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冻干机的热负荷技术讨论
2022-7-15 阅读(1926)
冻干机的传热过程分析是设备设计和制作的理论依据。进行计算的目的是根据压缩空气状态(主要是进气压力和温度)，确定其降温过程制冷系统所需要供给的制冷量、预冷器和蒸发器的负荷分配、计算冻干机排水量，同时也可借此预测排气干球温度。
冻干机
实质而论，冻干机是由两个换热器构成的复合式换热器，有几种不同状态的流体参与换热：
1.预冷器里的热流体是温度较高的饱和压缩空气，冷流体是冷却后相对干燥的压缩空气，两者水当量(定压比热与质量的乘积)极为接近；
2.蒸发器里热流体是温度已预先降低了的饱和压缩空气，冷流体是冷媒蒸汽。
蒸发器由独立的制冷系统提供冷源，而预冷器的冷源则来自通过蒸发器冷却了的压缩空气，因而不具备独立性。所以说，在整个热交换过程中预冷器的作用是回收制冷系统产生的部分冷量，客观上减少了冻干机整机的能量消耗。
冻干机的预冷器从蒸发器回收的冷量Q’越多或进入蒸发器的空气温度t2越低，表示预冷器里冷气流的热交换越剧烈，冻干机排气温度t4也就越高;在t3不变的前提下蒸发器热负荷就越小，需要由制冷压缩机提供的冷量Q0也就越少，冻干机消耗的能量也就越少。
但由于被预冷器回收的冷量Q’只是压缩机总制冷量Q0的一部分，Q0越少，Q’也要随之减少;而且由于受到冰点极限的限制，压缩机不可能提供更多的冷量来分流给预冷器，这就必然使t2上升，如此循环的结果就是使进入预冷器的冷量收到限制，换句话说，即t2的降幅是有限制的。
在冻干机的热工计算中，进入蒸发器的空气温度t2(d2)是变动值，其高低选择决定了制冷系统中蒸发器的负荷，相应地决定了制冷压缩机的功耗。在冻干机中，换热器(蒸发器和预冷器)负荷可通过计算热流体进出口焓差来求得：
Δh=1.01Δt+(2501+1.84Δt)Δd(KJ/kg干空气)；
式中：Δt-作为热流体的压缩空气进出口温度差，℃Δt=t’-t”；t’-压缩空气进入换热器时的温度；t”-压缩空气离开换热器时的温度；1.01-干空气的平均定压比热，KJ/kg.℃；1.84-水蒸气的平均定压比热，KJ/kg.℃；2501-水的汽化潜热，KJ/kg；Δd-换热器中产生的凝结水量，kg；Δd=d’-d”。
式中，d’、d”分别表示对应温度t’和t”时压缩空气中的饱和含水量，kg。
换热器的热负荷为：
Q=qmΔh(W)；
式中：qm-空气的质量流量，kg/s。
