本發(fā)明涉及真空干燥
技術(shù)領(lǐng)域：
：，尤其涉及一種在真空干燥過程中測(cè)量被干燥物當(dāng)前含水量的方法，基于該方法設(shè)計(jì)的真空干燥裝置，以及通過該真空干燥裝置將待干燥物干燥至目標(biāo)含水量的控制方法。
背景技術(shù)：
：：在室溫或低于水的沸點(diǎn)的溫度狀態(tài)下干燥待干燥物至特定水分含量的裝置和技術(shù)，以其不破壞待干燥物的物理、生物和化學(xué)特性的特點(diǎn)，在各行各業(yè)都有廣泛應(yīng)用。例如，美國(guó)專利wo1988002279a1公布了一種谷物粉碎過程，其方案要求被粉碎的谷物含水量至少達(dá)到23％但是不能高于30％。美國(guó)專利wo2001092268a1公布了一種使用不飽和氣體干燥阿莫西林(amoxicillin)藥劑的方法，要求在攝氏溫度10-50度下干燥，干燥后的含水量分別少于5％、3％、1％等等。專利ca2632096c公布了一種使用微波干燥燃煤的方法用于優(yōu)化制焦過程，該方法要求在低于攝氏90度下，干燥燃煤分別至8％、14％、25％的含水量。美國(guó)專利us20100196567a1公布了一種制造蘋果薯片的方法，該方法使用吹風(fēng)在攝氏60-70度的溫度下干燥蘋果片至10-20％的含水量。以上專利文獻(xiàn)所記載的技術(shù)采用了不同的干燥方法，都要求在低于攝氏100度的溫度下干燥物體至特定的含水量，而不是完全干燥。但是如何控制干燥過程使干燥物達(dá)到特定的含水量是目前難以解決的問題。很明顯，如果控制過程不準(zhǔn)確，而使干燥物的含水量超過或達(dá)不到所需的含水量，將會(huì)影響產(chǎn)品質(zhì)量。真空干燥利用液體(水或化學(xué)、生物溶劑)在低氣壓狀態(tài)下沸點(diǎn)降低的特性，可在室溫或低溫狀態(tài)下快速干燥待干燥物，從而實(shí)現(xiàn)了上述在較低的溫度下進(jìn)行干燥的要求，不破壞待干燥物的物理、生物和化學(xué)特性，適合很多領(lǐng)域的應(yīng)用。但是目前的真空干燥裝置無法在干燥過程中自動(dòng)控制待干燥物至指定的目標(biāo)含水量，這主要是由于在干燥過程中被干燥物的實(shí)時(shí)含水量難以進(jìn)行快速有效的測(cè)量，從而難以準(zhǔn)確控制干燥終點(diǎn)?，F(xiàn)有常用的含水量測(cè)量方法如直接測(cè)量法是通過把水分完全從濕物料中排除掉后，測(cè)量其重量或體積變化。但是，這種方法是在干燥過程之后測(cè)量，適用于將干燥物完全干燥后，測(cè)量其起始含水量。如果要控制干燥物至特定含水量，干燥過程的時(shí)間很難掌握。如果干燥過程監(jiān)控不準(zhǔn)確，干燥時(shí)間太長(zhǎng)，排除了太多水分，使得干燥物少于想要的含水量，則整個(gè)干燥過程必須從頭開始，不僅浪費(fèi)原材料和能源，而且降低生產(chǎn)效率?；蛟S可以在干燥過程中階段性的暫時(shí)停止，以采樣干燥物，再依據(jù)現(xiàn)有的測(cè)量方法進(jìn)行含水量測(cè)量，但是多次間斷采樣不僅增加了諸多不便，還將打斷干燥過程的連續(xù)性，而且采樣過程中容易引入外部誤差因素，使得測(cè)量不夠準(zhǔn)確。并且，這種采樣方式也不適用于真空干燥裝置，因?yàn)椴蓸訒r(shí)真空干燥的生產(chǎn)條件(真空度)要被破壞，采樣后真空干燥裝置需要重新達(dá)到所需的真空度，然后繼續(xù)干燥過程，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，降低效率，因此，這種間斷性采樣的測(cè)量方式難以滿足真空干燥時(shí)對(duì)速度和連續(xù)化的要求等問題，不適用于真空干燥裝置。此外，常用真空干燥裝置為了干燥大批量物體，可能的選擇是增加真空干燥裝置中干燥室的容量，從而可以干燥大批量物體。然而由于真空干燥裝置中干燥室的容量是一個(gè)固定參數(shù)，在實(shí)際使用中，被干燥物數(shù)量會(huì)有很多變化，不易控制。如果被干燥物數(shù)量少，大干燥室的容量會(huì)被浪費(fèi)。被浪費(fèi)的干燥室的容量會(huì)加長(zhǎng)需要達(dá)到真空度的時(shí)間，使得干燥時(shí)間不必要的延長(zhǎng)。而且，由于真空干燥需要能量，被浪費(fèi)的干燥室的容量也增加了真空干燥過程中的能耗。大容量干燥室還會(huì)帶來其他問題。例如，干燥室容量大，其內(nèi)表面面積大，造成液體氣化后在內(nèi)表面上的附著增大，從而減緩液體蒸發(fā)過程，影響干燥效率。干燥室容量大，還會(huì)造成干燥室內(nèi)參數(shù)監(jiān)測(cè)靈敏度降低。另外，當(dāng)干燥室容量大時(shí)，如果大量被干燥物同時(shí)置于干燥室內(nèi)干燥，系統(tǒng)干燥時(shí)間將取決于干燥最慢的那部分物體的干燥時(shí)間，在干燥過程中，即使有部分物體已經(jīng)達(dá)到所需的含水量狀態(tài)，系統(tǒng)不會(huì)停止干燥過程，只有等到干燥最慢的部分物體達(dá)到所需的含水量狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)才會(huì)停止。因此，如果采用大容量干燥室干燥大批量物品，會(huì)降低干燥效率，而且干燥后干燥物的含水量的均勻性難以保持一致。綜上所述，控制被干燥物在低溫條件干燥至目標(biāo)含水量的方法仍有待開發(fā)，實(shí)際應(yīng)用中迫切需要?jiǎng)?chuàng)設(shè)出一種能夠在干燥過程中實(shí)時(shí)測(cè)量被干燥物含水量的方法，使之滿足速度和連續(xù)化要求，實(shí)現(xiàn)控制真空干燥過程，使干燥物快速、準(zhǔn)確、有效地達(dá)到符合要求的目標(biāo)含水量。除此之外，現(xiàn)有能實(shí)現(xiàn)低溫干燥的真空干燥裝置在結(jié)構(gòu)與使用上，顯然也存在有不便與缺陷，如何使得真空干燥裝置在干燥大批量物品時(shí)，能夠減少干燥時(shí)間，增加節(jié)能，提高干燥效率，保證干燥效果，亦為當(dāng)前亟待改進(jìn)的目標(biāo)。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的第一個(gè)目的是提供被干燥物含水量測(cè)量方法，能夠在真空干燥過程中對(duì)被干燥物的含水量進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的測(cè)量，為實(shí)現(xiàn)控制干燥物達(dá)到目標(biāo)含水量提供基礎(chǔ)，從而克服現(xiàn)有的測(cè)量方法周期長(zhǎng)，效率低，難以滿足速度和連續(xù)化的要求，且測(cè)量結(jié)果易受影響、準(zhǔn)確度低等問題。