冷凍干燥原理

1、冷凍干燥原理冷凍真空干燥也叫干燥。升華干燥或簡稱凍干。它是干燥方法之一，目的是為了貯存物品。 DL6h物品之所以會損壞、腐爛、變質，主要是由于外因和內因二個因素引起，外因者，空氣、水、溫度、生物等的作用；內因者，主要是生物物質自身的新陳代謝作用。如果能使外因和內因的作用減小到最低程度，則能達到物品在一定時間內保持不變的目的。2）規(guī)劃實施可能對環(huán)境和人群健康產生的長遠影響。干燥法就是驅除物品內部所含的水份，因為水份是一切生物生長的必要條件之一。生物體水份減少到一定程度，則生物不易或不能生長繁殖。因而能較長時間的貯藏保存；另外，當有水份存在時，一些酸堿溶解其內還會發(fā)生一些化學作用而使物品變質。干燥

2、的方法很多，如曬干、烘干、煮干、晾干、噴霧干燥、真空干燥、冷凍干燥等。其中唯有冷凍干燥法是保存有生命生物物質的最理想方法。冷凍干燥之后的產品，進行真空或氮氣封口，以隔絕空氣特別是氧氣，再在低溫下存放，則水份、空氣、溫度三個因素被控制，使產品能在較長的時間內得到有效的保存。A.環(huán)境影響報告表冷凍干燥技術是在第2次世界大戰(zhàn)期間，因大量需要血漿和青霉素而發(fā)展起來的?，F在已廣泛應用于化學、制藥工業(yè)、食品工業(yè)和科學研究等方面，特別是應用于含有生物活性物質的生物藥品方面最為普遍。我國在解放前就已使用冷凍干燥法制造疫苗，但數量極少，僅應用于人醫(yī)，解放后我國的冷凍干燥事業(yè)得到迅速發(fā)展。1952年起開始在獸醫(yī)界

3、應用，并在國內制造了一批大、中型的冷凍干燥機，現在全國所有的省、市自治區(qū)均有各種不同型號的冷凍干燥機。在獸醫(yī)方面，主要用于各種獸用微生物的貯存，各種獸醫(yī)生物藥品的制造，一切用于豬、牛、馬、雞、鴨、鵝、兔、狗的各種預防疾病的藥品均離不開冷凍干燥機。冷凍干燥屬于邊緣科學，它涉及到物理、化學、生物學等知識，包括制冷、真空、電工、儀表等技術。因此也是一門綜合性的專業(yè)科學技術。 第一章 基礎知識 第二章 第一節(jié)物態(tài)的變化 第三章第四章 2.環(huán)境影響評價的概念我們生活在物質世界之中，在我們周圍的一切，如空氣、水、鐵等都是物質，一切物質均在不斷地發(fā)生變化。一種最常見的物質存在形態(tài)有三種：即氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)。

4、即使同一種物質也有三種形態(tài)。例如水，在攝氏零度時結成冰變成固態(tài)，而在攝氏一百度時則變成蒸汽而成氣態(tài)，在0100之間則是液態(tài)，可見在一定的條件下，物質的形態(tài)能夠互相發(fā)生轉化。第五章 物質是由分子組成的，在物質的三種形態(tài)變化中，物質的本質并沒有發(fā)生變化。物質的氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)三者的主要區(qū)別在于物質分子間的距離和作用力的大小不同，這些僅是程度上的差別，本質上是相同的。氣態(tài)物質分子間的距離較大。分子間的相互作用力較小，以致氣態(tài)物質不能單獨地維持自己的形態(tài)和體結，總是充滿在容納它的物體之中，液態(tài)物質分子間的距離較氣態(tài)小，作用力較大。因此液態(tài)物質只能單獨地保持其體積而不能保持起形狀。固態(tài)物質分子間的距離小

