1 真空干燥箱控制系统软件设计
1.1 烘箱控制系统界面设计
图一 上海一恒立式真空干燥箱
控制系统具体包括系统界面及宏指令程序两大部分，一恒真空干燥箱通过触摸屏人机交互界面输入、显示试验参数，触摸屏主界面使用 Easybuilter8000软件编制。主界面如图1所示，界面可显示干燥过程中碳纤维红外板温度、干燥时间等参数；并可以设置真空保持时间、常压保持时间，干燥总时间等参数。宏指令库具体包括干燥计时、压力脉动控制等程序。
1 真空干燥箱压力变化过程的实现
干燥箱触摸屏控制系统基于干燥室内压力状态监测，对装备进行时序控制，具体逻辑判断过程如图1所示。通过读取状态标准位以及相关的逻辑判断语句，控制破空电磁阀的开关/闭合，完成压力的调控。
主机首先获取干燥室内压力参数，并判断处于何种状态。当状态标志位为 ab 抽真空状态时，破空电磁阀关闭，真空泵、冷凝器开始工作，干燥室内真空度持续上升；达到额定真空度时，状态标志位切换为 bc真空保持阶段；真空保持时间 bc 段结束时，状态标记切换为 da 进气阶段，真空泵、冷凝器停止工作，破空电磁阀打开，干燥室压力快速恢复到额定常压状态；da 常压阶段计时结束，状态标志位再循环切换为 ab抽真空状态。
真空保持时间 5 min，常压保持时间分别维持 2、4、8 min，65 ℃干燥条件下。干燥时间分别为 510、480、545 min。表明过长或过短的常压保持时间，均会增加干燥总时间。与常压保持时间 4 min 相比，8 min 干燥条件下，茯苓丁干燥总时间增加约 40 min。这是因为常压保持时间过长，外界湿度较低的干空气进入箱体后，箱体与外界无气流流动，茯苓丁蒸发的水蒸气积聚在箱体内，减缓干燥速率。当常压保持时间缩短为 2 min 时，干燥时间也会整加。一方面因为常压保持时间过短，茯苓丁未吸收足够多的热量，茯苓丁内部温度较低。当下一个真空阶段来临时，茯苓丁内部水分不能快速蒸发。另一方面，当常压时间过短时，箱体内部的空气尚未饱和，就被真空泵抽走，干燥室内部频繁的气流更替不利于干燥进行。表明真空脉动干燥需要合适的常压保持时间，既能维持物料升温，又能适时打破箱体内部水蒸气的平衡状态。因此，常压保持时间 4 min、真空保持时间 5 min，干燥时间最短。
最佳真空保持时间、常压保持时间的选择，可从另外一个角度解析。该曲线为干燥温度65 ℃、真空保持阶段时间 15 min、常压保持阶段时间4 min 时，干燥室内部温度、相对湿度变化曲线；其中，e、f 点分别对应真空保持阶段时间 5、10 min 干燥室压力切换时间点。在破空阶段 ab 段，由于外界的不饱和干空气进入干燥室，相对湿度明显下降；抽真空阶段cd 段，干燥室内高湿的热空气被真空泵抽出，温度、相对湿度也会下降；在常压保持阶段 bc 段、真空保持阶段 da’段的前期，相对湿度均快速增加，表明切换干燥室压力后可提高水分蒸发速率；后期相对湿度变化趋势平缓，表明茯苓丁经历快速脱水后进入湿度平衡状态。此时需切换干燥室压力，可再次提高水分蒸发速率。其中，e、f 点分别对应真空保持时间 5、10 min，如果在 e、f 点切换干燥室压力，会缩短干燥总时间；沿 a’点继续延长真空保持时间，相对湿度依然处于平衡状态，会延长干燥总时间。同理，沿 c 点继续延长常压保持时间，依然会延长干燥总时间。因此，干燥室压力的切换与干燥过程中相对湿度变化有关。微观时间尺度内干燥室内部相对湿度变化，可实时反映干燥过程物料水分蒸发情况。但关干燥过程相对湿度变化的报道主要集中在热风干燥领域，相对湿度变化对真空干燥过程质热传递的影响机理。
2 结 论
（1）所设计的横向安装、纵向安装模块，将碳纤维红外板和料架相结合，有效提高物料装载率，并可有效克服碳纤维红外板加热过程中变形、凹陷问题，保证发热面与茯苓丁之间辐射间距的一致性，碳纤维红外板到料盘的辐射间距 30 mm，上下模块间距 25mm 时，干燥效果较佳。
（2）基于“主—从”机模式，设计控制系统，将各个从机模块和上位机触摸屏集成为一体，基于干燥室内真空度状态监测，对装备进行时序控制，实现干燥室内“真空—常压”的连续转换。基于对碳纤维红外板温度的监测，结合实现对干燥温度的有效调控，并对真空干燥室内部温度、相对时间变化进行检测。
（3）以 12 mm×12 mm×12 mm 的茯苓丁为试验原料对干燥中试装置进行试验验证。结果表明，该干燥装备设计方案和控制方案可靠，可有效实现茯苓丁的干燥。真空保持时间、常压保持时间为 5 min、4 min时，干燥时间最短，约为 480 min，真空脉动干燥后茯
苓丁一级品占比 83.63%，破碎率明显降低。研究的中试干燥装备和结果可应用于茯苓丁等物料的干燥，并可为红外干燥技术、真空脉动干燥技术的联合应用提供理论依据。
