傳熱控制模型和傳質(zhì)控制模型

在凍干過(guò)程中，當(dāng)傳給升華界面的熱量等于升華界面升華水蒸氣的潛熱（忽略凍層和干層升溫所需的顯熱），且升華的水蒸氣能全部通過(guò)已干層擴(kuò)散出去時(shí)，則升華界面的溫度和壓力會(huì)自動(dòng)穩(wěn)定在某一狀態(tài)，升華穩(wěn)定進(jìn)行。此時(shí)，若供熱量增大，則升華界面的溫度和壓力會(huì)上升，升華速率亦會(huì)加快，升華的水蒸氣增多，若在新的升華界面壓力下，水蒸氣還能全部擴(kuò)散出去，則升華過(guò)程會(huì)在新的壓力和溫度下達(dá)到新的平衡，升華過(guò)程仍能穩(wěn)定運(yùn)行。

如果升華出來(lái)的水蒸氣因干層傳質(zhì)阻力大而不能全部擴(kuò)散出去，則升華界面上的壓力和溫度會(huì)繼續(xù)上升，直到制品的溫度超過(guò)其最高允許值（崩解溫度或共熔點(diǎn)溫度），升華過(guò)程被破壞。這種因干層的水蒸氣最大擴(kuò)散能力小于該狀態(tài)下所能提供熱量的能力，要進(jìn)一步提高升華速率受干層傳質(zhì)能力所限的過(guò)程，稱為傳質(zhì)控制過(guò)程。研究這類凍干過(guò)程，應(yīng)以傳質(zhì)方程作為計(jì)算基礎(chǔ)。傳質(zhì)方程只描述了影響傳質(zhì)阻力大小的各因素對(duì)凍干過(guò)程的影響，沒(méi)有涉及傳熱對(duì)過(guò)程的影響，因此這樣建立的數(shù)學(xué)模型稱為傳質(zhì)控制模型。與此相仿，當(dāng)干層的水蒸氣最大擴(kuò)散能力大于該狀態(tài)下的最大供熱能力時(shí)，升華速率的進(jìn)一步提高受最大傳熱能力所限。

這類問(wèn)題的研究則應(yīng)以傳熱方程作為計(jì)算基礎(chǔ)，這種用傳熱方程建立的數(shù)學(xué)模型，只描述了影響傳熱量的各因素對(duì)凍干過(guò)程的影響，稱之為傳熱控制模型。

雖然有的制品凍干過(guò)程受傳熱控制，也有的是受傳質(zhì)控制，但大多數(shù)制品在升華開(kāi)始時(shí)，干層很薄，傳質(zhì)阻力很小，是受傳熱所限制的；而在升華后期，干層厚度增加，擴(kuò)散阻力增大，往往變成為受傳質(zhì)所限制。對(duì)于這種情況，就應(yīng)該在受傳熱限制階段采用傳熱控制模型計(jì)算，而在受傳質(zhì)限制階段采用傳質(zhì)控制模型計(jì)算。