5、，作用力大，因此固態(tài)物質能保持自己的獨立形狀和體積。 第六章第七章 1. 規(guī)劃環(huán)境影響評價的報審第八章 直接市場評估法又稱常規(guī)市場法、物理影響的市場評價法。它是根據生產率的變動情況來評估環(huán)境質量變動所帶來影響的方法。物質在發(fā)生形態(tài)的變化時，伴隨著熱量的變化。如冰熔化要加熱，水變成汽也要加熱，說明它們吸收熱量；相反，水結成冰要移去熱量，汽變成水也要移去熱量，說明它們放出熱量。一般地說，從固態(tài)變成液態(tài)，液態(tài)變成氣態(tài)，固態(tài)直接變成氣態(tài)的過程是從分子排列密，相互作用力大的狀態(tài)，變?yōu)榉肿优帕惺瑁饔昧π〉臓顟B(tài)；這一過程要從外界吸取熱量，而相反的過程則向外界傳遞熱量。如圖一所示。 第九章第十章 為了有別于

6、傳統(tǒng)的忽視環(huán)境價值的理論和方法，環(huán)境經濟學家把環(huán)境的價值稱為總經濟價值（TEV），包括環(huán)境的使用價值和非使用價值兩個部分。第十一章 （二）建設項目環(huán)境影響評價的工作等級由固體變成液體的過程叫做熔化。將固體加熱，當升高到一定的溫度時固體即變成液體。固體物質熔化時的這個溫度稱為熔點，固體熔化時內能增加，因此需要從外界吸收熱量，一些物質的熔點見表一。第十二章第十三章 （1）非煤礦礦山的建設項目（注：對煤礦建設項目有單獨特別規(guī)定）；第十四章 1.依法評價原則；表一 一些物質的熔點()第十五章第十六章 2.環(huán)境影響評價工程師職業(yè)資格制度物質 熔點 物質 熔點第十七章 冰 0 玻璃 460800 /X#O

7、X 8gb氨 -77.7 銅 1083 5GPAtF-12 -155 鋁 658 zJ ;z0OF-22 -160 鋼鐵 1300-1400 KVViTpZ水銀 -39 錫 232 FTOLwix酒精 -114 鎢 3410 EYdEqS)單位質量的物質，由固體變?yōu)橥瑴囟鹊囊后w所需要吸收的熱量叫做該物質的熔化熱。物質的熔點和熔化熱隨壓強的變化而變化。一些物質的熔化熱見表二。單位為卡/克。 第十八章 表二一些物質的熔化熱(卡/克) xcJvXp物質 熔化熱 物質 熔化熱 x0TE+rf5 冰 79.4 錫 14.5 nRX3uHfa蒸發(fā)是指在任何溫度下(只要低于臨界溫度)液體表面的汽化過程。在制

8、冷技術中?！罢舭l(fā)”通常代表液體的沸騰過程。 i#%t/ u將液體加熱到一定的溫度，液體逐漸變成蒸汽；當蒸汽的形成不僅來自液體表面，而且來自液體內部，形成許多小汽泡上升至液面上方空間時稱為沸騰。也就是溫度升高到液體的蒸汽壓力與周圍的空間壓力相等時，液體即開始沸騰。液體開始沸騰時的溫度叫做沸點。沸騰也是同時發(fā)生在液體內部和表面的汽化現象。一些物質的沸點見表三。 (Pt*|i2c3v9 Z9O表三 一些物質的沸點() eA/$.R物質 沸點 物質 沸點 q?&JS鐵 2840 氮 -196 + V-&?E(鉛 1755 氧 -183 .GPuKP|水銀 357 氨 -33.4 cNS1 V*(=Tp

9、第二節(jié)熱和溫度 Z5o6RTi3JbI 3熱是物質運動的形式之一。任何物質都是有許許多多的分子所組成，而這些分子都在不停地作無規(guī)則的運動，我們稱之熱運動，而這些無規(guī)則運動的分子所具有的能就叫做熱能。 dK)U*Q熱能的大小用溫度來表示。溫度越高，分子運動越劇烈。物體的熱能也就越多；溫度低，分子運動緩慢，物體的熱能就少。溫度就是表示物體熱和冷的程度，熱和冷是相對的。它們都是表示物體所含熱能的多少或溫度的高低。增加物體的熱能叫做加熱；移去物體的熱能叫做制冷。 qyuU溫度常用攝氏和華氏二種溫標來表示。 ?J(qaa;攝氏溫標：在標準大氣壓下，以水的冰點為0，水的沸點為100，在0和100之間分成1