本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供一種真空干燥裝置，能夠通過對(duì)被干燥物含水量的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)控制被干燥物干燥至目標(biāo)含水量，監(jiān)測(cè)過程滿足速度和連續(xù)化的要求，且干燥終點(diǎn)控制準(zhǔn)確，保證干燥效果，從而克服現(xiàn)有的測(cè)量裝置難以快速連續(xù)監(jiān)測(cè)，或監(jiān)測(cè)結(jié)果不夠準(zhǔn)確的不足。本發(fā)明的第三個(gè)目的是提供所述真空干燥裝置的控制方法，使得能夠準(zhǔn)確、可靠地控制被干燥物實(shí)現(xiàn)符合需求的目標(biāo)含水量。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：被干燥物含水量測(cè)量方法，用于計(jì)算在真空干燥過程中，干燥容器內(nèi)被干燥物中的含水質(zhì)量，所述含水質(zhì)量通過以下式(1)計(jì)算獲得：ml+mv＝mv/x(u，v)(1)式(1)中：ml為被干燥物中的含水質(zhì)量，mv為干燥容器中的蒸汽質(zhì)量，兩者之和即為干燥容器中水的總質(zhì)量；x(u，v)定義為蒸汽的質(zhì)量因子，其與系統(tǒng)內(nèi)能u及系統(tǒng)體積v有關(guān)，等于所述蒸汽質(zhì)量mv除以所述水的總質(zhì)量；所述蒸汽質(zhì)量mv根據(jù)以下式(2)計(jì)算獲得：mv＝vmp/rt(2)式(2)中：v為系統(tǒng)體積，等于干燥容器的容積扣除被干燥物的體積；m為水的摩爾質(zhì)量；p為干燥容器內(nèi)蒸汽的壓力；r為理想氣體常數(shù)；t為干燥容器內(nèi)蒸汽的溫度；所述質(zhì)量因子x(u，v)根據(jù)以下式(3)計(jì)算獲得：x(u，v)＝(v/m–vf)/(vg–vf)(3)式(3)中：vf是干燥容器內(nèi)水的比體積，vg是干燥容器內(nèi)蒸汽的比體積；m為干燥容器中水的總質(zhì)量，其初始值等于所述被干燥物的起始含水質(zhì)量m0，對(duì)于時(shí)刻t，m取值為t-1時(shí)刻干燥容器中水的總質(zhì)量，即mt＝mlt-1+mvt-1。作為進(jìn)一步地改進(jìn)，所述蒸汽的比體積vg和水的比體積vf是基于飽和蒸汽表根據(jù)干燥容器內(nèi)水的溫度與vg、vf的對(duì)應(yīng)關(guān)系得到的。所述系統(tǒng)體積v通過以下方法測(cè)量：通過抽真空使放置有被干燥物的干燥容器處于負(fù)壓狀態(tài)，停止抽真空后記錄密閉干燥容器內(nèi)的壓力值p1；使一定量的外部空氣進(jìn)入所述干燥容器后，記錄此時(shí)干燥容器內(nèi)的壓力值p2，記錄流入的外部空氣的體積，并換算為摩爾數(shù)y；根據(jù)v＝y(tǒng)rt/(p2–p1)計(jì)算系統(tǒng)體積v，式中：t為干燥容器內(nèi)蒸汽的溫度，r為理想氣體常數(shù)。一種真空干燥裝置，所述真空干燥裝置包括控制單元，抽真空單元以及一個(gè)或多個(gè)干燥單元，所述干燥單元與所述抽真空單元和控制單元分別連接；所述干燥單元包括干燥室、加熱裝置、絕對(duì)壓力傳感器、第一溫度傳感器、第二溫度傳感器、第一閥門及第二閥門，其中：所述干燥室用于放置待干燥物，其上安裝有用于與所述抽真空單元連接的真空管道；所述加熱裝置用于加熱所述干燥室；所述第一溫度傳感器用于采集所述干燥室內(nèi)蒸汽的溫度，并將該溫度信號(hào)發(fā)送給所述控制單元；所述第二溫度傳感器用于采集所述干燥室中被干燥物的溫度，并將該溫度信號(hào)發(fā)送給所述控制單元；所述絕對(duì)壓力傳感器通過管道與所述干燥室連接，用于采集所述干燥室內(nèi)的氣壓，并將該氣壓信號(hào)發(fā)送給所述控制單元；所述第一閥門通過管道與所述干燥室連接，用于連通所述干燥室與外界空氣；所述第二閥門安裝在所述真空管道上，用于連通所述干燥室與所述抽真空單元；所述控制單元用于接收所述第一、第二溫度傳感器和絕對(duì)壓力傳感器采集的信號(hào)，并據(jù)此計(jì)算所述被干燥物的含水量，以判斷所述被干燥物是否達(dá)到目標(biāo)含水量。作為進(jìn)一步地改進(jìn)，所述干燥單元還包括差分壓力傳感器，所述差分壓力傳感器的兩個(gè)出口分別通過兩根管道與所述干燥室相連，其中一根管道連接到所述絕對(duì)壓力傳感器與干燥室之間的管道上，另一根管道上安裝有真空閥門，并與所述真空管道相連通，所述差分壓力傳感器用于采集其兩個(gè)出口處的壓差并發(fā)送該壓差信號(hào)至所述控制單元。所述第一、第二溫度傳感器和絕對(duì)壓力傳感器采集的信號(hào)分別通過信號(hào)放大器發(fā)送給所述控制單元，所述控制單元包括微處理器，所述微處理器通過模數(shù)轉(zhuǎn)換電路與所述信號(hào)放大器連接。所述抽真空單元包括帶氣鎮(zhèn)閥門的真空泵，所述真空泵上連接有抽氣主管道，所述抽氣主管道用于與所述干燥單元的真空管道相連接。所述抽氣主管道上還設(shè)有加熱管，用于預(yù)先加熱被吸入所述真空泵的氣體。所述干燥單元還包括氣體流量傳感器，所述氣體流量傳感器與所述第一閥門連接，用于采集氣體流量信號(hào)并發(fā)送給所述控制單元。所述真空裝置包括多個(gè)干燥單元，所述控制單元和所述抽真空單元集成為主機(jī)系統(tǒng)，所述控制單元在所述主機(jī)系統(tǒng)上設(shè)有多項(xiàng)信號(hào)接口，用于與多個(gè)干燥單元中的第一溫度傳感器、第二溫度傳感器、絕對(duì)壓力傳感器和氣體流量傳感器相連接，所述抽真空單元在所述主機(jī)系統(tǒng)上設(shè)有多個(gè)管道接口，用于與各干燥單元中的真空管道相連接。一種控制方法，用于控制所述的真空干燥裝置，包括以下步驟：a.將待干燥物放入干燥室內(nèi)，關(guān)閉所述第一閥門，啟動(dòng)加熱裝置，按設(shè)定干燥溫度進(jìn)行加熱；b.開啟連通抽真空單元的第二閥門，抽取干燥室內(nèi)的空氣使之達(dá)到所需真空度；c.在真空干燥過程中，每間隔一定時(shí)間關(guān)閉所述第二閥門，使所述干燥室保持密閉，控制單元獲取密閉期間壓力傳感器采集的干燥室內(nèi)的氣壓、第一溫度傳感器采集的干燥室內(nèi)蒸汽的溫度和第二溫度傳感器采集的干燥室中被干燥物的溫度；d.控制單元根據(jù)獲取的所述干燥室內(nèi)的氣壓、干燥室內(nèi)蒸汽的溫度、干燥室中被干燥物的溫度，計(jì)算所述被干燥物當(dāng)前的含水量，以判斷所述被干燥物是否達(dá)到目標(biāo)含水量。作為進(jìn)一步地改進(jìn)，在所述干燥室保持密閉期間，所述壓力傳感器、第一溫度傳感器、第二溫度傳感器以一定頻率多次采樣來獲取氣壓、蒸汽溫度、被干燥物溫度，控制單元根據(jù)多次采樣數(shù)據(jù)計(jì)算被干燥物含水量的多個(gè)樣點(diǎn)值后再取平均值作為所述被干燥物當(dāng)前的含水量。所述控制方法還包括用于測(cè)量干燥系統(tǒng)體積的以下步驟：關(guān)閉第一閥門，開啟連通抽真空單元的第二閥門，抽取干燥室內(nèi)的空氣使之處于負(fù)壓狀態(tài)，關(guān)閉第二閥門，壓力傳感器采集此時(shí)干燥容器內(nèi)的壓力值p1并發(fā)送給所述控制單元；開啟第一閥門，使一定量的外部空氣進(jìn)入干燥室后，關(guān)閉第一閥門，壓力傳感器采集此時(shí)干燥容器內(nèi)的壓力值p2并發(fā)送給所述控制單元，氣體流量傳感器采集流入的外部空氣體積并發(fā)送給所述控制單元。