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直接抽水蒸汽真空泵组成的真空冻干机的真空系统(1)
无论何种干燥,其本质都是去除物料中的水分。真空冷冻干燥是在低温低压下去除从物料中升华出来的水分。因此,真空冷冻干燥机的真空系统必须能抽除水蒸汽,而且根据冻干工艺的要求,医YY冻干机空载极限真空度应达到1Pa,食品用冻干机空载极限真空度应达到10Pa。工作真空度通常比空载极限真空低一个数量级左右。只有这样才能采用循环压力法来提高冻干速率。真空系统还必须有足够的抽速和抽出水蒸汽的能力。这就要求在冻干机真空系统设计与计算时合理地选择真空泵和(或)捕水器(水汽凝结器),当然还要设计管道和进行通导能力的计算,如果管道和阀门的通导能力不够,选再大的真空泵和捕水器也没有作用。
这样,真空冷冻干燥机的真空系统特性主要应包括抽水蒸汽的能力,冻干箱空载极限真空度和冻干箱出口处的有效抽速这3大指标。能直接抽水蒸汽的真空泵目前并不很多,主要有水喷射泵、水蒸喷射泵、水环泵、湿式罗茨泵4种,其余真空泵在抽水蒸汽时必须采取一些措施,当前采取Z多且比较有效的措施是在泵入口前加捕水器。因此,当前冻干机上用的真空系统主要分两类,一类是直接抽水蒸汽的真空泵;另一类是捕水器加真空泵。前者结构简单,成本低,但必须配备蒸汽锅炉,操作不慎尚有返水现象;后者结构复杂,成本高,但真空度较高,运行可靠。两类系统目前国内都在采用。
上述4种能直接抽水蒸汽的真空泵中,水喷射泵的极限真空在8×104Pa左右,湿式罗茨泵极限真空在5×104Pa左右,水环泵Z好的极限真空度也只能达到2×102Pa。显然这3种泵单独使用都不适于冻干机的工艺要求,只有水蒸汽喷射泵适合于冻干机的工艺要求。
用在冻干机上的水蒸汽喷射泵有3种类型:高架式、中架式和低架式。高架式需架设在10m高以上,中架式需架设在5～6m高,低架式一般架设在1～1.5m高。高架式性能可靠,成本Zdi,但安装、维护不方便,北方冬季太冷,需安装在厂房内,致使厂房太高;中架式与低架式相比并无明显优点,故采用低架式水蒸汽喷射泵更合适。典型低架式水蒸汽喷射真空泵如图1所示。冻干机采用的水蒸汽喷射真空泵至少应为5级泵,极限真空度为13Pa。
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