科学用の真空乾燥器に関する疑問

手順
1)真空乾燥機内に対象物を糸などでつるし、内壁面と接触しないようにします。
2)減圧状態にして、充分に真空度を上げます。
3)真空度を保ったまま、真空乾燥機のヒーターを作動させます。

条件
1)対象物は固体で、揮発分を含まない物とする。
2)真空度は10のマイナス2乗 torrよりも減圧状態を保つものとする。
3)ヒーター設定は 150℃とする。

問題)このとき、対象物の温度は上がるのでしょうか?

お願い)回答には「理論上」なのか、「実験実施」したのか を明記してください。

勝手なお願いですがよろしくおねがいします。

A 回答 (3件)

真空装置の製作に携わっています。


ヒータの場合放射で暖まりますが、大変近接している場合だけだと認識しています。(50mm以内ぐらい)
ランプを使うと1mぐらいで加熱することもあります。
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この回答へのお礼

具体的なご指導ありがとうございます。
大変参考になりました。工夫の選択肢がふえました。
なるほど、ランプと言う手がありましたね。(太陽で地球が暖まるのと同じ原理ですね。ヒーターにばかり気を取られていました。赤外線って目に見えないものだからついうっかりしていました。)
強力なレフランプかハロゲンヒーターあるいは赤外ランプといったところでしょうか。出力特性・赤外発生量を加味して検討してみます。

お礼日時:2002/02/10 05:09

理論で答えます。


「固体」の物性がわかりません。こくどがいくつで.蒸気圧がいくつ.蒸発せん熱がいくつか.
従って.わかりません。

この回答への補足

金属箔や金属板のようなものを考えています。(詳細はご容赦ください。)

補足日時:2002/02/09 13:19
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『理論上』ということで、コメントいたします。



ほぼ真空中、ということですので、熱伝導は誤差範囲とします。

その他で熱が伝わるのは、ヒーターからの赤外線放射が考えられます。
対象物の表面の状態(赤外線の吸収しやすさ)や対象物からの熱放射が絡みますので、どの程度の温度上昇かはわかりませんが、結果的に、少なくとも周辺の温度よりは高くなると思われます。

ご質問の条件とは異なりますが、真空乾燥時の放射熱の影響を間接的に証明していると思われる例をご紹介します。
以前に、水溶液試料を多数の小さなガラス瓶に入れて、真空乾燥(ガラス瓶はヒーター面に接触している)したことがあります。この時、ヒーター面の温度はむしろ中央部の方が高かったのですが、実際には中央部の試料より周辺部の試料の方が、かなり早く乾燥が終わりました。
周辺部の試料が、ヒーター以外の外側からの放射熱を受けていたことがその理由と考えています。
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この回答へのお礼

条件違いではありますが具体例があり大変参考になりました。
使用目的はいくつかあるのですが、
実のところは、赤外線放射の影響例を知りたかったのです。

お礼日時:2002/02/09 13:18

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Q物を乾燥させるには? 減圧乾燥について

食品などの物を乾燥させたいのですが、減圧乾燥という方法について質問です。
減圧させれば水の沸点は低くなりますが、物の中にある水分が取れるか取れないかはあくまで表面に関係するように思えます。
また減圧したからといって、中にある気体は引き出されるでしょうが、液体は外に引っ張り出されるわけではありません。
減圧乾燥で乾燥を促進できるのでしょうか。

Aベストアンサー

1.
減圧だけでは乾燥が促進されることはない。
水の飽和蒸気圧は温度によってきまっている。減圧によって沸点が下がっても飽和蒸気圧に変わりがない。飽和蒸気圧になってしまえば、それ以上には蒸発しないで減圧が維持されるだけである。
2.
乾燥を促進させたければ、温度を上げて飽和蒸気圧を上げ、蒸発した水蒸気を移動除去しなければならない。これは、気温が高く、風のある時に洗濯物がよく乾くことに相当しており、減圧が条件になっているわけではない。
3.
食品などの減圧乾燥は、加熱による食品の変質を防ぐのが主な目的でかならずしも乾燥促進が目的ではない。
4.
減圧で乾燥したければ、ポンプなどで水蒸気を排出し続ければ、乾燥の促進に効果があるが、固体部分の水分の移動は、拡散によるものなので、減圧自体では拡散速度が変わることはない。表面が乾燥してくれば、濃度差(分圧差)が大きくなるので拡散速度も大きくなるが、
5.
水分が蒸発することにより、潜熱を奪われて、温度が下がり、飽和蒸気圧も下がる。それによって乾燥速度も(拡散速度も)小さくなる。
6.
そのためには加熱して温度低下を防ぐ必要がある。
7.
以上のようなことから、減圧乾燥で乾燥を促進したいなら、
(1) 気体の排出を続ける
(2) 加熱する、とくに固体部分の内部が加熱できれば(電子レンジでの加熱など)、表面付近より蒸気圧が高くなって、水分が表面に押し出されやすくなる。 
(3) (1)(2)を同時に行うか、交互に行うかして効率を高める工夫をする。

1.
減圧だけでは乾燥が促進されることはない。
水の飽和蒸気圧は温度によってきまっている。減圧によって沸点が下がっても飽和蒸気圧に変わりがない。飽和蒸気圧になってしまえば、それ以上には蒸発しないで減圧が維持されるだけである。
2.
乾燥を促進させたければ、温度を上げて飽和蒸気圧を上げ、蒸発した水蒸気を移動除去しなければならない。これは、気温が高く、風のある時に洗濯物がよく乾くことに相当しており、減圧が条件になっているわけではない。
3.
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