由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明至少具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)本發(fā)明根據(jù)干燥系統(tǒng)的參數(shù)值如壓力、溫度、系統(tǒng)體積等在干燥過程中測(cè)量被干燥物含水量的方法，簡(jiǎn)單、方便，易于實(shí)現(xiàn)，且測(cè)量量程廣，從干燥伊始到完全干燥皆可測(cè)量，測(cè)量過程高效，測(cè)量結(jié)果可靠。(2)本發(fā)明的真空干燥裝置，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)干燥過程中被干燥物的含水量，從而控制被干燥物準(zhǔn)確地干燥至目標(biāo)含水量，監(jiān)測(cè)過程滿足速度和連續(xù)化的要求，且不用破壞真空干燥裝置的真空環(huán)境。(3)本發(fā)明的真空干燥裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)在低溫狀態(tài)下快速干燥待干燥物，不破壞待干燥物的物理、生物和化學(xué)特性，充分發(fā)揮了真空干燥快速和不損傷干燥物的特點(diǎn)，擴(kuò)充了真空干燥技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。(4)抽真空單元采用帶有氣鎮(zhèn)閥門的真空泵，并設(shè)置了加熱管，干燥容器中的氣體在被吸入真空泵前，先經(jīng)加熱管加熱，由于氣體中水的蒸汽壓力直接與氣體溫度有關(guān)，加熱管提高了吸入氣體里的水的蒸汽壓力，導(dǎo)致泵腔里的水蒸氣分壓力升高，從而有利于水分排出泵外。(5)本發(fā)明的真空干燥裝置可設(shè)置多個(gè)干燥單元，適用于不同批量的待干燥物，當(dāng)干燥大批量物料時(shí)，避免了傳統(tǒng)干燥裝置只有單個(gè)大容量干燥容器的不足。多個(gè)干燥單元可以獨(dú)立控制，可以按需設(shè)置，減少干燥時(shí)間，節(jié)省能量，提高了干燥效率。此外，每個(gè)干燥容器的大小和形狀可以根據(jù)被干燥物的不同而設(shè)計(jì)，從而最大化的減少非必要空間和內(nèi)表面積，減少液體附著，提高參數(shù)檢測(cè)靈敏度，更準(zhǔn)確的判斷干燥物的含水狀態(tài)。(6)控制單元和抽真空單元集成為主機(jī)系統(tǒng)，并分別在主機(jī)系統(tǒng)上設(shè)有與所述干燥單元連接的電信號(hào)接口和氣體管道接口，實(shí)現(xiàn)了干燥單元的快速接入，易于操作按需設(shè)計(jì)，快速組裝。附圖說明上述僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，以下結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。圖1是兩個(gè)不同含水量的物體在一個(gè)密閉的干燥容器內(nèi)壓力隨時(shí)間的變化曲線。圖2是本發(fā)明真空干燥裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是多個(gè)干燥單元與主機(jī)系統(tǒng)的組裝連接關(guān)系示意圖。圖4是測(cè)試實(shí)例中某干燥物連續(xù)7次的含水量測(cè)量曲線圖。具體實(shí)施方式在干燥過程中，對(duì)密閉的干燥容器而言，作為一個(gè)封閉系統(tǒng)，其系統(tǒng)體積是一個(gè)常數(shù)，所以其熱力學(xué)狀態(tài)是一個(gè)等容過程(isochoricprocess)。本發(fā)明提供了一種在真空干燥過程中測(cè)量被干燥物含水量的方法，即是通過在真空干燥過程中，適時(shí)地使干燥容器密閉，使干燥系統(tǒng)進(jìn)入等容狀態(tài)，并基于等容過程的熱力學(xué)狀態(tài)，建立的一種被干燥物含水量實(shí)時(shí)測(cè)量的新方法。本發(fā)明所述的被干燥物含水量測(cè)量方法，用于在真空干燥過程中，計(jì)算干燥容器內(nèi)被干燥物的含水質(zhì)量，所述被干燥物的含水質(zhì)量根據(jù)干燥容器在密閉狀態(tài)下的系統(tǒng)參數(shù)來計(jì)算。具體地，所述被干燥物的含水質(zhì)量ml通過以下式(1)計(jì)算獲得：ml+mv＝mv/x(u，v)(1)式(1)中：ml為被干燥物中的含水質(zhì)量，mv為干燥容器中的蒸汽質(zhì)量，兩者之和即為干燥容器中水的總質(zhì)量；x(u，v)定義為蒸汽的質(zhì)量因子，其與系統(tǒng)內(nèi)能u及系統(tǒng)體積v有關(guān)，等于所述蒸汽質(zhì)量mv除以所述水的總質(zhì)量；所述蒸汽質(zhì)量mv根據(jù)以下式(2)計(jì)算獲得：mv＝vmp/rt(2)式(2)中：v為系統(tǒng)體積，等于干燥容器的容積扣除被干燥物的體積；m為水的摩爾質(zhì)量；p為干燥容器內(nèi)蒸汽的壓力；r為理想氣體常數(shù)；t為干燥容器內(nèi)蒸汽的溫度。所述質(zhì)量因子x(u，v)根據(jù)以下式(3)計(jì)算獲得：x(u，v)＝(v/m–vf)/(vg–vf)(3)式(3)中：vf是干燥容器內(nèi)水的比體積，vg是干燥容器內(nèi)蒸汽的比體積；m為干燥容器中水的總質(zhì)量，其初始值等于所述被干燥物的起始含水質(zhì)量m0，對(duì)于時(shí)刻t，m取值為t-1時(shí)刻干燥容器中水的總質(zhì)量，即mt＝mlt-1+mvt-1。具體地，上述計(jì)算所述干燥容器中的蒸汽質(zhì)量mv，也即水分蒸發(fā)量的導(dǎo)出過程如下：如圖1所示，將兩個(gè)不同含水量的物體作為被干燥物分別在干燥容器內(nèi)在設(shè)定低溫下進(jìn)行真空干燥，當(dāng)干燥容器與外部的抽真空裝置切斷連通時(shí)，被干燥物位于一個(gè)密閉的空間內(nèi)，相當(dāng)于一個(gè)等容熱力學(xué)系統(tǒng)，此時(shí)，由于干燥溫度恒定，系統(tǒng)的壓力將隨著被干燥物中水分的蒸發(fā)而上升，壓力隨干燥系統(tǒng)密閉后的時(shí)間變化而變化。因此，測(cè)量干燥室內(nèi)的壓力變化可以感知干燥物的水分蒸發(fā)量。圖1中壓力曲線的斜率指示了該物體在特定的溫度下的蒸發(fā)速率。對(duì)于干燥系統(tǒng)處于熱力學(xué)等容狀態(tài)的情況下，根據(jù)理想氣體定律有pv＝nrt，p為系統(tǒng)的壓力，v為系統(tǒng)的體積，n是氣體的摩爾數(shù)，r是理想氣體常數(shù)，t是系統(tǒng)溫度。又，對(duì)于水分干燥，蒸汽的摩爾數(shù)n可以通過摩爾水分子量轉(zhuǎn)換成蒸汽質(zhì)量mv：mv＝n*m式中，mv為蒸汽質(zhì)量(kg)，n為蒸汽的摩爾數(shù)(mol)，m為摩爾水分子量，等于0.018kg/mol。