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干燥机系由制冷系统、真空系统、加热系统、电器仪表控制系统所组成。主要部件为干燥箱、凝结器、冷冻机组、真空泵、加热/冷却装置等。

制冷系统是冻干机的最重要的组成部分，被称为“冻干机的心脏”。其制冷系统主要由以下部件组成：压缩机,制冷剂,油分离器，水冷凝器，干燥过滤器，中间冷却器，视液镜，电磁阀，手阀(顶盖阀)，膨胀阀，蒸发器(板式交换器，后箱冷凝盘管)，汽液分离器，回气过滤器，压力表，压力控制继电器， CPCE (能量调节器)，安全阀，制冷管道等。整个系统如下图所示：

冷冻干燥是利用升华的原理进行干燥的一种技术，是将被干燥的物质在低温下快速冻结,然后在适当的真空环境下,使冻结的水分子直接升华成为水蒸气逸出的过程. 冷冻干燥得到的产物称作冻干物(lyophilizer)，该过程称作冻干(lyophilization)。

冻干机的工作原理(如下图所示)是：液体制冷剂在蒸发器中吸收被冷却物质的热量后，汽化成低压低温的蒸汽，被压缩机吸入，压缩成高温高压的蒸汽后排入冷凝器，在冷凝器中向向冷却介质(水或空气)放热，冷凝为高压液体，经节流装置节流为低压低温的液体，再次进入蒸发器吸热汽化。