10、00等分。每一等分叫1度。這種溫標就叫做攝氏溫標，用符號表示。 / %U+kW華氏溫標：在大氣壓下，以水的冰點為32，水的沸點為212，在32和212之間分成180等分，每一等分叫1度，這種溫標就叫做華氏溫標，用符號F表示。 6nRD:CH)X華氏和攝氏和用下面的公式進行換算： Hs8c%C華氏換攝氏：5/9(F-32) /APBhm另外還有一種溫標叫開氏溫標，以攝氏零下273.15度作為零度，開氏溫標符號用號K表示。開氏溫標也叫絕對溫標；開氏零度即攝氏273.15也叫絕對零度。絕對零度是達不到的。 Llk4 =p溫度只能表示物體冷熱的程度，溫度高或者溫度低，不能從數量上來表示物體熱能的多少。

11、因此就有熱量的概念：物體吸收或放出熱能的多少叫做熱量。計算熱量的單位是卡或千卡，千卡又叫大卡，1大卡1000卡?？ǖ膯挝皇沁@樣規(guī)定的：把1克水的溫度升高或降低1所吸收或放出的熱量規(guī)定為1卡。 CkxUec還有一種熱量單位叫做英熱單位，它是這樣規(guī)定的：1磅水升高1F所需的熱量稱為1個英熱單位(B、T、U)，I英熱單位252卡。 hof:+aW質量相同的不同物質溫度升高1時所需的熱量是不相同的，我們把單位質量的某種物質溫度升高或降低1時所吸收或放出的熱量，叫做這種物質的比熱。單位是卡/克度，讀作每克每度卡，一些物質的比熱見表五。 XU .FLNe表五一些物質的比熱(卡/克度) d:6?miMHt物

12、質 比熱 物質 比熱 h bq水 1 銅 0.091 _YY:+冰 0.43 鋼鐵 0.11 *Y6BPFE*4水蒸汽 0.45 鋁 0.21 -#HkbsF-12 0.225 水銀 0.033 &+=A;Y)氨 0.52 玻璃 0.20 (CSs+y1空氣 0.24 酒精 0.58 *?7Ie;)r0HqZx熱量能通過傳導、對流、輻射三種方式進行傳遞。 qC40/1-m8K傳導：在受熱不均勻的物體中，熱從高溫處依靠物體的分子逐漸傳到低溫處的現象，稱為熱的傳導。這種方式的熱交換一直進行到整個物體的溫度相等為止。傳導在固體、液體和氣體之間均能發(fā)生，傳導作用必須要使物體相互接觸才能完成。 ZkkX

13、ITQkPM一切金屬是傳導的良導體，非金屬是熱的不良導體。物質傳導熱的能力可用導熱系數來表示。導熱系數是熱的傳導作用在1平方厘米截面上一秒鐘內當溫差為1時通過長度1厘米的熱量卡數。單位卡/厘米度秒，一些物質的導熱系數見表六。 /pZLt)=P表六一些物質的導熱系數(卡/厘米度秒) )V%xbDdS物質 導熱系數 物質 導熱系數 R$4&VBu銀 0.97 玻璃 0.00140.0018 n;)!N銅 0.92 水 0.00142 N&U=5cQ鋁 0.50 冰 0.0055 bt95qlL鎢 0.48 空氣 0. ByoSwQ鐵 0.16 棉花 0.00014 mBSa*s )對流：在液體或氣

14、體(包括蒸汽)中，熱量靠物質的流動從一部分向另一部分轉移的傳遞方式稱為對流。含熱的液體或氣體，體積因熱而膨脹，密度減少，于是因重量減輕而上升，其周圍冷的部份就補充原來地位，形成了對流，熱的對流只發(fā)生在液體或氣體中，而且必與傳導同時發(fā)生。 Nb/; Y輻射：高溫熱源通過空間射向低溫物體，使低溫物體受熱升溫，這種熱量的傳遞方式叫做輻射、熱射與光相似，它以直線方式進行，可以在真空中傳播；輻射可以通過空氣和玻璃等透明介質，而這些透明介質本身吸熱極少，表面黑、粗糙的物體善于吸收熱；表面白亮光滑的物體不善于吸收熱和輻射熱，但善于反射熱。 I3-$事實上，熱量傳遞的三種方式并非單獨進行，而是一種方式伴隨著另