通過將理想氣體公式里的氣體摩爾數(shù)n用上式中的蒸汽量mv置換，即可得到上述計(jì)算蒸汽質(zhì)量mv的公式：mv＝vmp/rt式中，t為干燥容器內(nèi)蒸汽的溫度，p為干燥容器內(nèi)的壓力值，r為理想氣體常數(shù)8.314j/(mol·k)，v為干燥系統(tǒng)體積(干燥容器的容積扣除內(nèi)部干燥物的體積)。具體地，上述計(jì)算所述質(zhì)量因子x(u，v)的導(dǎo)出過程如下：定義質(zhì)量因子x(u，v)為：x(u，v)＝mv/m(4)mv即蒸汽質(zhì)量(千克)；m是系統(tǒng)中水(包括蒸汽形式和液體形式)的總質(zhì)量(千克)。當(dāng)干燥過程未開始時(shí)，系統(tǒng)中水的總質(zhì)量為干燥物里水的初始質(zhì)量m0(千克)，該初始質(zhì)量m0可通過直接法測(cè)量獲得，例如加熱稱重法(thermogravimetric)。隨著干燥過程的進(jìn)行，干燥物里水分開始蒸發(fā)，m是干燥物中剩余的水的質(zhì)量和干燥容器中蒸汽質(zhì)量的總和(千克)。同時(shí)，質(zhì)量因子x(u，v)也可以由干燥系統(tǒng)、系統(tǒng)中水及蒸汽的比體積來表達(dá)：由比體積(specificvolume，立方米/千克)的定義可知：系統(tǒng)的比體積是：v＝v/m(5)式中v是系統(tǒng)體積，等于干燥容器里除了干燥物以外的體積，m是系統(tǒng)里水的總質(zhì)量，等于干燥物中的水與干燥容器中蒸汽的質(zhì)量之和，因此：v＝(vof+vog)/(mv+ml)(6)式中vof是干燥物中水的體積，vog是干燥容器中蒸汽的體積，mv是干燥容器中蒸汽的質(zhì)量(千克)，ml是干燥物中水的質(zhì)量(千克)。蒸汽的比體積是：vg＝vog/mv(7)水的比體積是：vf＝vof/ml(8)上述式(7)、(8)中，蒸汽的比體積vg和水的比體積vf可通過飽和蒸汽表(saturatedsteamtable)獲得。具體地，飽和蒸汽表是根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)量得到的關(guān)系數(shù)據(jù)，多年來已經(jīng)被大量試驗(yàn)室驗(yàn)證。飽和蒸汽表中蒸汽的理論比體積vg和水的理論比體積vf與溫度具有對(duì)應(yīng)關(guān)系，因此，上述vg、vf與被干燥物當(dāng)時(shí)的溫度相關(guān)，即可通過測(cè)定干燥物的溫度(代表干燥物中水的溫度)從飽和蒸汽表中獲得對(duì)應(yīng)的vg、vf值。實(shí)際應(yīng)用中，干燥物的溫度可由設(shè)在干燥物里的溫度傳感器測(cè)量得到。飽和蒸汽表中vf和vg與溫度的對(duì)應(yīng)關(guān)系也可以預(yù)先回歸(regression)擬合成函數(shù)曲線(curvefitting)，比查表更加快速。綜合上述公式(4)、(5)、(6)、(7)、(8)可以導(dǎo)出，所述蒸汽的質(zhì)量因子x(u，v)可由下式計(jì)算得到：x(u，v)＝(v–vf)/(vg-vf)(9)式(9)中v是干燥系統(tǒng)的比體積，由上述式(5)可知，v可以通過系統(tǒng)體積v(干燥容器里除了干燥物以外的體積)和系統(tǒng)內(nèi)水的總質(zhì)量m獲得，因此可得上述公式(3)：x(u，v)＝(v/m–vf)/(vg-vf)(3)對(duì)于公式(3)而言，系統(tǒng)內(nèi)水的總質(zhì)量m是一個(gè)不斷變化的量，在干燥過程未開始時(shí)，由于水分沒有蒸發(fā)，系統(tǒng)內(nèi)水的總質(zhì)量m等于干燥物里水的初始質(zhì)量m0(千克)，隨著干燥過程的進(jìn)行，水分開始蒸發(fā)，m不斷降低。因此，干燥過程開始后，當(dāng)進(jìn)入第一個(gè)測(cè)量時(shí)刻，即t＝1時(shí)，公式(3)中m取值為被干燥物的起始含水量m0。隨著測(cè)量過程不斷重復(fù)，m的取值也隨著測(cè)量過程不斷更新，即每次新的測(cè)量，m是前一次測(cè)量得到的干燥容器中水的總質(zhì)量。也就是說，對(duì)于時(shí)刻t，m取值為t-1時(shí)刻干燥容器中水的總質(zhì)量，即mt＝mlt-1+mvt-1。此外，對(duì)于公式(3)還需要說明的是，由于系統(tǒng)體積v在干燥過程中一般改變不大，這里可認(rèn)為v是一個(gè)不變的數(shù)值，等于干燥容器容積去除了干燥物以外的體積，即代表了干燥過程中蒸汽的體積。如果系統(tǒng)體積v在干燥過程中需要測(cè)量，可以用下述方法在任意時(shí)間進(jìn)行檢測(cè)：具體地，所述系統(tǒng)體積v可通過以下步驟測(cè)量：對(duì)于放置好被干燥物的干燥容器，通過抽真空使其內(nèi)部處于負(fù)壓狀態(tài)，停止抽真空并密閉干燥容器，記錄此時(shí)密閉干燥容器內(nèi)的壓力值p1；使一定量的外部空氣進(jìn)入所述干燥容器后，記錄此時(shí)干燥容器內(nèi)的壓力值p2，記錄流入的外部空氣的體積，并換算為摩爾數(shù)y；根據(jù)式v＝y(tǒng)rt/(p2–p1)計(jì)算系統(tǒng)體積v，式中：t為干燥容器內(nèi)氣體的溫度，r為理想氣體常數(shù)。綜上所述，在封閉的干燥容器內(nèi)，系統(tǒng)體積v是可以確定的已知數(shù)，當(dāng)?shù)热轃崃W(xué)系統(tǒng)的系統(tǒng)溫度和體積v確定后，結(jié)合飽和蒸汽表，蒸汽的質(zhì)量因子x(u，v)可計(jì)算得到。而當(dāng)蒸汽的質(zhì)量因子x確定后，由封閉的干燥容器內(nèi)的蒸汽質(zhì)量mv和質(zhì)量因子x可以求得被干燥物的水分含量ml。因此，在實(shí)際干燥過程中，可以通過在干燥容器密閉期間，測(cè)量干燥室內(nèi)干燥物和蒸汽的溫度，以及干燥室的壓力隨時(shí)間的變化，通過壓力值和蒸汽溫度得到干燥容器內(nèi)的蒸汽質(zhì)量(mv)，同時(shí)，根據(jù)干燥物的溫度由飽和蒸汽表得到干燥物里水的比體積(vf)和蒸汽比體積(vg)，再由系統(tǒng)體積v和上次測(cè)量得到的干燥物的含水量計(jì)算質(zhì)量因子x(u，v)，最后通過公式(1)計(jì)算獲得干燥物中的水分含量(ml)。通過采用以上技術(shù)方案，本發(fā)明被干燥物含水量的測(cè)量方法，簡(jiǎn)單、方便，易于實(shí)現(xiàn)，且測(cè)量量程廣，從干燥伊始到完全干燥皆可測(cè)量，測(cè)量過程高效，測(cè)量結(jié)果可靠?；谏鲜鰷y(cè)量方法，本發(fā)明還提供了一種真空干燥裝置，用于實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)干燥過程中被干燥物的含水量，從而對(duì)被干燥物的干燥目標(biāo)進(jìn)行控制，使得被干燥物實(shí)現(xiàn)符合需求的特定目標(biāo)含水量。