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凍干機(jī)的冷阱溫度多少合適呢？
2023-2-21 閱讀(1356)
冷阱的目的是捕集凍干過程中產(chǎn)品升華的水汽，凍干箱內(nèi)水汽向冷阱轉(zhuǎn)移的動力來源不僅是溫度差導(dǎo)致的壓力差異，同時(shí)也來自設(shè)備真空系統(tǒng)的抽空能力，而冷阱有效捕集升華水汽也是在保護(hù)真空系統(tǒng)，例如真空泵油是容易吸收水分乳化，從而導(dǎo)致抽空能力的降低。這就是為何凍干設(shè)備要預(yù)設(shè)冷阱降到一定溫度，才能開啟真空泵組與冷阱隔離閥的考量。冷阱溫度一般是指冷阱里面水分捕集裝置的表面溫度，捕集器有盤管式、板式或?qū)嶒?yàn)室設(shè)備常見的冷阱壁。但無論哪種形式的冷阱溫度，其真的越低越好嗎？比如，舉個(gè)極限例子，應(yīng)用液氮的-110攝氏度和壓縮機(jī)的-70攝氏度。如果沒有任何其它約束條件的話，當(dāng)然是，顯然冷阱溫度越低，其能捕捉的理論冰層厚度越厚，換句話說，同樣的冰層厚度條件下，冷阱溫度越低的冰層表明溫度越低，越容易創(chuàng)造出更大凍干箱與冷阱間的升華壓力梯度。然而，現(xiàn)實(shí)總是有“但是"…，原因是任何事物都是多維空間下存在，即在多種約束條件下運(yùn)行。首先，冷阱與箱體之間的通徑，即主閥尺寸約束了通量。
汽流的產(chǎn)生是由于箱阱間的壓差所引起的，通常越高的壓差帶來越快的水汽通過連接管路的流速。恒定水汽的質(zhì)量流量通過管路，速度會加快，從而導(dǎo)致箱阱間的壓差持續(xù)降低。但熱力學(xué)顯示，這個(gè)速度的限度與水汽中的聲速（400m/s, 1馬赫）相對應(yīng)，當(dāng)水汽速度接近1馬赫，水汽流量將會被阻塞，下游壓力再下降也不會影響通過管路的質(zhì)量流量。換句話說，再降低冷阱溫度或增大抽空能力，也不會帶來益處！
其次，Kobayashi早在上世紀(jì)80年代中期，就發(fā)現(xiàn)冷阱的溫度會影響到所使用的凍干機(jī)的捕冰效果，或者準(zhǔn)確說是冰在捕集裝置上的分布。
冷阱是冷凍干燥過程捕獲水分的裝置，理論上講，冷阱溫度越低，冷阱的捕水能力越強(qiáng)，但冷阱溫度低，對制冷要求高，機(jī)器成本及運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用高。實(shí)驗(yàn)系列冷凍干燥機(jī)的冷阱溫度主要有-50℃左右、-60℃左右、-80℃左右等幾個(gè)檔次。
冷阱溫度為-50℃的凍干適用于一些容易凍干的產(chǎn)品，冷阱溫度為-60℃左右的凍干機(jī)適用于大部分產(chǎn)品的凍干，冷阱溫度為-80℃的凍干適用于一些特殊產(chǎn)品的凍干。
冷阱溫度對捕水能力的影響實(shí)驗(yàn)表明冷阱溫度從-35℃下降到-55℃，捕水能力有提升明顯，冷阱溫度低于-55℃，冷阱的捕水能力提升不明顯。因此，在沒有特殊需求的情況下，選用冷阱溫度-60℃左右是理想的選擇。
