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冷冻干燥过程中所用真空系统

2020-01-15

真空系统是由真空容器、真空泵、真空阀、真空表、真空密封、冷凝器及管道等按一定要求组合而成。

(一)真空系统的基本要求

(1)根据冷冻干燥物料的需要,应能达到一定的极限真空和工作真空。极限真空是指系统无漏气时所能达到的更低压强;工作真空是进行某种工艺过程时所能维持的真空。

(2)在尽可能的条件下提高有效抽速,这样可以缩短抽气时间,降低冻干产品的成本。

(3)系统要结构简单、牢固,操作简单,维修方便等。

(二)真空系统的密封

真空密封有两种,一是靠金属或陶瓷或玻璃与金属焊接而实现的性密封;二是可拆卸的静密封和动密封。静密封是用元件连接,密封后保持静止状态;动密封就是必须保证既运动又要密封。

可折卸的真空密封,都要有密封材料夹垫在元件接头法兰中间,靠挤压,紧固实现密封。根据真空度的要求可选择不同的密封材料。常用的密封材料有:橡胶、聚四氛乙烯、软金属的铝、无氧铜等。

真空脂用于涂在两个光滑平面之间起真空密封和润滑作用。真空封蜡用来填补真空系统上的小漏孔。真空封腊分为真空泥和真空腊两类。

(三)干操仓

干燥仓是真空系统的重要组成之一,其真空性能好坏影响到整个冻于机的性能。它既是真空室,又是冻干物料的容器。

(四)捕水器

捕水器是真空系统的容器之一,它的作用是捕集物料升华出来的水蒸气,以保护真空泵。捕水器也称为捕集器、冷凝器和冷阱等。

(五)真空管道和真空阀

在干燥仓和捕水器、捕水器和真空泵之间都有一段真空管道,并设有真空阀,以控制开闭、流更大小等。

真空阀根据阀的工作强度可分为低真空阀、高真空阀和超高真空阀几种类型,因此,真空阀的选择主要由其使用场合和使用条件而定,其型号大小,由管道直径决定。

(六)真空测量

真空度一般用压强来表示,因此,真空测盆就归结于对真空环境中压强的测量。真空测量是真空技术中与真空获得同等重要而且密切相关的部分。真空测量的传统方法是直接测量压强,例如用U形管真空计(如麦氏真空计)测I真空,现在还有应用,但其不适用于含可凝性气体分子的环境及自控系统。真空度的高低实质是其分子数密度的人小,而气体分子数密度的大小又有其各自的物理特性,如导热、导电等,根据这些特性设计出许多种真空计。

冷冻干操系统中气体压力范围一般105-1Pa,但常常含有水蒸气、油蒸气等可凝性气体,常常伴随着温度变化和设备内各处温度不均匀,在某些工艺过程中还存在非稳态的气体定向流动。因此在选择真空计和测量时应注意实际的工艺条件及其对测量值的影响。

适合冷冻干燥工艺应用的真空计有麦氏真空计、薄膜真空计、电阻真空计、电离真空计等。

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