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1、题目：ZLG-0.4型试验用冻干机的设计2013年 05月 ZLG-0.4型试验用冻干机的设计摘 要真空冷冻干燥（Vaccum Freeze-Drying，简称冻干）是将物体冻结到共晶点温度以下，然后在较高的真空条件下通过升华干燥除去物体中水分的一种干燥方法。随着制冷、真空、生物、电子等技术的发展，真空冷冻干燥设备现在已广泛的应用于医学、生物学、药学、农业等领域，目前还应用于分子生物学、基因工程学、新型生物医学、中药新制剂、高品质方便食品、考古学、粉末材料制造等领域。目前对冻干设备性能的研究已引起广泛的兴趣和重视。该机广泛用于食品工业、化学工业、医药工业、电子工业等行业的实验研究部门，已是基础
2、科学研究中必不可少的基本手段，为生产小样生物制品与实验研究提供了一种新型加工设备。本文介绍了ZLG-0.4型试验用真空冷冻干燥机的工作原理、结构特点、设计计算。ZLG-0.4型冻干机是冻干合一型。本机具有加热和制冷的功能。能对物料进行干燥。它由干燥箱、水汽凝结器（捕水器）、加热系统、真空系统、制冷系统和电气控制系统六大部件组成。设计的主要部分是干燥箱、水汽凝结器（捕水器）、真空系统和制冷系统。冻干箱中设工件架，工件架上设有搁板，用来搁置冻干的物料。冻干箱工作温度范围-60-+80左右。搁板工作温度范围+125-55。水汽凝结器用来凝结物料升华产生的水汽，用接管和冻干箱相连。制冷循环一般为复叠式
3、，制冷系统中涉及两个热力膨胀阀和两个电磁截止阀，分别通向冻干箱和捕水器，两个电磁截止阀相互连锁，一个开启时，两一个关闭状态。真空系统包括冻干箱，捕水器和真空管道，选择真空泵，选旋叶泵。加热系统，冻干箱的隔板的升温采用管状加热器直接加热。关键词：冻干机；性能；结构；设计；ZLG - 0.4 Experimental Design of the LyophilizerAbstractVacuum freeze-drying is a kind of dry method，which is to freeze the object below the eutectic point temperatu
4、re ，then pass the sublimation to obviate the moisture from the object under the condition of higher vacuum.With the development of refrigeration，vacuum，biology，electronics，etc.，now vacuum freeze-drying equipments have already applied to the realms extensively，such as medical science，biology，pharmacy
5、 and agriculture，etc，so far they still apply to the molecular biology， genetic engineering， new biomedical science，new type Chinese herbal medicine，high-quality convenient food， archeology and the powder material manufacturing etc.Researches on the function of vacuum freeze-drying equipment have alr
6、eady caused the extensive interest and value.This article describes the ZLG-0.4-type test with vacuum freeze-drying machine works，structural features，design calculations.ZLG-0.4-scale freeze-dried unity. This machine has a heating and cooling function.The material to dry.It consists of oven，condensa
7、tion (water catching)，heating system，vacuum system，cooling system and electrical control system composed of six parts.The primary components of the oven， condensation (water catching)，vacuum and cooling systems.The freeze-dried box set the frame of the workpiece，the workpiece rack has a shelf used t
