Thiết kế truyền nhiệt | Thiết bị đông khô | Tegent

THIẾT KẾ TRUYỀN NHIỆT TRONG THIẾT BỊ ĐÔNG KHÔ

Khi thiết kế một hệ thống đông khô, có hai yếu tố người kỹ sư cần phải chú trọng: Diện tích của khay truyền nhiệt và bề mặt ngưng tụ. Trong khi thiết kế diện tích khay sao cho đủ lượng mẫu được đem khi đông khô trong một chu kỳ, thì thiết kế bề mặt ngưng tụ lại là một vấn đề khác. Để đơn giản cho việc thiết kế, thông thường người ta cũng áp dụng tỉ lệ 1:1, tức diện bề mặt ngưng tụ bằng với diện tích khay. Tuy nhiên, một vài yếu tố dưới đây sẽ chỉ ra rằng phương pháp áp dụng tỉ lệ như vậy là chưa thích hợp và tối ưu cho thiết bị.

1.Khả năng làm lạnh của bộ ngưng tụ:
C.M. Van Atta1 chỉ ra rằng tốc độ của dòng hơi nước đi vào ống ngưng tụ là 120 CFM/ inch2, tuy nhiên ông lại không chỉ ra mối liên hệ giữa hai yếu tố áp suất và nhiệt độ. Trong khi đó, Steinhertz2 cũng đưa ra một phương trình tương tự nhưng tính toán luôn ảnh hưởng của nhiệt độ và áp suất. Dựa vào phương trình này, với một quy trình sấy cơ bản trong Dược (sấy ở ~200 milliTorr, -10°C nhiệt độ hơi bốc lên và -50°C nhiệt độ ngưng tụ), khả năng làm lạnh còn lại khoảng 76 CFM/inch2.
Có thể thấy, diện tích bề mặt ngưng tụ liên quan đến lượng hơi nước cần ngưng tụ và không liên quan đến diện tích khay. Mặc dù, diện tích truyền nhiệt của khay cũng ảnh hưởng đến lương hơi nước. Tuy nhiên, nó không thể hiện rõ ràng trên một đơn vị diện tích, quá trình còn phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ và mức chân không.
2.Độ dày lớp băng:
Tiêu chí để thiết kế là làm sao đủ diện tích ngưng tụ mà đến cuối quá trình, lớp băng hình thành không quá dày, gây ảnh hưởng thiết bị và kéo dài thời gian rã đông. Steinhertz2 chỉ ra rằng tỉ lệ of 0.2 ft2 diện tích bề mặt ngưng tụ cho 1 pound đá ngưng kết là phù hợp, diện tích được tính toán bởi công thức này được ưu tiên hơn so với diện tích dựa trên lượng hơi bốc lên vì lớp băng quá dày sẽ ảnh hưởng đến hiệu quả truyền nhiệt của thiết bị.
Điều này cho thấy tính độc lập khi thiết kế giữa bề mặt khay và bề mặt ngưng tụ.
3.Yếu tố khác:
Hai yếu tố cũng không kém phần quan trọng là công suất máy nén và môi chất lạnh. Máy nén khác nhau cung cấp khả năng làm lạnh khác nhau, môi chất khác nhau đưa đến hệ số truyền nhiệt khác nhau. Và khi đó diện tích bề mặt cũng cần phải thiết kế sao cho phù hợp. Một lần nữa hai thông số này hoàn toàn độc lập với diện tích khay chứa.
Kết luận
Các lập luận trên đã chứng minh việc thiết kế diện tích bề mặt ngưng tụ theo tỷ lệ 1:1 hay bất cứ tỷ lệ cố định nào với diện tích khay là hoàn toàn không phù hợp. Chúng ta cần quan tâm và đưa vào rất nhiều thông số bao gồm: thành phần nước, tốc độ thăng hoa, khả năng truyền nhiệt của bộ ngưng tụ và lớp đá hình thành.
 
Tuy nhiên, với đội ngũ kỹ sư tận tâm và giàu kiến thức, SP Scientific luôn sản xuất các thiết bị đông khô được tính toán kỹ lưỡng để phục vụ và thỏa mãn các nhu cầu khác nhau của bạn.
Hãng nổi tiếng với các dòng sản phẩm từ để bàn đến quy mô pilot: Benchtop, Freeze mobile, Ultra Pilot,v.v
 
Dòng thiết bị để bàn (từ trái qua phải): Benchtop Pro, Advantage 2.0, Advantage Pro
Dòng thiết bị để bàn (từ trái qua phải): Benchtop Pro, Advantage 2.0, Advantage Pro
Dòng thiết bị để sàn (từ trái qua phải): Freeze mobile, GPFD 36DX66, Virtis Genesis
Dòng thiết bị để sàn (từ trái qua phải): Freeze mobile, GPFD 36DX66, Virtis Genesis
Dòng thiết bị để sàn (từ trái qua phải): Freeze mobile, GPFD 36DX66, Virtis Genesis

Dòng thiết bị pilot (từ trái qua phải): Ultra Pilot, Lyostar 3, Virtual Small Production

Tegent Scientific Việt Nam, đại diện độc quyền của SP SCIENTIFIC tại Việt Nam hân hạnh mang đến các giải pháp tối ưu trong lĩnh vực đông khô. Mọi thông tin liên hệ, tư vấn sản phẩm vui lòng tham khảo thông tin bên dưới:

CÔNG TY TNHH TEGENT SCIENTIFIC VIỆT NAM

Đc: Số 27 đường 11, KDC Him Lam 6A, xã Bình Hưng,huyện Bình Chánh, Tp. Hồ Chí Minh

Hotline: (028) 5431 9772 -77

mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it. - Website: www.tegent.com.vn

 

1Van Atta, C. M., The Design of High Vacuum Systems, p. 17

2Steinhertz, H.A. Handbook of High Vacuum Engineering, p. 75

Cảm ơn tác giả Charles D. Dern đã cung cấp kiến thức này