本發(fā)明所述的真空干燥裝置主要包括控制單元、抽真空單元以及干燥單元。其中，所述干燥單元可以是一個(gè)，也可以是多個(gè)，分別與所述抽真空單元和控制單元連接。使用時(shí)，所述干燥單元用于實(shí)施真空干燥過程，所述抽真空單元用于對(duì)干燥單元的干燥室抽真空，所述控制單元用于根據(jù)干燥單元工作過程中的系統(tǒng)狀態(tài)，判斷所述被干燥物是否達(dá)到目標(biāo)含水量。請(qǐng)參閱圖2所示，一個(gè)典型的干燥單元包括干燥室101、加熱裝置109、絕對(duì)壓力傳感器103、第一溫度傳感器119、第二溫度傳感器118、第一閥門113及第二閥門114，其中：所述干燥室101用于放置待干燥物102，其上安裝有用于與所述抽真空單元連接的真空管道115；所述加熱裝置109用于加熱所述干燥室101，以實(shí)現(xiàn)在設(shè)定溫度下干燥待干燥物102；所述第一溫度傳感器119用于采集所述干燥室101內(nèi)蒸汽的溫度，并將該溫度信號(hào)發(fā)送給所述控制單元；所述第二溫度傳感器118用于采集所述干燥室101中被干燥物102的溫度，并將該溫度信號(hào)發(fā)送給所述控制單元；所述絕對(duì)壓力傳感器103通過管道106與所述干燥室101連接，用于采集所述干燥室101內(nèi)的氣壓，并將該氣壓信號(hào)發(fā)送給所述控制單元；所述第一閥門113通過管道與所述干燥室101連接，用于連通所述干燥室101與外界空氣；所述第二閥門114安裝在所述真空管道115上，用于連通所述干燥室101與所述抽真空單元。作為進(jìn)一步地改進(jìn)，上述干燥單元中還包括差分壓力傳感器111，用于在壓力變化較小的情況下提供更精確的測(cè)量。具體設(shè)置時(shí)，如圖2中所示，所述差分壓力傳感器111的兩個(gè)出口分別通過兩根管道與所述干燥室101相連，其中一根管道連接到所述絕對(duì)壓力傳感器103與干燥室101之間的管道106上，另一根管道上安裝有真空閥門112，并與所述真空管道115相連接，所述差分壓力傳感器111用于采集其兩個(gè)出口處的壓差并發(fā)送該壓差信號(hào)至所述控制單元。較佳地，上述使用的絕對(duì)壓力傳感器103帶有溫度補(bǔ)償裝置，使得壓力測(cè)量更穩(wěn)定和準(zhǔn)確，而不會(huì)產(chǎn)生信號(hào)隨著溫度漂移的情況，避免造成壓力測(cè)量誤差。進(jìn)一步地，上述干燥單元還包括氣體流量傳感器117，所述氣體流量傳感器117與所述第一閥門113連接，用于采集氣體流量信號(hào)并發(fā)送給所述控制單元。請(qǐng)繼續(xù)參閱圖2所示，所述抽真空單元包括帶氣鎮(zhèn)閥門的真空泵105，所述帶氣鎮(zhèn)閥門的真空泵通過抽氣主管道116與所述干燥室101上安裝的真空管道115相連，用于對(duì)干燥室101抽真空。真空泵105帶有氣鎮(zhèn)裝置，可以幫助排出干燥物所含的液體，使其不會(huì)存留在真空泵里，破壞真空性能。抽氣主管道116上還設(shè)有加熱管104，加熱管104用于加熱干燥室101輸送來的液體氣化后的氣體，提高其蒸汽壓(vaporpressure)，幫助帶有氣鎮(zhèn)裝置的真空泵105更好的排出干燥物所含的液體。加熱管104和帶有氣鎮(zhèn)裝置的真空泵105的組合，代替了傳統(tǒng)真空干燥裝置中的冷凝器裝置，使得干燥裝置總量減輕，部件減少，降低成本，使用方便。所述控制單元包括微處理器108，上述第一、第二溫度傳感器119、118采集的信號(hào)分別通過信號(hào)放大器120發(fā)送給所述微處理器108，絕對(duì)壓力傳感器103、差分壓力傳感器111采集的信號(hào)通過信號(hào)放大器110發(fā)送給所述微處理器108，氣體流量傳感器117采集的信號(hào)通過自帶的信號(hào)放大器發(fā)送給所述微處理器108，所述微處理器通過模數(shù)轉(zhuǎn)換電路接收各信號(hào)放大器傳遞的信號(hào)，并根據(jù)收到的壓力、蒸汽溫度、被干燥物溫度等信號(hào)數(shù)據(jù)來計(jì)算所述被干燥物的含水量，再將計(jì)算出的含水量與預(yù)設(shè)的目標(biāo)含水量比較，以判斷所述被干燥物是否達(dá)到目標(biāo)含水量。若判斷達(dá)到所述目標(biāo)含水量，微處理器還進(jìn)一步控制關(guān)閉加熱單元；未達(dá)到所述目標(biāo)含水量，則繼續(xù)干燥過程。請(qǐng)配合參閱圖3所示，本發(fā)明所述真空干燥裝置的控制單元和抽真空單元還可進(jìn)一步集成為一個(gè)主機(jī)系統(tǒng)301，所述控制單元在所述主機(jī)系統(tǒng)301上設(shè)有多項(xiàng)信號(hào)接口303，用于與多個(gè)干燥單元中的第一溫度傳感器119、第二溫度傳感器118、絕對(duì)壓力傳感器103、差分壓力傳感器111和氣體流量傳感器117相連接，所述抽真空單元在所述主機(jī)系統(tǒng)301上設(shè)有多個(gè)管道接口302，用于與各干燥單元中的真空管道115相連接。上述信號(hào)接口303和快速接口302，實(shí)現(xiàn)了干燥單元304、干燥單元305和干燥單元306的快速接入，易于操作按需設(shè)計(jì)，快速組裝。請(qǐng)結(jié)合圖2中所示，抽真空單元的管道接口可設(shè)置在抽氣主管道116的端部，圖2中在抽氣主管道116端部示出了有連接關(guān)系兩個(gè)控制閥門即為另外兩個(gè)獨(dú)立的干燥單元中的“第二閥門”214和“第二閥門”314(各干燥單元中的其余部分省略)，分別設(shè)置在與抽真空單元連接的真空管道上，用于控制真空管道與抽氣主管道116的連通。以下結(jié)合附圖與具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明上述真空干燥裝置做詳細(xì)介紹，應(yīng)當(dāng)指出的是，本實(shí)施例僅為本發(fā)明一種具體的實(shí)施方式，并不用于限定本發(fā)明。這里以包括多個(gè)干燥單元的真空干燥裝置為例進(jìn)行說明。具體地，如圖2、3所示，本發(fā)明一種實(shí)施方式的真空干燥裝置，包括主機(jī)系統(tǒng)301和三個(gè)干燥單元304、305、306。其中，每個(gè)干燥單元均設(shè)置有上述置待放干燥物102的干燥室101，并配置相應(yīng)的絕對(duì)壓力傳感器103、差分壓力傳感器111、第一和第二溫度傳感器119和118、氣體流量傳感器117、加熱裝置109等。所述主機(jī)系統(tǒng)101集成了抽真空單元和控制單元，其中，抽真空單元包括帶氣鎮(zhèn)閥門的真空泵105、真空泵105上連接的抽氣主管道116，以及安裝在抽氣主管道116上的加熱管104。所述控制單元主要包括微處理器108。為了實(shí)現(xiàn)抽真空單元與多個(gè)干燥單元的連接，所述主機(jī)系統(tǒng)301上設(shè)置有多個(gè)快速連接接口302，這些快速連接接口302集成到抽真空單元的抽氣主管道116上，相應(yīng)地，每個(gè)干燥單元的真空管道115上設(shè)置真空管路接頭，用于連接到快速連接接口302上，實(shí)現(xiàn)多個(gè)干燥單元快速接入抽真空單元。