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冷凍干燥機熱和質傳遞的主要受哪些因素影響?

2023-08-09

  冷凍干燥機的冷凍干燥的整個過程其實就是傳熱和傳質(水蒸氣)同時進行的過程,熱和質的傳遞速率共同影響干燥速率,從而影響整個凍干周期,所有影響熱和質傳遞的因素均會影響干燥速率。歸納起來影響冷凍干燥機熱和質傳遞的因素主要有:
 
  1、物料的形態與組分
 
  根據凍干物料的形態通常分為固體和液體。固體的形態和液體的濃度對冷凍干燥機的冷凍干燥速率的影響較大。
 
  2、預凍速率
 
  冷凍干燥機冷凍時所形成的晶體大小在很大程度上影響冷凍干燥機干燥的速率和干燥后產品的溶解速度。冷凍干燥機速凍和慢凍過程具有以下差別:速凍產生的冰晶較小,慢凍產生的冰晶較大。大的冰晶有利于升華,小的冰晶不利于升華,快速凍結導致升華速率低,解吸速率快;慢速凍結導致升華速率快,解析速率慢。
 
  3、裝量
 
  物料在凍干時,分裝到容器中后存在一定的表面積與物質厚度之比,亦即凍干與裝量有關。表面積、厚度小有利于水分升華,容易凍干且質量理想。干燥時,單位面積料盤上被干燥的濕重裝載量是決定干燥時間的重要因素,一般情況下,物料堆積的厚度愈薄,傳熱和傳質速度越快,干燥時間愈短。但是,物料厚度薄則單位凍干面積上每批次干燥的物料少,對提高單位凍干面積和單位時間產量不利。
 
  4、干燥室內壓力
 
  干燥室內壓力高低影響到傳熱和傳質的速率,就傳質而言,壓力越低越好,而對于傳熱來說,壓力越高越好。冷凍干燥機的傳質速率的大小,主要由升華界面與干燥層表面的溫度和壓力所決定,要提高干燥層中水蒸氣的逸出速率,一是提高升華界面的溫度,使界面水蒸氣壓增大;二是提高干燥室的真空度,降低干燥層表面的蒸汽壓。
 
  5、傳熱方式傳熱方式
 
  冷凍干燥機按傳統的分類可劃分為:傳導、對流、熱輻射和介質加熱(微波加熱)。由于冷凍干燥機的升華干燥的過程涉及到熱和質(水蒸氣)的傳遞,因此,通過何種傳熱方式將熱量更為有效地傳給物料,對冷凍干燥機的干燥速率有較大的影響。

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