labconco冻干机冷阱室内气流原理

冷阱(水汽凝结器 )是冻干设备的重要组成部分 ，同时又是冻干机设计中的难点 。冷 阱要求通导能力好 ，保证气体流动；水蒸气与冷阱盘管外表面碰撞几率高 ，提高捕集水蒸气 的效率 ，保护真空
泵正常运转 ；冷阱捕水面积大 ，保证设备有足够的捕水能力 ；水汽凝结器捕水匀可靠 ，提高冷阱捕水面积利用率。然而 ，在实际设计 中，由于缺乏对冷阱室内气流组织 的研究 ，设计 出来 的冷阱结 构庞大，造价高，结构不合理，造成水汽凝结器结霜不均，冷阱捕水 能力下降¨。冷阱室内加入合适的导流板 ，对其中的气 流组织进行优化 ，以提高冷阱的捕水能力。

2 冻 干机 冷阱 室几何 模 型冻干机冷阱室的尺寸为长 400mmx400mm×400mm(长 ×宽 ×高 )，其设计方式为低温箱式设计方案。冷阱室 内的冷源主要为冷阱盘管 、干燥室内升华干燥出来的水蒸气 。进气 口中心在距离冷阱室底面 147ram，出气 口中心在距离冷阱室底面 142mm的高度上。冷阱盘管管间距为 40mm，共2排，间距 30mm，材料为紫铜管，具体位置布置

如图 1所示。

冷阱室外由厚为 100mm的PS材料

3．1 建立控 制 方程

在对冷阱室 内的气 流组织 的模拟 时，为 了简化计算模型 ，建立数学模型时作如下假设 ：

(1)模拟过程 中，冷 阱室 内的流体选用 干空气 ，不考虑其在冷阱盘管壁面的相变过程 ；

(2)冷阱室内流体为不可压缩的常物性牛顿流体 ，流动为非定常流动；

(3)冷阱室 内与外 界无热交换发生 ，为绝热体；

(4)冷阱盘管冷壁面看作是温度为 一60~C的恒温冷壁面；

(5)计算微元体体力只有重力 ，且 z轴竖直
向上 ；
(6)冷 阱室 内流 体 的雷 诺 数 经 计 算 小 于
2300，即流动状态为层流，即流体在流动过程 中两层之间没有相互渗透 ；因此 ，其流动过程主要受质量守恒定律 、动量守恒定律和能量守恒定律的控制。这些方程也构成了对冷阱室内气体流动的控制方程：
质量守恒方程 (连续性方程)，即单位时问内流体微元体中质量 的增加 ，等于 同一时问问隔内流人该微元体的净质量 ：