發(fā)布時(shí)間：2017-08-23 04:25

  本文關(guān)鍵詞：降壓對(duì)過冷水及水溶液結(jié)冰現(xiàn)象影響的研究

  更多相關(guān)文章： 冷凍干燥 預(yù)冷 過冷度 成核 降壓

【摘要】：真空冷凍干燥技術(shù),由于本身存在的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)使其在制藥工業(yè)、食品工業(yè)、化學(xué)工程等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用�？刂苾龈蛇^程預(yù)凍階段的過冷度對(duì)冷凍干燥制品品質(zhì)的均一性以及后期升華干燥速率有著重要影響。目前,降壓誘發(fā)過冷溶液成核作為一種過冷度控制技術(shù),其基礎(chǔ)研究缺乏。針對(duì)這一現(xiàn)狀,本文開展了降壓誘發(fā)過冷水及水溶液成核的理論分析與實(shí)驗(yàn)研究,主要進(jìn)行了以下工作：1)采用COMSOL軟件建立小瓶?jī)?nèi)過冷水降壓冷卻過程的物理模型,并進(jìn)行了數(shù)值模擬,研究在不同預(yù)冷溫度、降壓速率、終壓及終壓持續(xù)時(shí)間下水體平均溫度及溫度分布隨時(shí)間的變化。計(jì)算發(fā)現(xiàn)：在5～20kPa/s范圍內(nèi)降壓速率對(duì)水體溫度影響不大；在100-400Pa范圍內(nèi)終壓越低水體平均溫度及最低溫度越低；在水體預(yù)冷-5～-7℃、終壓100-400Pa范圍內(nèi),隨著壓力的下降,過冷度越低,水體平均溫度及最低溫度下降越快；在終壓持續(xù)200-400s范圍內(nèi),終壓持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)水體平均溫度及最低溫度越低。2)建立了過冷降壓實(shí)驗(yàn)裝置,實(shí)驗(yàn)研究了常壓下小瓶?jī)?nèi)過冷水的結(jié)冰現(xiàn)象,在此基礎(chǔ)上考察了不同降壓速率、終壓對(duì)小瓶?jī)?nèi)過冷水結(jié)冰現(xiàn)象的影響。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：過快的降壓(≥40kPa/s)可能會(huì)導(dǎo)致噴瓶現(xiàn)象；在5～17.5kPa/s范圍內(nèi)降壓速率對(duì)樣品成核影溫度影響不大；較低的終壓可以使樣品在較高的平均溫度下解除過冷。實(shí)驗(yàn)觀察到的降壓速率和終壓對(duì)過冷水結(jié)冰的影響與理論預(yù)測(cè)較為一致。3)實(shí)驗(yàn)初步研究了降壓速率、終壓對(duì)小瓶?jī)?nèi)蔗糖溶液結(jié)冰現(xiàn)象的影響。在溶液過冷至-4℃、降壓速率17.5kPa/s、終壓340Pa條件下,樣品結(jié)冰現(xiàn)象存在兩種情況,一種是樣品在10min內(nèi)同時(shí)結(jié)冰,另一種在降壓開始后,各樣品會(huì)在不同時(shí)間點(diǎn)結(jié)冰,大多數(shù)樣品結(jié)冰經(jīng)歷的時(shí)間較長(zhǎng)(大于1Omin)。
【關(guān)鍵詞】：冷凍干燥 預(yù)冷 過冷度 成核 降壓
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB4
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 主要符號(hào)表8-14
• 第1章 緒論14-24
• 1.1 冷凍干燥技術(shù)14-15
• 1.2 預(yù)凍階段對(duì)后期干燥過程的影響15-22
• 1.2.1 預(yù)凍過程15-17
• 1.2.2 小瓶?jī)?nèi)溶液成核溫度的影響因素17-18
• 1.2.3 常規(guī)控制過冷度的預(yù)凍方法18-22
• 1.3 本文研究?jī)?nèi)容和意義22-24
• 1.3.1 研究意義22
• 1.3.2 研究?jī)?nèi)容22-24
• 第2章 過冷水降壓結(jié)冰過程的理論分析24-36
• 2.1 幾何模型的建立24-25
• 2.2 假設(shè)條件25-26
• 2.3 傳熱模型26-27
• 2.4 傳質(zhì)模型27-29
• 2.5 模型計(jì)算結(jié)果分析29-36
• 2.5.1 過冷度的影響30-31
• 2.5.2 降壓速率的影響31-32
• 2.5.3 終壓的影響32-33
• 2.5.4 過冷度、終壓影響力的比較33-34
• 2.5.5 終壓持續(xù)時(shí)間的影響34-36
• 第3章 過冷水及蔗糖溶液降壓結(jié)冰過程實(shí)驗(yàn)研究36-65
• 3.1 實(shí)驗(yàn)裝置36-40
• 3.1.1 樣本容器和恒溫浴37-38
• 3.1.2 溫度壓力測(cè)量和數(shù)據(jù)采集38-39
• 3.1.3 真空系統(tǒng)39-40
• 3.1.4 冷阱40
• 3.2 材料準(zhǔn)備40-41
• 3.3 實(shí)驗(yàn)方案41-44
• 3.3.1 操作步驟41-42
• 3.3.2 溫度與壓力的調(diào)節(jié)42-44
• 3.4 過冷水降壓實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析44-54
• 3.4.1 常壓下水的解除過冷溫度分布44-46
• 3.4.2 水預(yù)冷溫度的確定46-47
• 3.4.3 初步過冷降壓實(shí)驗(yàn)47-48
• 3.4.4 降壓速率對(duì)水結(jié)冰現(xiàn)象的影響48-51
• 3.4.5 終壓對(duì)水結(jié)冰現(xiàn)象的影響51-54
• 3.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論計(jì)算結(jié)果的對(duì)比分析54-60
• 3.5.1 小瓶?jī)?nèi)水體垂直和徑向溫度分布55-59
• 3.5.2 相同實(shí)驗(yàn)條件下不同組的小瓶溫度分布59
• 3.5.3 終壓對(duì)小瓶?jī)?nèi)水體溫度分布的影響59-60
• 3.6 10%(w/w)蔗糖溶液的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析60-65
• 3.6.1 蔗糖溶液預(yù)冷溫度的確定60-61
• 3.6.2 終壓對(duì)蔗糖溶液結(jié)冰過程的影響61-65
• 第4章 結(jié)論與展望65-67
• 4.1 結(jié)論65
• 4.2 展望65-67
• 參考文獻(xiàn)67-72
• 攻讀碩士期間科研成果及所獲獎(jiǎng)勵(lì)72

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本文編號(hào)：722955