15、一種方式同時進行，或者是三種方式同時進行的。 0m7ANqEZ為了衡量物體溫度高低的程度，就需要對溫度進行測量，溫度的測量是利用溫度計來完成的。常見的溫度計有液體溫度計、壓力式溫度計、雙金屬溫度計、熱電偶、熱電阻和熱敏電阻等。 =uSU9第三節(jié)氣體和蒸汽 ?y%UIzf$7M/rF;N5X氣體和蒸汽都是物質的氣態(tài)狀態(tài)，物質的臨界溫度可以作為判斷氣態(tài)物質是氣體還是蒸汽的標準，當溫度高于該物質的臨界溫度時，該物質的氣態(tài)稱氣體；而溫度低于該物質的臨界溫度時該物質的氣態(tài)稱蒸汽。 YbCqZqk為此，必須介紹一下物質的臨界溫度和臨界壓力。氣體的液化溫度是與壓力有關的，氣體的壓力越小時，則其液化溫度就越低

16、；隨著壓力的增加，氣體的液化溫度也升高，對于某一種物質的氣體，有一個固定的溫度值，超過這個溫度時，物質只能處于氣態(tài)，無論加多大的壓力也不能使其壓縮成液體，這個溫度就稱為該物質氣體的臨界溫度。在臨界溫度時使該氣體液化所需要的最小壓力，稱為該物質氣體的臨界壓力。一些物質的臨界溫度和臨界壓力見表七。 HqMK*XKU表七一些物質的臨界溫度和臨界壓力 L?X0xI4物質 臨界溫度 臨界壓力(絕對大氣壓) +Smt8O(1)30 30.04 31.70 33.45 35.28 37.19 39.19 41.28 43.47 45.75 48.14 M _U$I7Op3 IL/當空氣中所含的達到完全飽和狀

17、態(tài)（即相對濕度為100%）這時溫度稱為露點。溫度低于露點時，水蒸汽就結成霧狀水滴。并呈露水凝附在一些物體的表面，當溫度低于0時，則呈冰霜凝附在一些物體的表面。 8zj 09T表八是被水蒸汽所包含的空氣內水蒸汽的含量，例如15時橫向查10，縱向查5，為12.71克/米3;-8時，橫向查-0，縱向查8，為2.54克/米3。 |34tIN第四節(jié)壓強與真空 62(WZX%bWgPL4D9=物體放在地面，由于地球的引力作用，對地面有一個力的作用，我們把壓在某一物體表面上的力稱為壓力，而單位面積上所受到的力稱為壓強。壓力的單位是克或公斤（千克），壓強的單位是克/厘米或公斤/厘米。 l3g6y 9;液體和氣

18、體同樣對處于其中的一切物體產生壓強。地球的表面包圍著一層厚厚的空氣，叫做大氣層，這個大氣層所產生的壓強叫做大氣壓。 T)C固體的壓強只產生于重力方向，液體的壓強產生于液體相接觸的任何一面，而氣體的壓強產生于所有的方向上，所以氣體的壓強亦可以解釋為氣體分子不停地運動而撞擊容器內壁的結果。 GesSLG/大氣壓力的大小可以通過實驗來測得，那一根大約米長，一端封閉的細玻璃管，里面灌滿水銀，把它倒立在水銀槽中，便可見到水銀柱的下降現象，降到一定的高度便維持不動，在玻璃管上方形成一個沒有空氣的空間（真空），測量水銀柱的高度約為760毫米(如圖三所示)。 TQT大氣壓與高度有關，離海平面越高，大氣壓越低。

19、在離海平面2000米的高度內，平均每升高12米，水銀柱約下降1毫米。 Q$zlxn 7在標準大氣壓下，每立方厘米體積中氣體的分子數為2.71019個。真空是指低于體個大氣壓的氣體狀態(tài)，與大氣狀態(tài)相比較，單位體積中氣體的分子數目較少因此真空并不是空無一物，完全沒有任何物質的空間稱為“絕對真空”，絕對真空是假想的，它是永遠也達不到的。 ZT8j9zs$GQf真空高低的程度叫真空度。真空度用氣體壓強的大小來表示。壓強越低，表示真空度越高；反之，壓強越高，表示真空越低。若壓強高到760毫米水銀柱即一個大氣壓就是沒有了真空了。若壓強繼續(xù)升高，就產生了正壓。因此，低于大氣壓強又可稱負壓。 &tOD壓強有三

