[实用新型]实验型饱水木质文物冷冻干燥机

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种实验型饱水木质文物冷冻干燥机。

背景技术

冷冻干燥过程是一个复杂的传热传质过程，不仅与物料本身特性有关，还与冷冻干燥过程参数有关。实验型饱水木质文物冷冻干燥机可帮助科研机构探索木质文物的冷冻干燥方案，从而为批量冻干节省投入与消耗。文物是属于珍贵的物品，为保证好的冻干效果，必须在探索冻干工艺时尽可能多的对冻干过程的各个参数进行监测，尤其是某些关键参数，如物料温度、质量等，从而根据不同参数对应的冻干效果得出最优化的冷冻干燥方案。而现有的饱水木质文物冷冻干燥机无法满足在实验室使用的要求，主要表现在：(1)体积较大，占用实验室有限空间；(2)对冷冻干燥过程或无监测或监测手段单一，并且没有相应的数据采集和处理程序；(3)冻干过程参数不可调或仅能调节有限几个参数，无法满足研究的需要。这些都给实验研究饱水木质文物的冻干工艺以及相应的建模计算带来诸多困难。

发明内容

本实用新型的目的是为了克服现有饱水木质文物冷冻干燥机的缺点，提供一种体积较小，冻干过程参数可调，并且能对冻干过程进行多手段监测的实验型饱水木质文物冷冻干燥机。

本实用新型的技术方案是：包括冻干箱、冷阱、制冷装置、加热装置、数据测量和电气控制装置，其特点是，冻干箱和冷阱采用同一箱体；制冷装置采用自复叠循环，工质采用R600a、R23和乙烯混合工质；加热装置采用液体循环流动加热方式，加热液体采用体积比为1∶3～5的水和乙二醇混合液；增设了数据采集和处理程序及控制模块。

本实用新型的有益效果是：冻干箱和冷阱采用同一箱体以及制冷装置采用自复叠循环缩小了整个设备体积，减少占用空间；利用加热装置及其相应的控制模块，方便控制降温速率和升温速率；利用冻干箱内安装的称重传感器、自带光源摄像头和热电偶，可实现冻干过程中样品的多方位监测，利于冻干工艺的优化。

附图说明

图1为实验型饱水木质文物冷冻干燥机结构连接图(虚线框部分见图2)；

图2为冻干箱内加热板的结构和布置方式及加热液进出示意图；

图3为样品监测装置布置图；

图4为数据测量和电气控制装置示意图；

图中：压缩机1、冷凝器2、气液分离器3、第一节流阀4、冷凝蒸发器5、回热器6、放水阀7、流量计8、循环泵9、加热罐出口处铂电阻温度计10、加热罐11、排液阀12、电加热器13、冻干箱14、观察镜15、加热板16、储液罐17、电阻式真空规18、蒸发器19、风机20、放空阀21、冷阱22、真空泵23、第二节流阀24、热电偶25、自带光源摄像头26、称重传感器27、航空插28、加热板进出口处铂电阻温度计29、加热板表面热电偶30、弧形不锈钢薄板31、真空计32、Agilent数据采集单元33、PC机34、稳压电源35、ADAM4022T模块36、调压模块37。

具体实施方式

实验型饱水木质文物冷冻干燥机，包括冻干箱、冷阱、制冷装置、加热装置、数据测量和电气控制装置，其特点是，冻干箱14和冷阱22采用同一箱体；制冷装置采用自复叠循环，工质采用R600a、R23和乙烯混合工质；加热装置采用液体循环流动加热方式，加热液体采用体积比为1∶3～5的水和乙二醇混合液；增设了数据采集和处理程序及控制模块。

由图1所示，该冻干机中的制冷装置主要有压缩机1、冷凝器2、气液分离器3、第一节流阀4、冷凝蒸发器5、回热器6、蒸发器19和风机20组成。压缩机1和冷凝器2选用法国泰康FH4531FHR型压缩冷凝机组；冷凝蒸发器5和回热器6均采用套管式，外管材料为不锈钢，内管材料为紫铜，一根外管含六跟内管；蒸发器19选用翅片管式换热器；风机20的供电导线通过航空插接入箱体内。加热装置主要有储液罐17、加热罐11、电加热器13、排液阀12、循环泵9、流量计8和加热板16组成。储液罐17安装于箱体顶部，利于把加热液体装满整个加热装置；加热罐11内装有电加热器13，功率2kw，底部装有排液阀12，便于检修时排出防冻液；四个流量计8各自对应四块加热板16，通过调节流量计自带的调节阀便于控制各路的流量；循环泵采用上海黄河水泵厂的IHG20-110型立式不锈钢离心泵。冻干箱14和冷阱22采用同一箱体，箱体采用不锈钢制成，外包聚氨酯绝热层；箱体前端开有箱门，两者通过真空密封垫圈密封；箱门上开有观察镜15，方便观察箱体内状况；放空阀21和放水阀7分别安装于箱体后侧的顶部和底部；真空泵23采用机械式旋片真空泵，其型号为2XZ-4BD，极限真空度为2×10^-2Pa；真空泵吸气口装有高真空充气挡板电磁阀。