凍干機冷阱盤管表面結(jié)霜特性的研究.pdf

1、真空冷凍干燥機中的冷阱主要是用來捕集從干燥室內(nèi)升華出來的水蒸氣，水蒸氣流經(jīng)冷阱后直接凝華成霜而被抽除，因此也稱其為水汽凝結(jié)器。凍干機冷阱工作在低溫低壓的環(huán)境下，目前針對此種環(huán)境下的水蒸氣的汽-固相變理論相當(dāng)缺乏。其中凍干機冷阱室內(nèi)冷阱盤管的霜層的導(dǎo)熱系數(shù)和密度在結(jié)霜過程中均為變量，是研究凍干機冷阱結(jié)霜特性中的一個關(guān)鍵問題。本文中將霜層看作多孔介質(zhì)，利用導(dǎo)熱基本理論中的導(dǎo)熱方程和傳質(zhì)方程，建立冷阱結(jié)霜模型，并經(jīng)過實驗驗證，得出凍干機冷阱盤

2、管表面霜層的導(dǎo)熱系數(shù)，有利于凍干機冷阱的優(yōu)化設(shè)計，具有一定的實用價值。本文的主要研究分為： (1) 本文基于凍干機冷阱工作壓力不超過10Pa，冷阱工作的環(huán)境為稀薄氣體環(huán)境，對處于稀薄氣體環(huán)境中的冷阱對流換熱進行了分析，得出隨著真空度的增加，Nu基本上在急劇的下降，對流現(xiàn)象直至可以忽略。在此基礎(chǔ)上，采用多孔介質(zhì)理論，在傳熱傳質(zhì)基本方程的基礎(chǔ)上建立了冷阱結(jié)霜模型，并對該數(shù)學(xué)模型進行求解。 (2) 本文對凍干機冷阱中的結(jié)霜特性

3、進行了實驗研究。實驗中采用動壓測量法測量移動的升華界面溫度，通過數(shù)據(jù)回歸分析，求得凍干物料的升華速率。假設(shè)干燥室內(nèi)升華出來的水蒸氣全部在冷阱盤管表面凝華結(jié)霜，將干燥室內(nèi)升華的水蒸氣與冷阱盤管表面凝華結(jié)霜相結(jié)合，采用能量守恒，并通過對霜層溫度分布的研究，求解霜層的導(dǎo)熱系數(shù)。實驗研究表明，冷阱室內(nèi)的壓力在十幾Pa左右時，霜層的導(dǎo)熱系數(shù)在0.15W/m·K～0.35W/m·K范圍內(nèi)波動，其值約為常壓下霜層導(dǎo)熱系數(shù)的1/4～1/2。 (