作者miletian (在水一方)
看板Mechanical
標題[閒聊] 真空冷凍的問題，兩者是否互相矛盾呢
時間Tue Sep 23 17:25:02 2014
請教一下版上的各位先進
市面上的有不少冷風乾燥機、真空乾燥機
(藉由真空降低水的沸點，更容易蒸發，甚至昇華)
而冷凍的目的是因為被乾燥物在常溫下可能會變質，需低溫保存
請問這兩者是否有可能結合在一起呢
(雖然市面上有所謂的真空冷凍乾燥機，但想必也是他們的商業機密)
因為冷凍是透過空氣作為介質，令乾燥物的熱能傳遞到空氣中達到冷凍效果
但是真空就沒有空氣了，乾燥物的溫度就難以降低，只能靠熱輻射
我想到一個辦法是間歇性的令真空與冷凍輪流作用
抽真空一段時間，導入冷空氣一段時間
但這感覺不是一個好辦法，壓縮機也禁不起開開關關的
不然就是透過導熱良好的金屬作為支撐板
將被乾燥物放在金屬板上
而金屬板連接到冰水中把熱傳導出去
但這樣的缺點就是僅限於薄片狀的乾燥物
假設我的乾燥物是一個蘋果，那跟金屬板的接觸面積很小
導熱效果就十分有限
我知道要在真空狀態下導熱的方法很多
利用熱輻射，可是熱輻射不能反其道而行
你只能用熱輻射迅速烤熟蘋果，卻不能迅速冷凍蘋果
亦或微波也是在真空下加熱的手段，直接令加熱物自體發熱
這方法顯然也只能加溫不能降溫
請問還有其他可行的方式來達到真空冷凍的效果嗎
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1F：推 s1000: 好問題 09/23 20:58
2F：推 a77729: 如果先冷凍再抽真空呢？又我想一般應該不會是絕對真空， 09/23 22:10
3F：推 a77729: 應該還是有空氣，抱欠非專業，只是提出想法 09/23 22:12
4F：→ tyf99: 其實只要抽到極低壓，水份就會很快蒸發. 09/23 22:54
5F：→ tyf99: 水從液態轉變氣態時，就會帶走熱量(氣化熱) 09/23 22:56
6F：→ tyf99: 只要不斷抽走水蒸汽(也可補充些乾燥空氣)，就能不斷降溫了 09/23 22:58
7F：→ airrooco: 印象中是要冷凍後在真空下緩慢加熱? 09/23 23:15
8F：→ YJM1106: 實際上機器是有加熱設備的XD 09/23 23:16
10F：推 gamer: 真空包裝之後丟到冷凍櫃就好了。 09/23 23:31
11F：→ gamer: 或者是在低溫的環境下抽真空也行。 09/23 23:31
12F：推 s1000: 這樣只要沒太多熱輻射，就可以保持冷凍狀態。 09/24 10:17
13F：→ miletian: 市面上的機種似乎都是先冷凍再抽真空，抽真空時輔以熱源 09/24 10:22
14F：→ s1000: ？ 09/24 10:23
15F：→ miletian: 在真空狀態下就能加快水分昇華成氣體 09/24 10:24
16F：→ miletian: 但這樣就必須小心控制抽真空後的加熱功率，避免物體過熱 09/24 10:26
17F：→ miletian: 所以我才想說有什麼手段在低溫狀態加速水分的昇華 09/24 10:28
18F：→ miletian: gamer說的真空包裝再丟冷凍櫃，當水氣昇華成氣體真空度 09/24 10:30
19F：→ miletian: 就降低了，所以抽真空必須持續進行，不能用真空包裝代替 09/24 10:31
20F：→ miletian: 低溫環境下抽真空，外部低溫會難以傳導到真空內，如果用 09/24 10:34
21F：→ miletian: 輻射熱加速水氣昇華，很快真空內部溫度就會過高 09/24 10:34
22F：→ miletian: 如果不用熱源輔助昇華，乾燥的時間又會很長 09/24 10:35
23F：推 YJM1106: 加热是不得不的行为啦，改变压力比改变温度快的多 09/24 11:00
24F：推 gamer: 降溫水氣為什麼會相變為氣體? 09/24 23:47