20、種表示方法：絕對壓力、表壓力和真空度。絕對壓力表示作用于單位面積上的壓力的絕對值，它以絕對零點為起點。表壓力，表示比大氣壓高多少數值，它以大氣壓力為起點，即在大氣壓時，表壓力為零。真空度表示比大氣壓低多少數值，當用絕對壓力表示時，以絕對零壓為起點；當用表壓力表示時，它以大氣壓為起點，如圖四所示。 !Ch ya絕對壓力和表壓力一般用公斤/厘米2來表示，英制用磅/寸2來表示，1公斤/厘米214.7磅/寸2。真空度常用毫米水銀柱來表示。1毫米水銀柱叫1托，因1大氣壓為760毫米水銀柱，因此1托1/760大氣壓。1毫米水銀柱有時還大，因1毫米(mm)1000微米()，于是用微米水銀柱(Hg)來表示真空

21、度，1mmHg1000Hg。當壓強高于1mmHg是真空度常用百分數來表示。 gA|jTc真空度百分數，壓力表真空與絕對壓強的對照表見表九 ouzeu9ppUQ5gX表九真空度百分數、壓力表真空度與絕對壓強對照表 $gTPW,s真空度 絕對壓強 壓力表真空 真空度 絕對壓強 壓力表真空 y#C%9#(%) (mmHg) (mmHg) (%) (mmHg) (mmHg) SAJ=)h0 760 0 80 114 646 7A6sSfPUy10 684 76 90 76 684 v, DBw920 608 152 95 38 722 UGQ0n30 532 228 96 30 730 gEsR-A!

22、m40 456 304 97 25 735 bn35f+50 380 380 98 15 745 eHe /w9$R60 364 456 99 8 752 NN0.0011/100010-3，因此0.00110-3 6G$tYfX例如某臺真空泵的極限真空為510-3，就是51/10000.005又1托1000Hg。所以510-3就是0. 00510005Hg(微米汞柱)。 E*CQG;=N現在國際上已把真空單位“托”取消，壓強的單位應該是單位面積所受的力如公斤/厘米2、牛頓/厘米2等。因此用托作為真空單位是不合理的。 $!=fFX*y現在把“牛頓/米2”這樣的壓強單位來計量真空度，給“牛頓/米

23、2”一個專用名字，叫做帕斯卡(Pascal，法國數學家、物理學家)簡稱“帕”；符號Pa，壓強的換算見表十。 Rha3表十壓強單位的換算 KqUSTR1e單位 巴 毫巴 帕斯卡 大氣壓 托 L9?/ -Mbar mbar Pa atm torr B5H&DqWzr1bar 1 103 105 0.987 0.75103 maEpT43f1mbar 110-3 1 102 0.98710-3 0.75 SJciffS1Pa 10-5 10-2 1 0.98710-5 0.7510-2 EQOP?mWx!1atm 1.013 1.013103 1.013105 1 0.76103 LI;EfyL1t

24、orr 1.33310-3 1.333 1.333102 1.31610-3 1 OPt;G,$tagns8F#H第五節(jié)真空技術基礎 l8AEEG8baaOD$Z氣體的特點是無一定形狀，也無一定體積，氣體能無限地膨脹而完全充滿于任何體積的容器中；氣體又能均勻地混合，數種不同種類的氣體，不管其比例如何都能混合成一均勻狀態(tài)。 oSA*N:物質的氣體狀態(tài)由壓強、體積和溫度三個因素來決定。當氣體壓縮時，壓強增加，體積縮小，溫度升高；當氣體膨脹時，壓強降低，體積增大，溫度降低。 LQ(5D_yG.可以用氣體的基本定律來概括氣體狀態(tài)變化的一些規(guī)律。 4,F3m:一、波義耳馬略特定律：一定質量的氣體，在恒溫