8、o shelve the lyophilized material. Lyophilized box Operating temperature range -60 - +80 C. The shelf operating temperature range +125-55 . The condensation is used to condense the material sublimation of water vapor generated with takeovers and lyophilized box connected.Refrigeration cycle is gener
9、ally complex cascade，involving two thermal expansion valve and two solenoid shut-off valve in the cooling system，leading to the freeze-dried box and water catching the two solenoid shut-off valve chain to each other，an open，Close state.The vacuum system consists of freeze-dried case of water traps a
10、nd vacuum，to select vacuum pump，selected rotary vane pump.Heating system。Keywords：Freeze-drying；Performance；Structure；Desig 目 录1 绪论1 1.1 真空冷冻干燥的原理、特点及其应用领域1 1.2 冻干历史和发展概况2 1.3 真空冷冻干燥的发展概况3 1.4 我国冻干的历史3 1.5 我国冻干的现状及发展前景5 1.6 实验用冻干机的国内外研究现状 6 1.7 本课题研究内容72 真空冷冻干燥的理论基础8 2.1 冻干的基本原理8 2.2 真空冷冻干燥的基本过程82.2
11、.1 物料制品的准备及预冻过程82.2.2 一次干燥（升华干燥）过程92.2.3 二次干燥（解析干燥）过程102.2.4 后处理123 ZLG-0.4型真空冷冻干燥机13 3.1 整体结构 13 3.2 干燥室的设计143.2.1 搁板的设计153.2.2 搁物架架体的设计163.2.3 水管的设计173.2.4 箱体强度的计算203.2.5 保温层厚度的确定213.2.6 观察窗213.2.7 真空规213.2.8 干燥室热负荷的计算21 3.3 真空系统的设计与计算223.3.1 真空体放气量的计算233.3.2 真空泵的选择233.3.3 真空泵和真空阀门23 3.4 水汽凝结器的设计与
12、计算243.4.1 对水汽凝结器的要求253.4.2 水汽凝结器的结构253.4.3 水汽凝结器所需冷量的计算253.4.4 水汽凝结器所需传热面积的计算26 3.5 制冷系统的选择26 3.6 控制系统274 结论28参考文献29致谢30毕业设计（论文）知识产权声明31毕业设计（论文）独创性声明32 如需要完整文档及cad图等其他文件，请加球球：一九八五六三九七五五IV西安工业大学北方信息工程学院毕业（论文）1 绪论1.1真空冷冻干燥的原理、特点及其应用领域真空冷冻干燥(以下简称冻干)技术是一门跨学科的复杂技术，技术含量比较高、涉及知识面比较广的一种技术，也是一门实验性很强的技术。它需要真空
13、、制冷、流体、生物工程、传热传质和自动控制等方面知识，它是交叉学科发展的产物，它的发展推动着交叉学科的进步。同时它还是一项高新应用技术，在、医药、化工等领域都有着广泛的应用，冻干是先将含水物质冻结，并在冻结状态下于真空中使冰结晶升华而将物料干燥的方法，即使在低温低压下干燥。真空冷冻干燥是先将湿物料冻结到共晶点温度以下，使水份变成固态的冰，然后在适当的温度和真空度下，使冰升华为水蒸汽，再用真空系统的捕水器将水蒸气冷凝，从而获得干燥制品的技术。干燥过程是水的物态变化和移动过程。由于这种变化和移动是发生在低温和低压下。因此，真空冷冻干燥的基本原理就是低温低压下传热传质的机理。真空冷冻干燥是物质脱水干
14、燥的一种工艺措施，冷冻干燥的基本工艺流程为：前处理预冻结真空干燥真空包装成品。一般分预冻、升华、解析3个主要过程。其中升华和解析是在真空条件下进行的。与其他干燥方法(自然风干、晒干、热风干燥)相比，具有以下特点：冷冻干燥在低温下进行，且处于高真空状态，因此对于许多热敏性的物质特别适用，如蛋白质、微生物之类不会发生变性或失去生物活力。一些易氧化的物质得到了保护，保留了新鲜食品的色、香、味及营养成分。由于在冻结的状态下进行干燥，因此体积几乎不变，保持了原来的结构，不会发生浓缩现象。干燥后的物质疏松多孔，呈海绵状，加水后溶解迅速而完全，几乎立即恢复原来的性状。冻干产品脱水彻底，含水量低(2%一5%)，重量轻，贮运方便；冻干制品采取真空或充氮气包装和避光保存，可保持5年不变质。由于重量轻，可室温贮运销售，对营销十分有利。与速冻制品相比，免除了运输储存、销售过程中消耗很高的冷藏链。在升华过程中溶于水中的可溶性物质就地析出，避免了一般干燥方法中的表面硬化和营养损失的现象。冷冻干燥产品价格高，设备投资大，成本高1。真空冷冻干燥设备的工作原理是：先将湿物料冻结到共晶点温度以下，使水分变线达到规定的要求而停止供热和抽真空，完成冻干全过程。化学热力学中的相平衡理论是真空冷冻干燥技术原理的基础。在一定的压力和温度下，水的三种形态之间达到一定的相平衡，据此得到水的相图(图1-1)三相点