25F：→ gamer: 低溫環境下熱平衡後，再進行抽真空也不需要進行熱交換。 09/24 23:48
26F：→ gamer: 還是說你的東西本身是個熱源? 09/24 23:48
27F：→ miletian: 在真空環境下冰會昇華成氣體，這些氣體會令真空度下降 09/25 08:00
28F：→ miletian: 另外我的乾燥物非熱源，但會用額外熱源幫助他昇華 09/25 08:01
29F：→ miletian: 但我無法控制所有熱能都用於水氣的昇華，物體還是會升溫 09/25 08:02
30F：→ ewings: 水汽蒸發就會帶走大量潛熱，幹嘛脫褲子放屁多弄個冷凍？ 09/26 07:28
31F：→ ewings: 到時反而水汽結冰帶不走 09/26 07:28
32F：推 YJM1106: 製程不同啦，真空乾燥＋凍乾 一般是對潮濕物做的 09/26 09:21
33F：→ YJM1106: 主要是避免液態水沸騰帶走欲乾燥的物料 09/26 09:23
34F：→ YJM1106: 做出來的外觀也比較漂亮、均勻 09/26 09:24
35F：→ gamer: 我還是不懂，你對乾燥物加熱，乾燥物變成存放在相對高溫的 09/26 23:38
36F：推 gamer: 環境下了，那不就失去冷凍的意義了?另外，水從固相或液相轉 09/26 23:39
37F：→ gamer: 變成氣相會帶走大量的潛熱，並不會有乾燥物升溫的情況發生 09/26 23:40
38F：→ gamer: 既然不會升溫，那也就沒有熱傳的問題需解決才是，至於真空 09/26 23:41
39F：→ gamer: 度，抽的時間夠久把氣態水抽光，真空度自然達得到，那只是 09/26 23:41
40F：→ gamer: 時間和真空泵功率夠不夠的問題而已吧。舉例來說，空調機的 09/26 23:43
41F：→ gamer: 冷媒循環管路內部不允許有水，做法也不過就是持續抽真空到 09/26 23:44
42F：→ gamer: -1atm就能解決了。那上面提到怕水氣帶走乾燥物，不能加濾 09/26 23:45
43F：→ gamer: 網解決嗎? 09/26 23:45
45F：→ tyf99: 壓力抽到 10mbar，這時水的沸點都不到 10c 了 09/27 02:05
46F：→ tyf99: 維持 10mbar，只要1/7的水蒸發，帶走的熱就夠它整個結冰了 09/27 02:07
47F：→ tyf99: 三相點 273.16K, 611.73pa，氣壓維持在這上面多一點就好 09/27 02:11
48F：→ YJM1106: 實際上，大規模生產的時候，濾網還真是一個麻煩的玩意… 09/27 16:19
49F：→ YJM1106: 當然後面也能加ko drum之類的機構回收 09/27 16:20
50F：→ YJM1106: 看過沒調整好的凍乾設備 出來的粉末並不能符合預期 09/27 16:21
51F：→ YJM1106: 外觀不均勻，結塊的狀況 09/27 16:22
52F：→ YJM1106: 乾燥的質傳機制還挺多秘訣的 09/27 16:23
53F：→ miletian: 問題就在於真空設備的成本與時間啊，所以才要用熱源輔 09/28 16:24
54F：→ miletian: 助乾燥 09/28 16:24
55F：推 gamer: 我比較疑惑的是，額外加熱不會影響到欲冷凍物嗎?如果不會， 09/28 22:49
56F：→ gamer: 幹嘛不直在相對高溫環境下進行就好? 09/28 22:49
57F：推 YJM1106: 據我對這種設備的了解，只是不讓他出現液態水即可 09/29 08:37
58F：→ YJM1106: 脫水的機制是昇華而非蒸發，液態水蒸發會很難控制物料 09/29 08:38
59F：→ YJM1106: 根據設備商的師傅表示加熱是製程後段才開始加熱的 09/29 08:40