25、下，氣體的壓強與其體積的乘積為常數。這定律說明當溫度因素不變時，壓強與體積的關系，可以表示為： 9ze| sP1V1P2V2常數 0+eRR9 -P1，V1表示變化前氣體的壓強和體積， 7.e7FiP2，V2表示變換后氣體的壓強和體積。 V _-H gg二、蓋呂薩克定率：一定質量的氣體，在恒壓下，氣體的體積與其絕對溫度成正比。這定律說明當壓力因素不變時，體積與溫度的關系?？梢员硎緸椋?8f+hV常數T 0&i *V表示氣體的體積。 .;HIEj zqT表示絕對溫度， )WSC mr三、道爾頓定律：不相互起化學作用的混合氣體的總壓強等于各氣體分壓強的總和，這定律表明幾種氣體在一定時的壓強關系，可

26、一表示為： $Ei o$TIPP1P2+Pn -AaaDAz68P表示混合氣體的總壓強。 T0kjEP1Pn表示各氣體的分壓強。 _dt?(m|四、阿佛加德羅定律：等體積的任何種類氣體，在同溫度和同壓強下均有相同的分子數。例如每立方厘米的氣體在1大氣壓和20的情況下分子數為：2.691010個。 ?0rOcaTY氣體的基本定律適用于氣體，對于蒸汽不一定適用。 g .x=pt氣體分子的平均自由程也是氣體分子運動的一個參數，氣體的壓強也可以理解為氣體分子對容器壁碰撞的結果。事實上氣體分子運動不僅碰撞容器壁，而且還發(fā)生氣體分子間的互相碰撞。我們把氣體分子二次碰撞間經歷的平均距離叫做氣體分子間的平均自

27、由程。 1$37?F E平均自由程與氣體的濃度、壓強有關，濃度大，壓強大時分子間很容易碰撞，因而平均自由程就??；濃度小，壓強小時分子間比較不容易碰撞，因而平均自由程就大，常溫下空氣分子的幾個參數量見表十一。 J0*+C9P*在常溫和常壓下，由于空氣分子的平均自由程很小，從液體蒸發(fā)出來的分子或從固體升華出來的分子，很容易與氣體分子碰撞而返回到原來液體或固體的表面，因此蒸發(fā)和升華的速度很慢。隨著真空度的升高，氣體分子變得越來越稀，分子的平均自由程逐漸增大，于是分子間的碰撞將較少發(fā)生，這時液體的蒸發(fā)速度和固體的升華速度將迅速增加，大量的分子將會從蒸氣源飛離出來，甚至形成蒸汽流。另外，在真空較高的情況

28、下，由于氣體的分子較少，分子間的碰撞很少發(fā)生，所以氣體的對流就不可能形成，因此在真空度較高的情況下，依靠對流的熱量傳遞方式將減少甚至消失；依靠氣體分子的熱傳導也將減少甚至消失。這時，真空系統(tǒng)內依靠固體的熱傳導和輻射仍然存在。 *PhF$ZP表十一常溫下空氣分子的幾個參量 M|wydQG氣體壓強 平均自由程 氣體密度 每秒碰撞每平方厘米 K7IyCcdB（托） （厘米） （個/厘米3） （個/厘米2秒） u(WNou/+760 10-5 1.013103 31023 Oqpp=710 710-4 2.51019 3.51021 2Ok?ZdjA10-3 7 3.31017 3.51017 tqK

29、=U10-6 7103 3.31013 3.51014 3VWTq)D=10-9 7106 3.3107 3.51011 L?!$EPr10-14 71011 3.3102 3.5106 Y)|:& tZ10-17 71014 0.33 3.5103 %VbI P實驗指出，當真空達到幾十微米汞柱數值時，氣體分子的熱傳導和對流可以忽略不計，這時熱量的傳遞依靠固體的傳導和輻射進行，而真空度上升到幾百微米汞柱數值時，通過氣體分子的熱傳導和對流立即變得顯著起來。 ;%0T xK|U當氣體在導管內流過時，它總是受到一定的阻礙，在壓強較高時它主要消耗于氣流各層間的內摩擦；在壓強較低時它消耗于氣體分子與四壁

30、的碰撞過程。當管道粗、短、直時則流動的阻礙就較小。 m f*gew:C8WKw第六節(jié)真空的獲得和測量 7:TO02n)Vg2Jix,凍干機的真空系統(tǒng)是由凍干箱、冷凝器、真空管道、真空閥門和真空泵等組成。凍干時使用的真空度范圍大約是510-1110-3托之間(5001Hg)，要在半小時左右達到要求的真空度。 nLj&Uf&真空度是指壓力低于760托的氣體狀態(tài)，它的范圍從760托到110-11托甚至更低，宇宙空間的真空度為1.910-18真空可大致劃分為如表十二所示的范圍。這樣寬廣的真空范圍不可能用一種方法來達到，而是用不同的方法來達到不同的真空范圍。獲得真空的基本方法有三種：即使用抽氣機(即真空