同時(shí)，主機(jī)系統(tǒng)301上還設(shè)置有電信號(hào)接口303，如采用多針式插頭接口，每根針分別對(duì)應(yīng)連接某干燥單元中的傳感器信號(hào)線，電源線，控制線等等，實(shí)現(xiàn)各干燥單元與控制單元的可插拔式連接。通過以上接口式設(shè)置，用戶可以根據(jù)干燥需要，即時(shí)裝配或拆卸一個(gè)或多個(gè)干燥單元，調(diào)整干燥單元，每個(gè)干燥單元能夠獨(dú)立監(jiān)測(cè)和控制干燥過程，根據(jù)干燥物要達(dá)到的干燥狀態(tài)和水分含量實(shí)時(shí)停止或繼續(xù)單個(gè)干燥容器的干燥過程，大批量、快速地完成對(duì)待多個(gè)和/或多種干燥物的干燥，并且提高干燥效率。實(shí)際使用時(shí)，可視被干燥物的多少和初始水分含量，把被干燥物置于一個(gè)或多個(gè)干燥室中。每個(gè)干燥室分別控制。干燥過程開始后，首先測(cè)量每個(gè)干燥室內(nèi)不被干燥物所占據(jù)的體積并存入微處理器，為后續(xù)計(jì)算使用，然后分別監(jiān)測(cè)每個(gè)干燥室內(nèi)的被干燥物中液體氣化后所造成的壓力變化以及被干燥物溫度和蒸汽溫度變化，從而判斷被干燥物的干燥狀態(tài)。當(dāng)某個(gè)干燥室內(nèi)的被干燥物達(dá)到設(shè)定的干燥狀態(tài)時(shí)，可以停止該干燥室的干燥過程，而只根據(jù)需要對(duì)其他干燥室繼續(xù)干燥。每個(gè)干燥室的大小和形狀可以根據(jù)被干燥物的不同而設(shè)計(jì)，從而最大化的減少非必要空間和內(nèi)表面積，減少液體附著，提高壓力靈敏度，從而更準(zhǔn)確的判斷干燥物含水狀態(tài)。每個(gè)干燥室的干燥參數(shù)，例如干燥溫度，想要達(dá)到的干燥程度(完全干燥或特定的含水量)等，根據(jù)被干燥物的要求可以分別獨(dú)立設(shè)置和分別獨(dú)立測(cè)量。上述模塊式真空干燥裝置避免了傳統(tǒng)真空干燥裝置只有單個(gè)干燥室的不足，并且每個(gè)干燥單元可以獨(dú)立控制，減少干燥時(shí)間，節(jié)省能量，提高了干燥效率。同時(shí)，模塊式真空干燥裝置又可以通過有效的測(cè)量干燥物的蒸發(fā)量，從而控制干燥過程，使被干燥物達(dá)到想要的含水量。因此，不但充分發(fā)揮了真空干燥快速和不損傷干燥物的特點(diǎn)，還擴(kuò)充了真空干燥技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。此外，多個(gè)干燥單元的設(shè)置還使得測(cè)量壓力變化時(shí)較為敏感，從而使得含水量計(jì)算更加準(zhǔn)確。這是因?yàn)?，根?jù)理想氣體定律，pv＝nrt，p是壓力，v是干燥室容量，n是氣體摩爾數(shù)，r是氣體常數(shù)，t是溫度。對(duì)理想氣體公式兩邊取導(dǎo)數(shù)，δp/δn＝rt/v。即，單位數(shù)量的液體氣化后，當(dāng)溫度為定值時(shí)，氣體分子所造成的壓力變化與干燥室的容積成反比。因此，當(dāng)干燥室容量大時(shí)，壓力靈敏度會(huì)降低，從而影響干燥物含水量的判斷。當(dāng)干燥室容量較小時(shí)，壓力隨液體氣化分子的數(shù)量變化(δp/δn)敏感，判斷干燥物的含水量狀態(tài)會(huì)更準(zhǔn)確，可以及時(shí)停止干燥過程，減少能源消耗和干燥時(shí)間，提高干燥效率。圖2是真空干燥裝置的實(shí)施結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，該真空干燥裝置包括干燥室101、加熱裝置109、加熱管104、帶有氣鎮(zhèn)閥門的真空泵105、壓力傳感器103、差分壓力傳感器111、第二溫度傳感器118，第一溫度傳感器119，氣體流量傳感器117，第一真空閥門113、第二真空閥門114、第三真空閥門112，溫度信號(hào)放大器120，壓力信號(hào)放大器110和微處理器108。其中，第二溫度傳感器118位于干燥室101內(nèi)靠近干燥物用于記錄干燥過程中干燥物102的溫度變化，位于干燥室101內(nèi)的第一溫度傳感器119用于記錄干燥過程中干燥物的水分蒸發(fā)后所產(chǎn)生的蒸汽的溫度，第二溫度傳感器118，第一溫度傳感器119通過導(dǎo)線107與溫度信號(hào)放大器120相連。第一真空閥門113用于釋放大氣進(jìn)入干燥室101使得干燥室101能夠開啟和更換樣品，第一真空閥門112的大氣端接有氣體流量計(jì)117，用于記錄進(jìn)入干燥室內(nèi)的氣體體積，第二真空閥門114位于干燥室101上設(shè)置的真空管道115上，真空管道115內(nèi)徑為6毫米。壓力傳感器103一端通過空氣管道106與干燥室101連通，空氣管道106內(nèi)徑為6毫米，壓力傳感器103的另一端通過導(dǎo)線107與信號(hào)放大器110連接，差分壓力傳感器111的一端與空氣管道106連通，差分壓力傳感器111的另一端通過第三真空閥門112與真空管道115連通，差分壓力傳感器111通過導(dǎo)線107與壓力信號(hào)放大器110連接，壓力信號(hào)放大器110、溫度信號(hào)放大器120和氣體流量計(jì)117還通過導(dǎo)線107與微處理器108連接。此外，圖2中，還顯示有第四真空閥門214和第五真空閥門314，此兩個(gè)閥門與第二真空閥門114相等同，為第二個(gè)及第三個(gè)模塊式干燥單元上的真空閥門，其后方同樣通過真空管道連接第二個(gè)及第三個(gè)模塊式干燥單元的干燥室，這里予與省略。上述干燥裝置的實(shí)施結(jié)構(gòu)中，干燥室101是可密閉的，用來放置待干燥物102。第一溫度傳感器119和第二溫度傳感器118設(shè)置在干燥室101內(nèi)。加熱裝置109選用300瓦的脈沖加熱裝置(加熱功率可以根據(jù)干燥要求相應(yīng)調(diào)整)，能夠給干燥室101加熱。帶有氣鎮(zhèn)閥門的真空泵105功率為3/4馬力(560瓦)，氣體抽速每分鐘220升，極限真空小于2000pa，用來抽取干燥室中的空氣。加熱管104加熱干燥室輸送來的空氣，提升空氣中的水的蒸汽壓力(vaporpressure)。壓力傳感器103型號(hào)為mpx2100dp，量程0-0.1mpa，已標(biāo)定并具有溫度補(bǔ)償裝置，其將干燥室內(nèi)的氣壓轉(zhuǎn)換成電信號(hào)發(fā)送給壓力信號(hào)放大器。壓力信號(hào)放大器110可以放大電信號(hào)并轉(zhuǎn)發(fā)給微處理器108。溫度傳感器118和119是熱電偶類型，溫度信號(hào)放大器120把溫度轉(zhuǎn)換成電信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)給微處理器108。氣體流量傳感器117采用美國(guó)alicat公司(alicatscientific，inc.tucson，arizona，usa)生產(chǎn)的型號(hào)m-1slpm-d/5m。