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冷凍真空干燥機(jī)和其它干燥方法一樣,要維持升華干燥的不斷進(jìn)行,必須滿足兩個(gè)基本條件,即熱量的不斷供給和生成蒸汽的不斷排除。在開(kāi)始階段,如果物料溫度相對(duì)較高,升華所需要的潛熱可取自物料本身的顯熱。升華所生成的蒸汽如果不及時(shí)排除,蒸汽分壓就會(huì)升高,物料溫度也隨之升高,當(dāng)達(dá)到物料的凍結(jié)點(diǎn)時(shí),物料中的冰晶就會(huì)融化,冷凍干燥也就無(wú)法進(jìn)行了
冰在一定溫度下的飽和蒸汽壓大于環(huán)境的水蒸氣分壓時(shí)即可開(kāi)始升華;比制品溫更低的凝結(jié)器對(duì)水蒸氣的抽吸與捕獲作用,則是維護(hù)升所必需的條件。
氣體分子在兩次連續(xù)碰撞之間所走的距離稱(chēng)為平均自由程,它與壓力成反比。在常壓下,其值很小,升華的水分子很容易與氣體碰撞又返回到蒸汽源表面,因而升華速度很漫。隨著壓力降低13.3Pa以下,平均自由程增大105倍,使升華速度顯著加快,飛離出來(lái)的水分子很少改變自己的方面,從而形成了定向的蒸汽流。
真空泵在凍干機(jī)中起著抽除永久氣體的作用,以維護(hù)升華所必需的低壓強(qiáng)。1g水蒸氣在常壓下為1.25L而在13.3Pa時(shí)卻膨脹為10000升,普通的真空泵在單位時(shí)間內(nèi)抽除如此大量的體積是不可能的。凝結(jié)器實(shí)際上形成了專(zhuān)門(mén)捕集水蒸氣的真空泵。