在合適范圍內。熱氣旁通閥則用于控制制冷系統中的冷媒低壓,防止蒸發器中結冰導致冰堵。
儲液器的作用是收集并儲存液態冷媒,以確保只有氣態冷媒進入壓縮機,避免液擊現象的發生。高低壓保護開關起到壓縮機自身保護的功能,可以防止壓縮機電機燒毀。當壓縮機排出壓力超過設定值或吸入壓力低于設定值時,壓力保護開關會自動切斷電路,保護壓縮機的安全運行。而風機壓力開關主要用于控制風機的啟動和停止,當高壓壓力達到一定數值時,風機會自動啟動;當壓力下降到另一設定數值時,風機會停止工作。需要注意的是,風機壓力開關與高低壓壓力開關的區別在于風機壓力開關沒有復位裝置。
制冷系統中的這些附件共同協調工作,確保整個系統的正常運行并保護設備的安全性。