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乾燥製程如何搭配真空幫浦系統運作?

真空製程通常包含此處提及的數個區域。舉例來說,在批次乾燥中,製程可以 (見圖 2.74) 在區域 A (排空容器) 中開始,然後逐步經過區域 B、C 與 D。之後,製程的進程會像以下這樣:

圖 2.74 魯式幫浦與冷凝器抽排水蒸氣的應用區域 (無 GB = 無氣鎮)

A. 透過氣鎮幫浦與魯式幫浦為容器抽真空。

B. 由於加熱材料所產生的蒸氣壓力升高,因此連接兩個冷凝器。

抽氣系統的選擇由發生的最高蒸氣分壓及進氣口的最低空氣分壓決定。

C. 旁通主冷凝器

它現在將沒有效果,而是者會由蒸汽壓力進一步下降的抽氣系統排空。

D. 旁通中間冷凝器。

魯式幫浦與前級真空幫浦 (氣鎮開啟) 現在可以單獨繼續抽氣。對於短暫的乾燥,將填入冷凝水的冷凝器分隔開來特別重要,因為氣鎮幫浦會繼續從冷凝器抽排之前在水的飽和蒸汽壓力下凝結的水蒸氣。
在長期乾燥製程中,從冷凝器關閉凝液收集器就夠了。然後,只有冷卻管上的剩餘凝結薄膜能夠重新蒸鍍。根據氣鎮幫浦的大小,此重新蒸鍍會在 30 - 60 分鐘內接著發生。

固體物質的乾燥

如前所示,固體物質的乾燥會引發一系列進一步的問題。只是為容器抽氣,然後等到水蒸氣從固體物質中擴散,這樣再也不夠了。此方法在技術上的確是可行的,但它會將乾燥時間增加到無法忍受的程度。

將乾燥時間盡可能保持得越短越好,這並不是一個簡單的技術程序。含水量與乾燥物質的層厚度都很重要。此處只能講述原理。有關特定的問題,我們建議您與專家聯絡。

要乾燥的材料的含水量 E,其擴散係數取決於含水量 (例如對於塑膠) 作為以下列方程式計算近似值之乾燥時間 t 的函數:

vacuum generation graphics

(2.31)

E0,其中 E 是乾燥之前的含水量
q 是與溫度相關的係數。因此方程式 (2.31) 僅作為溫度使用,並在此判定 q
K 是取決於溫度、材料附近的水蒸氣分壓、尺寸及材料屬性的係數。

在此近似值方程式的輔助之下,可以評估許多物質的乾燥特性。如果針對各種溫度與水蒸氣分壓判定 K 與 q,則很容易內插其他溫度的值,以便能夠計算所有操作條件下的乾燥製程進程。在相似性轉換的輔助之下,可以進一步比較材料乾燥製程的進程與不同屬性材料的已知屬性。

乾燥材料的規則

經驗顯示,如果材料表面的水蒸氣分壓相當高,也就是說,如果要乾燥的材料表面尚未完全乾透,則可得到較短的乾燥時間。之所以可能得到這樣的結果,是因為熱源與材料之間的熱傳導在較高壓力之下較大,而潮濕表面層的耐擴散性小於乾燥表面層。為了滿足潮濕表面的條件,會控制乾燥室中的壓力。如果無法永久維持必要的相當高的水蒸氣分壓,可暫時中止冷凝器的操作。然後腔室中的壓力會升高,材料的表面會再次變濕。為了以受控方式降低容器中的水蒸氣分壓,可以調節冷凝器中的冷媒溫度。這樣一來,冷凝器溫度便會達到預設值,水蒸氣分壓則可以受控方式降低。

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References

Vacuum symbols

A glossary of symbols commonly used in vacuum technology diagrams as a visual representation of pump types and parts in pumping systems

 

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Glossary of units

An overview of measurement units used in vacuum technology and what the symbols stand for, as well as the modern equivalents of historical units

 

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References and sources

References, sources and further reading related to the fundamental knowledge of vacuum technology

 

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