該氣體流量傳感器117自身帶有信號(hào)處理單元，輸出信號(hào)可以直接接入微處理器108。微處理器108采用pic18f452處理器，包括模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置，模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置能夠?qū)⑿盘?hào)放大器發(fā)來的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，微處理器還根據(jù)信號(hào)放大器發(fā)來的電信號(hào)控制干燥過程并判斷待干燥物是否達(dá)到干燥狀態(tài)。差分壓力傳感器111型號(hào)為mpx2010，量程0-10kpa，壓力測(cè)量精度比壓力傳感器103高十倍，但是差分壓力傳感器111的壓力量程比壓力傳感器103小十倍。差分壓力傳感器111的輸出電信號(hào)也通過信號(hào)放大器110和微處理器108相連。當(dāng)?shù)谝徽婵臻y門113開通時(shí)，差分壓力傳感器111兩端的壓力相等，差分壓力傳感器111的信號(hào)輸出為零。當(dāng)壓力傳感器103所測(cè)量的壓力值達(dá)到或小于40毫米汞柱時(shí)，第一真空閥門113關(guān)閉。關(guān)閉后差分壓力傳感器111和第一真空閥門113相連的一端，壓力保持在一個(gè)恒定值，差分壓力傳感器111另一端的壓力隨著干燥室101內(nèi)的壓力變化而變化。這樣，就在差分壓力傳感器111的兩端造成一個(gè)壓力差，其壓力差轉(zhuǎn)換成電信號(hào)被微處理器108所測(cè)量。差分壓力傳感器108可以更精確的測(cè)量干燥室101內(nèi)的壓力變化。上述具體實(shí)施例中，真空泵105采用帶有氣鎮(zhèn)閥(ballastvalve)的旋片式真空泵，可以避免水蒸氣液化于油中。其原理是在真空泵的壓縮階段從外部放入一定量的空氣進(jìn)入真空泵中，以提高空氣和水蒸氣混合氣體壓力，在水蒸氣的分壓力尚未達(dá)到真空泵的油溫下的飽和蒸汽壓時(shí)，混合氣體壓力超過排氣閥的壓力而打開排氣閥，使水蒸氣在泵腔中被液化前排除到泵外。使用帶有氣鎮(zhèn)閥(ballastvalve)的旋片式真空泵105可以取代使用冷凝器，從而避免冷凝器給真空干燥設(shè)備帶來的問題。但是在使用此真空泵105時(shí)，從外部放入的空氣量(稱為氣鎮(zhèn)量)將造成泵內(nèi)壓縮腔和吸入腔之間產(chǎn)生較大的壓差，使得氣體返流量增加，從而降低了泵的極限真空。真空度下降不僅會(huì)影響真空干燥設(shè)備的干燥過程，而且，真空度下降還會(huì)造成水的飽和蒸汽壓減低，從而不利于水蒸氣的排除。氣鎮(zhèn)量大，排氣所需功率也要增加。氣鎮(zhèn)量大還會(huì)造成泵排氣時(shí)的噴油加劇。此外，如果氣鎮(zhèn)量值選得太大，氣鎮(zhèn)孔相應(yīng)要大，制造起來有很多實(shí)際困難。明顯地，理想的情況是在最小的氣鎮(zhèn)量下，最大的排除水蒸氣。本具體實(shí)施方式提出了一個(gè)方法和裝置，能夠在減小氣鎮(zhèn)量的同時(shí)，加大水蒸氣排除量。由理想氣體定律：pv＝nrt，其中p是氣體壓力，v是氣體體積，n是氣體摩耳數(shù)，r是理想氣體常數(shù)，t是溫度。可以得到水從泵中的排出量為：w(克/秒)＝pwsm/rt，其中pw是真空泵腔里的氣體里水蒸氣的分壓力(partialpressure)，s是真空泵的抽速，m是水的分子量(18克/摩耳)。上述公式顯示，在相同真空泵抽速的情況下，水分的排出量正比于泵腔里的水蒸氣的分壓力，增加水蒸氣的分壓力，可以增加水蒸氣的排出量。當(dāng)泵腔里的水蒸汽壓力p增高，表明水蒸氣含量增多，此時(shí)如何把多余的水蒸氣排出泵外，而不增加氣鎮(zhèn)量，通常只能有四種做法：1、降低真空泵的排氣閥在開啟時(shí)的排氣壓力；2、提高泵腔里油的溫度；3、減少泵入口處氣體的壓力；4、減少從氣鎮(zhèn)閥進(jìn)來的氣體里的水蒸氣含量，即盡可能加入干燥氣體。但是以上做法都有缺點(diǎn)：1、降低真空泵的排氣壓力有一個(gè)極限，不可能低于大氣壓力。2、提高泵腔里油的溫度也有限度，否則真空泵會(huì)過熱。3、減少真空泵入口處氣體的壓力的有效方法是冷卻吸入氣體，但是吸入氣體溫度降低后，水的飽和蒸汽壓力也會(huì)降低，從而使吸入的氣體中部分水蒸氣凝結(jié)成液態(tài)水，不利于排出泵外。4、減少從氣鎮(zhèn)閥進(jìn)來的氣體里的水蒸氣很難做到，因?yàn)橥ǔ＜尤霘怄?zhèn)閥的氣體是大氣，其濕度取決于天氣狀況，很難控制。提高泵腔里的水蒸汽壓力的另一個(gè)做法是增加泵吸入氣體里的水的蒸汽壓力(vaporpressure)。在模塊式真空干燥裝置中，干燥物里的液態(tài)水在模塊式干燥室中蒸發(fā)成為氣態(tài)，水蒸氣經(jīng)過管道和閥門到達(dá)主機(jī)的真空泵吸入口，然后經(jīng)過真空泵被排出到泵外。通常主機(jī)的真空泵和模塊式干燥室有一段距離，當(dāng)氣體包括水蒸氣到達(dá)真空泵時(shí)，其溫度已經(jīng)減低。氣體溫度降低時(shí)，其中所含的水的蒸汽壓力也降低。泵吸入氣體中所含的水的蒸汽壓力降低直接導(dǎo)致泵腔里的水蒸氣分壓力降低，使部分水蒸氣液化成液態(tài)水，沉積在泵油里，從而降低水分的排出量。上述具體實(shí)施例還在真空泵的入口處加上一個(gè)氣體加熱管104(例如universalheatedhoses)，氣體在被吸入真空泵105前，經(jīng)氣體加熱管104加熱。由于氣體中水的蒸汽壓力直接與氣體溫度有關(guān)，提高吸入氣體里的水的蒸汽壓力，導(dǎo)致泵腔里的水蒸氣分壓力升高，從而有利于水分排出泵外。氣體加熱管104由220伏300瓦電加熱。加熱管104的溫度由溫控器控制在平均溫度攝氏90度。氣體加熱管104的進(jìn)氣端和真空干燥室出來的真空管道115相連，出氣端和真空泵105相連。當(dāng)氣體通過加熱管104時(shí)，速度很快。加熱管104的加熱功率要大一些，使得氣體能有效的加熱。加熱管104的加熱功率選擇由干燥系統(tǒng)決定，使保證氣體在加熱管104的出口的溫度為攝氏90度左右。之所以選擇在90度是因?yàn)橥ǔв袣怄?zhèn)閥的旋片式真空泵105的最佳溫度為攝氏90度。在此溫度下排水最好。溫度過低，造成水蒸氣的分壓力降低，部分水蒸氣冷凝成液態(tài)水。溫度過高，泵體容易過熱，不利于泵的工作。另一個(gè)有利于水分排出的做法是保持真空泵連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。在加熱管和干燥室之間加入了第二真空閥門114。當(dāng)更換樣品，需要停止真空干燥時(shí)，關(guān)閉第二真空閥門114，但是不停止真空泵105運(yùn)轉(zhuǎn)。使得進(jìn)入真空泵105里的水分不間斷的和持續(xù)的通過氣鎮(zhèn)閥門被排出系統(tǒng)以外。