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如何使用真空泵系统完成干燥工艺?

真空过程通常涵盖如下所述的几个区域。举例来说,在间歇干燥中,该过程可以(见图 2.74)从区域 A 开始(将空容器抽空),然后逐步依次处理区域 B、C 和 D。工艺的流程如下所述:

图 2.74 用于抽取水蒸汽的罗茨泵和冷凝器的应用领域(w/o GB = 无气镇)

A. 通过机械泵和罗茨泵抽空容器。

B. 由于加热材料产生的蒸汽压力增加,将两个冷凝器连接起来。

抽空系统的选择取决于产生的最高蒸汽分压以及进气口的最低空气分压。

C. 绕过主冷凝器

该冷凝器现在不起作用。仅在蒸汽压力进一步降低后,抽气系统才能将其抽空。

D. 绕过中间冷凝器。

如今,罗茨泵和前级真空泵(开气镇)可以独立地持续抽真空。当干燥过程较短时,能够将充满冷凝水的冷凝器进行隔离尤其重要,否则,前级泵会继续在水的饱和蒸气压力下,从冷凝器中泵出先前已经冷凝的水蒸汽。
当干燥过程较长时,只需将冷凝水收集器与冷凝器切断即可。这样一来,就只有冷却管上剩余的冷凝水膜会再蒸发。根据前级泵的规格,此再蒸发工艺可确保在 30 - 60 分钟内完成。

固体物质干燥

前面讲过,固体物质的干燥会带来一连串的更多问题。只是将水蒸汽简单地抽出容器,然后等待水蒸汽从固体物质中逸出已不能满足要求。这种方法尽管在技术上确实可行,但会导致干燥时间过长。

尽可能地缩短干燥时间不是一个简单的技术过程。干燥物质的含水量和层厚都是重要影响因素。这里只能阐述一些原理。如有任何具体的问题,建议您联系我们的专家。

对于扩散系数取决于含水量的待干燥材料(比如塑料),其含水量 E 与干燥时间 t 之间的函数关系可近似地通过下式表达:

vacuum generation graphics

(2.31)

E0,其中 E 为干燥前的含水量
q 是温度相关的系数。因此,式 (2.31) 仅适用于 q 测定时所在的温度
K 是一个与温度、材料附近的水蒸汽分压以及材料的尺寸和特性有关的系数。

借助此近似公式,可以评估很多物质的干燥特性。如果为各种温度和水蒸气分压确定了 K 值和 q 值,就可以轻松地通过插值来确定其他温度的值,进而能够计算所有工况下的干燥过程。借助相似变化,可以进一步将特性已知的某种材料的干燥过程与具有不同特性的其他材料进行比较。

材料干燥领域的规则

经验表明,如果材料表面的水蒸汽分压相对较高,也就是说,如果要干燥的材料表面尚未完全失去水分,则干燥时间会更短。这是因为压力越高,热源与材料之间的热传导就越好,而且潮湿表面层内的扩散阻力要比干燥表面层内更小。为了让表面保持潮湿,就要控制干燥室中的压力。如果无法持久地保持所需的相对较高的水蒸汽分压,可让冷凝器暂时停止工作。这样一来,室内的压力会增加,材料表面会再次变潮。为了以受控的方式降低容器中的水蒸汽分压,或许可以调节冷凝器中的制冷剂温度。这样,冷凝器温度可保持在预设值,而水蒸汽分压就能够以受控的方式降低。

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真空技术图中常用符号的术语表,这些符号用于直观地表达泵的类型以及抽气系统中的部件

 

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单位术语表

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参考文献和来源

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