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    解冷凍干燥機(jī)設(shè)備捕霜板之間捕霜不均勻問題

    更新時間:2022-01-18 點(diǎn)擊次數(shù):920
       冷凍干燥機(jī)設(shè)備廣泛用在醫(yī)學(xué)、制藥、生物研究、化工和食品等領(lǐng)域。經(jīng)冷凍干燥處理的物品易于長期保存,加水后能恢復(fù)到凍干前狀態(tài)并保持原有生化特性。冷凍干燥機(jī)設(shè)備適用于實(shí)驗(yàn)室使用或少量生產(chǎn),可滿足大多數(shù)實(shí)驗(yàn)室常規(guī)凍干的要求。
      解冷凍干燥機(jī)設(shè)備捕霜板之間捕霜不均勻問題
      真空冷凍干燥機(jī)設(shè)備系統(tǒng)設(shè)計時,需要解決捕水器存在的問題,其中包括各捕霜板之間捕霜不均勻,為解決這個問題采取了以下措施。
      1、在分配器入口端加一段直管
      由于冷凍干燥機(jī)制冷劑通過膨脹閥后要經(jīng)過一個彎頭才能進(jìn)入分配器,而制冷劑經(jīng)過彎頭后會形成渦流和擾動,因此我們在分配器入口端加了一段直管。
      流體在流動過程中的能量損失包括兩種:沿程阻力和局部損失。
     ?。?)沿程阻力是一種沿導(dǎo)管長度上的能量損失,它與管的粗糙度、流體性質(zhì)及流動狀態(tài)有關(guān)。
     ?。?)局部損失是因局部障礙引起流束顯著變形及渦流所產(chǎn)生的阻力。
      顯然此處彎頭的能量損失主要為局部損失,即產(chǎn)生了渦流。如果流體經(jīng)過彎管后直接與分配器連接,由于渦流的存在使同一截面上的各處壓力不均勻,會使各通路的流量分配有較大差別,導(dǎo)致的直接結(jié)果就是冷凍干燥機(jī)各捕霜板之間捕霜不均勻。
      若在冷凍干燥機(jī)分配器前加一段直管,流體在直管內(nèi)流動時主要為沿程損失,局部損失很小, 可以忽略不計。如果這段直管足夠長,沿程阻力對渦流起抑制和消除的作用,會消除渦流和擾動的影響。此時,流體的雷諾數(shù)小于下臨界雷諾數(shù),會形成層流,即壓力在同一半徑上相等,這種情況是理想的。
      流體的雷諾數(shù)與管路的直徑、流速、運(yùn)動黏度系數(shù)有關(guān),管路直徑為一定值,但流體的流速及運(yùn)動黏度系數(shù)是不可控制且是在不斷變化的,即流體的雷諾數(shù)是變化的,當(dāng)雷諾數(shù)大于上臨界雷諾數(shù)時,冷凍干燥機(jī)管路中的流體就會形成紊流。但是,紊流的存在不一定是有害的,從微觀上分析紊流是由于流體各質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動跡線各不相同造成的,從而造成了在某一時刻同一截面上各處壓力分布無序。
      從宏觀上分析紊流可分為兩種:第一種是渦流,渦流分布是有一定規(guī)律的,即由于局部損失造成的渦流會造成在同一截面上某一點(diǎn)可能在一段時間內(nèi)總高于或低于另外一點(diǎn)。這種情況,是應(yīng)極力避免的,它會造成各板之間流量分配不均。第二種是由于上游渦流引起的紊流,在下游某一截面上在不同的點(diǎn)上壓力無規(guī)則分布,在不同的時刻在同一點(diǎn)上壓力也不相同,但在一段時間內(nèi)某一截面上的壓力分布則是有規(guī)律的。
      在冷凍干燥機(jī)分配器前加一段直管可以起到整理液流的作用,使分流器入口盡量遠(yuǎn)離渦流,使各通路的流量分配均勻。
      2、分配器與捕霜板之間連接的改進(jìn)
      對于冷凍干燥機(jī)分配器與捕霜板之間位置的空間分布來說,如果按Z近路徑方式連接,會使各通路長度不相等,沿程阻力各不相同,從而導(dǎo)致流量分配不均勻。因此,在裝配焊接時,要求各捕霜板與分配器之間連接管長度相同,但由于分配器到各板之間距離不同,因此連接管采用了一種近似于螺旋的結(jié)構(gòu), 這樣不但使連接管長度相同,而且保證了各通路路徑近似相同,使流經(jīng)各通路的流體沿程阻力和局部損失基本相同,從而保證了流量的分配均勻。
      在采用了以上措施后,我們在冷凍干燥機(jī)調(diào)試過程中觀察發(fā)現(xiàn),每塊板上結(jié)霜厚度較均勻,各捕水板之間的結(jié)霜厚度差別較小,達(dá)到了預(yù)期的目的。

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