31、泵)抽吸；用特殊的吸氣劑吸氣；用冷凝器捕獲氣體。它們的運用壓強范圍見圖五。 k9mi5Oc表十二真空范圍的劃分 XX2h( -真空區(qū)域 壓強范圍(mmHg) gRAC d&)粗真空 76010 OR4!YVVQ低真空 1010-2 a* %中真空 10-210-4 _I/F6 9V高真空 10-410-7 f+o氮氣 78.09 593.5 l2jF#FI6二氧化碳 0.03 0.23 fbvbz3N氖 0.0015 0.011 a-3c氦 0.0005 0.0037 % ps$qB氪 0.0001 0.00076 slm$rv氙 0.00001 0. V5F%_,No氡 微量 _PFnh)o

32、水蒸氣 不定 約7 T:L/wCj由于真空的范圍很寬廣，因此在進行真空度測量時不可能采用一種儀表全部都能測量，而是不同的范圍采用不同的測量真空的儀表。有：指針式真空儀表有：指針式真空計、U形真空計、壓縮式真空計、熱真空計，磁控放電真空計，電離真空計等。它們的適用見圖六。 %V9ZyQg%*冷凍干燥常用的真空計是壓縮式和熱真空計。 w;UqEC V在凍干機的真空系統(tǒng)內，存在著空氣和水蒸汽，而只有水蒸汽壓強的大小才能反映出來凍干過程中升華速度和水蒸汽在冷凝器內的凝結情況。因此凍干機的真空系統(tǒng)應測量其全壓，僅僅測量空氣的分壓強不能反映出真實情況。 CI U1R;壓縮式真空計又叫麥式真空計，使用水銀作

33、為工質，由于水銀蒸汽對人體有毒害作用，因此使用時要小心謹慎，平常不用時，應把橡皮管封死，使水銀與系統(tǒng)隔開。水銀在真空系統(tǒng)中還會蒸發(fā)而污染凍干產品，而冷凍干燥的產品大都是直接或間接用于人體的，因此現在許多國家已明確規(guī)定冷凍干燥嚴禁使用水銀壓縮式真空計。 juj=B另外，壓縮式真空計是根據波意爾馬略特定律的原理制作的。由于水蒸汽不遵守波馬定律，因此它只適用于測量永久性氣體，在冷凍干燥中水蒸汽的分壓強是一個很重要的參數，所以壓縮式真空計也就不適用于干燥中使用。 _OYhgs1w現在冷凍干燥廣泛使用電阻式真空計，（又稱皮喇尼真空計）它的工作原理是基于氣體的熱傳導決定于壓強這一關系。當加熱著的電阻絲周圍

34、的氣體壓強改變時，電阻絲熱量的耗散情況也改變。當壓強低時，熱量耗散量少，電阻絲的溫度增高；電阻增大；相反，當壓強增高時，熱量耗散量多，電阻絲的溫度降低，電阻減少。測量電阻的變化，便能反映出壓強的大小。因此也稱作電阻式真空計。 p7*6bj1還有一種高頻火花真空檢測儀，它是利用高頻高壓引起氣體的放電現象來工作的，稀薄空氣的放電顏色能粗略地估計出真空度的大小，它只適用于玻璃容器，能在容器外邊測量容器內部的真空度。 oIAeH +第七節(jié)機械制冷原理和系統(tǒng)組成 Y!iZW(=D&A YX根據熱力學第二定律，熱量不能自動地由冷的物體傳導給熱的物體。 f& v9Q97=致冷就是移去物體的熱量，使物體的溫度

