[發明專利]一種監測真空干燥工藝中物料水分含量變化的方法及裝置

有效

• 申請號: 202010805921.0
• 申請日: 2020-08-12
• 公開（公告）號: CN111948090B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發明（設計）人: 趙凡;張世偉;韓峰;張志軍
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: G01N5/04
• 分類號: G01N5/04;F26B5/04
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 徐笑陽

本發明公開了一種監測真空干燥工藝中物料水分含量變化的方法及裝置，本發明基于真空干燥原理和特點，在不對原真空干燥機進行大范圍改裝的情況下，利用溫濕度傳感器對物料的干燥進展情況進行實時監測，能夠及時準確地測定干燥終點，利于節能減排；水分含量估算結果精確度高，重復性好；本發明監測方式簡單，易于操作，適合在工業上大規模推廣。

技術領域

本發明涉及真空干燥工藝中水分監測技術領域，尤其是涉及一種監測真空干燥工藝中物料水分含量的變化方法及裝置。

背景技術

真空干燥是一種常見的粉體干燥技術，廣泛應用于化工制藥、醫療衛生等領域，特別適用于對熱敏性、易分解、易氧化物質進行快速高效的干燥處理。

以鋰電池的真空干燥為例，同其他需要進行真空干燥的物料相比，鋰電池粉末具有初始水分含量通常較低且干燥工藝要求盡可能地排除水分等特點。為了最大限度地去除水分，電池粉末的干燥時間一般設置得較長，從而導致工藝能耗大、生產效率低等問題。反之，若未達到干燥終點就停止干燥，過多的水分將會殘留在電池粉末中，使其無法通過殘余水分的檢測和驗收。在電池粉末的真空干燥工藝中，若能實現其干燥終點的實時監測和判斷，即可在電池粉末剛達到工藝要求時就能及時停止干燥，這將有助于提高實際生產效率。

目前常見的水分測量及干燥終點檢測方法有：重力測試法、卡爾費休法、產品曲線法、紅外光譜法等，然而上述方法都或多或少地存在著不足之處。如重力測試法、卡爾費休法雖然能夠直接測量物料的水分，但不能實現連續測量；產品曲線法基本依賴于生產經驗，亦不能實現實時測量；而紅外光譜法則是一種間接方法，其建模難度大，還要求操作人員有較高的理論素養，較難應用于工業生產中。

由于傳統的水分測量方法存在上述不足，給工藝中水分實時監測工作帶來了很大的不便。因此，亟需根據真空干燥工藝的基本原理及被干燥物料的特點，提出一種實時監測真空干燥工藝中水分變化的監測方法，使其能夠方便、快捷、準確、可靠的監測真空干燥工藝中物料的水分變化。

發明內容

本發明的目的是提供一種監測真空干燥工藝中物料水分含量的變化方法及裝置，本方法基于真空干燥的原理和特點，不需要對原真空干燥機進行大范圍改裝的情況下，利用工業上常見的溫濕度傳感器對物料的干燥進展情況進行實時監測，并能夠及時準確地判斷測定干燥終點。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種監測真空干燥工藝中物料水分含量變化的方法，包括以下步驟：

步驟1：在物料進行干燥工藝前，先將干燥機空載運行，記錄下此時真空泵排氣口處溫度和相對濕度數據，并通過公式(1)計算出真空泵排氣口處的水蒸氣質量流率

R_gv是水蒸氣氣體常數；

S_o是干燥機空載時真空泵排氣口處的氣體流量；

T_o(t₀)是干燥機空載時真空泵排氣口處的溫度；

φ_o(t₀)是干燥機空載時真空泵排氣口處的相對濕度；

p_sat(t₀)是溫度T_o(t₀)對應的飽和蒸氣壓；

步驟2：將物料放置于干燥室內開始真空干燥工藝，按照一定的時間間隔Δt記錄溫度和相對濕度數據，并通過公式(2)計算出各個時刻下真空泵排氣口處的水蒸氣質量流率

T_o(t_i)是_ti時刻下真空泵排氣口處的溫度；