凍干機(真空冷凍干燥機)的機構主要由干燥箱、冷凝器、制冷系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)和控制系統(tǒng)六大部分組成，其工作過程是通過低溫冷凍、真空升華和冷凝脫水實現(xiàn)物料的干燥。以下是各機構的分工與協(xié)同工作原理：
一、干燥箱
功能：
物料的預凍和升華干燥均在干燥箱內完成。箱體采用不銹鋼材質，配備橡膠密封門，確保真空環(huán)境4。
內部設有多層擱板，用于放置物料托盤，每層擱板配有溫度探頭，實時監(jiān)測物料溫度43。
工作原理：
預凍階段：制冷系統(tǒng)通過蒸發(fā)器(擱板內置)將物料快速冷凍至共晶點以下(通常低于-40℃)，使水分凝結成冰晶34。
升華階段：真空系統(tǒng)抽空后，加熱系統(tǒng)為擱板提供熱量，使冰晶直接升華為水蒸氣，避免液態(tài)水產生34。
二、冷凝器(捕水器)
功能：
捕獲升華后的水蒸氣，防止水汽返回干燥箱45。
內部為低溫金屬吸附面(如不銹鋼盤管)，工作溫度可達-45℃~-55℃，外部包裹保溫層以維持低溫45。
工作原理：
升華的水蒸氣通過真空管道進入冷凝器，在低溫下凝結為固態(tài)冰霜，最終通過化霜系統(tǒng)(如噴淋熱水)去除45。
三、制冷系統(tǒng)
功能：
為干燥箱和冷凝器提供低溫環(huán)境，是凍干機的“核心”5。
包含壓縮機、冷凝器、膨脹閥、蒸發(fā)器等組件，通過氟利昂等制冷劑循環(huán)實現(xiàn)降溫54。
工作原理：
預凍階段：壓縮機將高溫高壓氣體轉化為低溫低壓氣體，通過蒸發(fā)器(擱板)吸收物料熱量，使物料凍結15。
捕水階段：冷凝器盤管持續(xù)低溫，捕獲升華的水蒸氣45。
四、真空系統(tǒng)
功能：
抽取干燥箱內的空氣，維持高真空度(通常<1Kpa)，加速冰晶升華43。
由旋片泵(或水環(huán)泵)和羅茨泵組成，前者初步抽真空，后者在低真空下啟動以提高效率45。
工作原理：
通過電磁閥和真空蝶閥控制氣流，確保干燥箱與冷凝器間的氣體單向流動4。
真空泵停止時，放氣截止閥自動關閉，防止油倒流污染系統(tǒng)4。
五、加熱系統(tǒng)
功能：
為物料提供升華所需熱量，通常采用循環(huán)介質(如導熱油)間接加熱，避免直接接觸造成污染45。
擱板溫度通過溫控儀精準調節(jié)，最高可達50℃以上4。
工作原理：
主干燥階段：加熱系統(tǒng)通過擱板向物料傳遞熱量，使冰晶升華34。
輔助干燥階段：持續(xù)加熱以去除殘余結合水3。
六、控制系統(tǒng)
功能：
協(xié)調制冷、真空、加熱等系統(tǒng)的啟停和參數調節(jié)，實現(xiàn)自動化操作45。
配備連鎖保護(如真空度不足時羅茨泵無法啟動)，確保設備安全4。
工作原理：
根據預設程序控制各階段溫度、真空度和時間，例如：預凍→主干燥→解析干燥的分段處理34。
工作流程示例
預凍：制冷系統(tǒng)將物料冷凍至-40℃以下，形成冰晶34。
升華干燥：真空系統(tǒng)抽真空至1Kpa以下，加熱系統(tǒng)提供熱量，冰晶升華為水蒸氣，被冷凝器捕獲34。
解析干燥：繼續(xù)加熱以去除殘余水分，最終物料含水率降至2-5%34。
綜上所述，凍干機的核心機構通過低溫、真空和加熱的協(xié)同作用，實現(xiàn)物料的冷凍干燥。其設計兼顧效率、節(jié)能和自動化，廣泛應用于食品、藥品等領域.
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