35、降低。當物體的熱量減少時，分子的運動就緩慢，于是溫度下降。這一過程必須消耗其他能量。 X7k.zlH7T使物體致冷的方法有許多種。使用一種機械裝置使物體溫度降低叫機械制冷。利用直流電通過一種碲化鉍的半導體材料而產生的致冷，叫做半導體致冷。此外還有利用液態(tài)空氣的蒸發(fā)而獲得低溫的方法等等。 gY)8xMbA液體在蒸發(fā)時需要吸收汽化熱，蒸汽在膨脹時也需要吸收熱量；機械致冷正是利用了這個原理。 eXL3BKp有一種叫致冷劑的特殊液體，它的沸點很低，在低溫下極易蒸發(fā)，當它在蒸發(fā)時吸收了四周的熱量，使周圍物體的溫度降低；然后把這種液體的蒸汽又加以壓縮，再冷卻移去它的熱量，使它又變成液體，再把這液體去蒸發(fā)吸

36、熱，如此循環(huán)不斷，便能使蒸發(fā)部位的溫度不斷降低，這樣致冷劑就把熱量從一個物體移到另一個物體上。 tcxcup%冷凍機就是能實現這樣循環(huán)的機器，它是能使致冷劑蒸發(fā)而吸熱，壓縮而又冷凝成液體的一個封閉的機械系統(tǒng)。它由壓縮機、冷凝器、節(jié)流裝置、蒸發(fā)器四個主要部分組成，見圖七。 jy-xdg冷凝器兼儲液桶內的液體致冷劑經過出液閥到節(jié)流裝置，通過節(jié)流裝置的節(jié)流作用液體在蒸發(fā)器內蒸發(fā)吸收熱量，吸熱后液體變成溫度較高的蒸汽，被壓縮機吸入，壓縮成高壓高溫的蒸汽，經冷凝器的水冷卻，移去了蒸汽的熱量，溫度下降凝縮成液體致冷劑。如此不斷循環(huán)便在蒸發(fā)器部分獲得了低溫。 p K0%eA致冷系統(tǒng)除壓縮機、冷凝器、節(jié)流裝置

37、和蒸發(fā)器四個主要部件外，還有各種開閉閥門、過濾器、熱交換器、油分離器、高壓安全閥、壓力繼電器、壓力表、水量控制閥等附件。 ,J$ge壓縮機是冷凍機的心臟一般由電動機帶動，它有吸入口和排出口。通過壓縮機的不斷工作才能使致冷劑在管路系統(tǒng)內不斷循環(huán)產生蒸發(fā)吸熱，壓縮冷凝等作用。 / m=HG!按壓縮機與電動機的組合可分為封閉式、半封閉式和開式三種類型。封閉式的壓縮機電動機全部裝在一個密閉的筒體中；半封閉式的壓縮電動機連成一體，但沒有封閉箱包圍；開式的壓縮機電動機是互相獨立的，要靠聯軸器或皮帶來傳動。 F$)kP,wtO按壓縮機本身的構造可分為活塞式、旋轉式、渦輪式、螺桿式等。 gEjdN.在凍干機中

38、，以開式和半封閉式的活塞式致冷壓縮機使用最多。 yqPdl1Qr=冷凝器的作用是移去致冷劑的熱量，使致冷劑的蒸汽冷凝成液體。它有風冷式和水冷式二種，風冷式有強制風冷和自流對流冷卻二種，風冷式的僅在小型冷凍機上使用，大、中型的冷凍機一般都采用水冷式。 |ZmUNiAa節(jié)流裝置是儲液筒和蒸發(fā)器之間的致冷劑控制裝置，使液態(tài)致冷劑受約束地根據需要進入蒸發(fā)器內，并突然減壓而迅速蒸發(fā)吸熱變成蒸汽，一方面致冷劑的蒸汽被壓縮機吸走，另一方面又將液態(tài)致冷劑不斷地加以補充。 s7F.sg節(jié)流裝置有二種形式。在小型冷凍機上使用微管節(jié)流器，也叫毛細管。它是一根較長而管徑很細的銅管，到蒸發(fā)器時突然變成粗大的銅管。流量不能調節(jié)，在大中型的冷凍機上，一般使用膨脹閥或稱節(jié)流閥來控制，它使液態(tài)致冷劑流過一個小孔，而小孔出口處有一個可關閉，開大的閥針，然后管徑變粗大，它的流量可以調節(jié)。 RCpR3iC2以圖八說明致冷劑在蒸發(fā)器內的蒸發(fā)情形。當高壓液體通過微管或膨脹閥的小孔時，由于微