保持真空泵105連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的另一個(gè)好處是泵腔內(nèi)的油的溫度不會(huì)冷卻，有利于排出水分。在干燥過程進(jìn)行時(shí)，被干燥物102中水的蒸汽壓隨著被干燥物102的溫度變化而變化。實(shí)際干燥中，水在由液態(tài)轉(zhuǎn)換成氣態(tài)過程中，帶走大量熱量(2260焦耳/克)，使得待干燥物溫度瞬時(shí)降低，引起蒸汽壓減低，從而使得蒸發(fā)速率減少，引起干燥室101內(nèi)氣壓的減少。以后隨著干燥室101外加熱裝置109的作用，被干燥物102吸收熱量，溫度回升，被干燥物102中水分的蒸汽壓隨之上升，從而蒸發(fā)速率上升，干燥室101內(nèi)的壓力也上升。所以加熱裝置109可以控制干燥物102的溫度和蒸汽量。上述真空干燥裝置中，除了加熱溫度外，蒸發(fā)速率還由干燥容器的真空度控制。為了保證干燥物不被破壞，加熱裝置109的加熱溫度是有上限的。因此，這里優(yōu)選控制真空度。干燥容器里的真空度取決于多個(gè)因素，例如真空泵105的型號(hào)，功率，干燥物的含水量，閥門關(guān)閉的時(shí)間，真空管道的直徑等等。因此，這些都是設(shè)計(jì)參數(shù)，在實(shí)際應(yīng)用中均可以優(yōu)化。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，上述真空干燥裝置在干燥過程進(jìn)行中可不間斷的測(cè)量被干燥物的含水量。使用時(shí)可選擇適時(shí)短暫關(guān)閉每個(gè)干燥室與真空泵之間的真空閥門。在真空閥門短暫關(guān)閉期間，單個(gè)干燥室成為一個(gè)處于低壓力的封閉系統(tǒng)。在這個(gè)封閉系統(tǒng)中，基于其熱力學(xué)狀態(tài)是一個(gè)等容過程，即可采用本發(fā)明所述的被干燥物含水量測(cè)量方法進(jìn)行實(shí)時(shí)含水量的監(jiān)測(cè)。上述真空干燥裝置，主要基于以下步驟實(shí)現(xiàn)待干燥物干燥至設(shè)定的目標(biāo)含水量：關(guān)閉所述第一閥門113，開啟第二閥門114，啟動(dòng)所述加熱單元109，按設(shè)定干燥溫度進(jìn)行加熱；每間隔一定時(shí)間使所述干燥室101保持一段時(shí)長(zhǎng)的密閉，控制單元在該段時(shí)長(zhǎng)內(nèi)獲取第一、第二溫度傳感器119、118和壓力傳感器103測(cè)量的所述干燥物的溫度，蒸汽的溫度以及干燥容器內(nèi)的壓力，并根據(jù)獲得的所述壓力和溫度，通過微處理器108計(jì)算出被干燥物102的含水量，并判斷是否達(dá)到所述目標(biāo)含水量，在達(dá)到所述目標(biāo)含水量時(shí)，控制對(duì)應(yīng)的加熱裝置109關(guān)閉。如果沒有達(dá)到目標(biāo)含水量，繼續(xù)干燥過程，并重復(fù)以上測(cè)量步驟。為了提高含水量測(cè)量的準(zhǔn)確度，較佳地，所述被干燥物的含水量是在干燥過程中的某一時(shí)段內(nèi)，根據(jù)以一定頻率連續(xù)多次測(cè)量獲得的系統(tǒng)內(nèi)的參數(shù)值包括壓力值，干燥物溫度，蒸汽溫度，分別計(jì)算含水量后再取平均值獲得的。例如，在干燥容器密閉10秒時(shí)長(zhǎng)期間，每0.1秒進(jìn)行一次系統(tǒng)內(nèi)的參數(shù)值采樣，每次采樣后計(jì)算含水量，連續(xù)測(cè)量采樣100次后，對(duì)獲得的100個(gè)采樣和計(jì)算值取平均值，再用來計(jì)算被干燥物的水分含量。此外，在上述干燥過程中任意時(shí)刻，最好是干燥過程的起始時(shí)刻，還可以通過以下步驟獲取系統(tǒng)體積v：將待干燥物102放入所述干燥室101后，關(guān)閉干燥室101與外部大氣聯(lián)接的第一閥門113，開啟連通抽真空單元的第二閥門114，啟動(dòng)真空泵105使干燥室101達(dá)到負(fù)壓狀態(tài)(負(fù)壓是指干燥容器內(nèi)部的壓力低于外部大氣壓)，關(guān)閉第二閥門114，壓力傳感器103測(cè)量干燥室101內(nèi)此時(shí)的壓力p1；打開第一閥門113，釋放部分大氣進(jìn)入容器，并通過氣體流量傳感器117獲取進(jìn)入干燥室101內(nèi)的氣體體積(換算為摩爾數(shù)y)。與此同時(shí)，壓力傳感器103測(cè)量干燥室101在釋放大氣后的壓力p2，控制單元的微處理器108根據(jù)進(jìn)入干燥室的大氣量，釋放大氣前后的壓力差(p2–p1)計(jì)算干燥室內(nèi)不被干燥物所占據(jù)的體積。及上述根據(jù)式v＝y(tǒng)rt/(p2–p1)計(jì)算系統(tǒng)體積v的過程，式中：t為干燥容器內(nèi)氣體的溫度，r為理想氣體常數(shù)。上述實(shí)施方式中，真空干燥監(jiān)測(cè)過程獲得的含水量是以重量單位(千克)的絕對(duì)值。含水量除以干燥物的重量(可以是干重，也可以是濕重)，既是相對(duì)含水量。在干燥物放入干燥容器之前，可以預(yù)先稱重，并計(jì)算如果要達(dá)到目標(biāo)相對(duì)含水量(百分比)，其相應(yīng)的絕對(duì)含水量并輸入至微處理器里。也可以輸入相對(duì)含水量給微處理器，但必須同時(shí)輸入干燥物重量。以下是一種工業(yè)產(chǎn)品的具體干燥實(shí)例。該工業(yè)產(chǎn)品(被干燥物)放入干燥容器之后，不間斷的連續(xù)干燥，在干燥過程中進(jìn)行了7次含水量測(cè)量。干燥物的起始含水量和每次測(cè)量得到的含水量列在下表1的最后一欄里。每次測(cè)量時(shí)，干燥容器內(nèi)的系統(tǒng)參數(shù)包括容器內(nèi)的壓力，干燥物溫度，蒸汽溫度，以及根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)得到的蒸汽和水的比體積，蒸汽量，質(zhì)量因子等都列在表格的相應(yīng)欄目里。表1干燥系統(tǒng)參數(shù)值及被干燥物含水量測(cè)量結(jié)果圖4是該被干燥物中含水量每次測(cè)量的變化。測(cè)量是以相等時(shí)間間隔進(jìn)行，所以測(cè)量序數(shù)也反映了干燥時(shí)間。從該圖可以看到，該干燥物的含水量和干燥時(shí)間并不成正比，在干燥起始階段，含水量下降較快，干燥后期，含水量下降緩慢，這和很多干燥過程中觀察到的相吻合。綜上所述，本發(fā)明開發(fā)了控制被干燥物在低溫條件干燥至目標(biāo)含水量的方法和裝置，通過在干燥過程中實(shí)時(shí)測(cè)量被干燥物含水量，實(shí)現(xiàn)控制真空干燥過程，使干燥物快速、準(zhǔn)確、有效地達(dá)到符合要求的目標(biāo)含水量。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容做出些許簡(jiǎn)單修改、等同變化或修飾，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。當(dāng)前第1頁12當(dāng)前第1頁12