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真空冷冻干燥机中的冷阱主要是用来捕集从干燥室内升华出来的水蒸气,水蒸气流经冷阱后直接凝华成霜而被抽除,因此也称其为水汽凝结器。冻干机冷阱工作在低温低压的环境下,目前针对此种环境下的水蒸气的汽-固相变理论相当缺乏。其中冻干机冷阱室内冷阱盘管的霜层的导热系数和密度在结霜过程中均为变量,是研究冻干机冷阱结霜特性中的一个关键问题。本文中将霜层看作多孔介质,利用导热基本理论中的导热方程和传质方程,建立冷阱结霜模型,并经过实验验证,得出冻干机冷阱盘管表面霜层的导热系数,有利于冻干机冷阱的优化设计,具有一定的实用价值。本文的主要研究分为:(1)本文基于冻干机冷阱工作压力不超过10Pa,冷阱工作的环境为稀薄气体环境,对处于稀薄气体环境中的冷阱对流换热进行了分析,得出随着真空度的增加,Nu基本上在急剧的下降,对流现象直至可以忽略。在此基础上,采用多孔介质理论,在传热传质基本方程的基础上建立了冷阱结霜模型,并对该数学模型进行求解。(2)本文对冻干机冷阱中的结霜特性进行了实验研究。实验中采用动压测量法测量移动的升华界面温度,通过数据回归分析,求得冻干物料的升华速率。假设干燥室内升华出来的水蒸气全部在冷阱盘管表面凝华结霜,将干燥室内升华的水蒸气与冷阱盘管表面凝华结霜相结合,采用能量守恒,并通过对霜层温度分布的研究,求解霜层的导热系数。实验研究表明,冷阱室内的压力在十几Pa左右时,霜层的导热系数在0.15 W / m?K～0.35 W / m?K范围内波动,其值约为常压下霜层导热系数的1 4～1 2。(3)实验过程中,冷阱室内的气流组织对冷阱盘管表面结霜的均匀性影响很大。本文以已有的真空冷冻干燥实验台为例,对冷阱室内的气流组织进行模拟,以期改善冷阱结霜的均匀性。