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冷冻干燥机的升华条件及冻干过程分析

点击次数:364发布时间:2018-10-11
       为了更好地使用冷冻干燥机,需要对冷冻干燥机的运行过程有一定的了解,下面我们来仔细分析一下冷冻干燥机的升华及冻干过程。
  冷冻干燥机的冷冻干燥过程总升华的条件:
  则是维护升所必需的条件。 冰在一定温度下的饱和蒸汽压大于环境的水蒸气分压时即可开始升华;比制品温更低的凝结器对水水蒸气的抽吸与捕获作用。
  与压力成反比。常压下,气体分子在两次连续碰撞之间所走的距离称为平均自由程。其值很小,升华的水分子很容易与气体碰撞又返回到蒸汽源表面,因而升华速度很漫。随着压力降低 13.3Pa 以下,平均自由程增大 105 倍,使升华速度显著加快,飞离出来的水分子很少改变自己的方面,从而形成了定向的蒸汽流。
  以维护升华所必需的低压强。 1g 水蒸气在常压下为 1.25L 而在 13.3Pa 时却膨胀为 10000 升,真空泵在冻干机中起着抽除特殊气体的作用。普通的真空泵在单位时间内抽除如此大量的体积是不可能的凝结器实际上形成了专门捕集水蒸气的真空泵。
  因而在升华面与冷凝面之间便产生了一个相当大的压力差 , 制品与凝结的温度通常为 -25 ℃与 -50 ℃ 。冰在该温度下的饱和蒸汽压分别为 63.3Pa 与 1.1Pa. 如果此时系统内的不凝性气体分压可以忽略不计 , 将促使制品升华出来的水蒸气 , 以一定的流速定向地抵达凝结器表面结成冰霜。
  如果升华过程不供给热量,冰的升华热约为 2822J/ 克。那末制品只有降低内能来补偿升华热,直至其温度与凝结器温度平衡后,升华也就停止了为了坚持升华与冷凝来的温度差,必需对制品提供足够的热量。
  冷冻干燥机的过程中温度测量问题:
  在冷冻干燥的过程中,通常主要需监控、检测的温度参数包括以下几方面。
  (1)冷系统中的温度参数。包括冷冻干燥系统的冷凝器温度、制冷系统的冷却水进出口温度、压缩机排气温度等。
  (2)加热系统中的温度参数。如搁板或辐射板温度、加热用介质温度等。
  (3)清洗、消毒、灭菌系统温度参数。
  (4)样品温度。包括样品中温度分布及其动态变化。
  在冷冻干燥过程中的温度参数调节的最主要的目的就是要使样品的温度能按工艺要求及时地变化。所以,准确测量样品的温度对冷冷冻干燥燥过程的研究与控制具有重要意义。在冷冻干燥过程中,为了保证冷冻干燥样品的质量,样品温度的监控是十分重要的。
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