一種實驗室用毛細旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)原理、工藝及其設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種實驗室用毛細旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)原理、工藝及其設(shè)備。本發(fā)明依據(jù)于毛細管在液相中存在著毛細管上升的表面張力現(xiàn)象，通過溶液的不斷再沸毛細旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)及其諸多毛細旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)管束其液體表面張力的作用來實現(xiàn)溶劑蒸汽的不斷冷凝和排出，從而實現(xiàn)了溶液的實驗室用毛細旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮與溶劑蒸汽的毛細冷凝與分離。本發(fā)明實驗室用毛細旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器的再沸通過外加熱源如水浴或油浴來實現(xiàn)，其毛細旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)的冷凝采用自然直接冷凝或間接風(fēng)冷凝或間接水冷凝與冷卻。本發(fā)明的實驗室用毛細旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器蒸發(fā)節(jié)能、低碳、高效。
【專利說明】一種實驗室用毛細旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)原理、工藝及其設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明涉及一種實驗室用毛細旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)原理、工藝及其設(shè)備。該技術(shù)屬于化學(xué)工程的熱工傳導(dǎo)分離工程及熱工設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
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[0002]本發(fā)明涉及一種實驗室用毛細旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)原理、工藝及其設(shè)備。依據(jù)于毛細管在液相中存在著毛細管上升即表面張力現(xiàn)象，借此液體固有毛細管上升現(xiàn)象及其表面張力現(xiàn)象，發(fā)明了一種實驗室用毛細旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)原理、工藝及其設(shè)備。
[0003]眾所周知，當(dāng)干凈的玻璃毛細管插入液體中時，若此液體能潤濕毛細管壁，則因表面張力的作用，液體沿毛細管上升，直到上升的力被液柱的重力所平衡而停止上升，即稱之為毛細管上升，此正是毛細管旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)加速的原理與動力。此毛細力可以加速毛細旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)溶劑氣相的分離！
[0004]液膜有自動收縮的趨勢,這種收縮表面的力叫表面張力。其物理意義在于表面張力是沿著與表面相切的方向，垂直通過液體表面上任一單位長度收縮表面的力。任何液體，在一定的條件下均有一定的表面張力。如水在20°C是的表面張力為72.75mN/m。
[0005]鑒于此，本發(fā)明的實驗室用毛細旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器蒸發(fā)效果好，工作效率高，就熱能的利用而言節(jié)能、低碳、高效。


【發(fā)明內(nèi)容】

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[0006]一種實驗室用毛細旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)原理、工藝及其設(shè)備，其特征在于包括以下步驟:
[0007]本發(fā)明的實驗室用毛細旋轉(zhuǎn)蒸法原理為毛細管自然上升原理。
[0008]我們知道，毛細管自然上升力其幾乎是不受任何受力方向的作用與影響。當(dāng)干凈的玻璃毛細管插入液體中時，若此液體能潤濕毛細管壁，則因表面張力的作用，液體沿毛細管上升，直到上升的力(2π Y cos Θ)被液柱的重力(Jir2Pgh)所平衡而停止上升，即:
[0009]2 Ti Y cos Θ = Ji r2 P gh(I)
[0010]整理⑴式，得到:

【權(quán)利要求】
1.一種實驗室用毛細旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)原理、工藝及其設(shè)備，其特征在于包括以下步驟: 本發(fā)明實驗室用毛細旋轉(zhuǎn)蒸法原理為毛細管自然上升法； 毛細管自然上升力其幾乎是不受任何受力方向的作用與影響；當(dāng)干凈的玻璃毛細管插入液體中時，在此液體能潤濕毛細管壁的情況下，借助液體表面張力的作用，液體沿毛細管上升，直到上升的力(2π Y COS Θ)被液柱的重力(Jir2Pgh)所平衡而停止上升，即: 2 31 Y COS Θ = Jir2Pgh(I) 整理(I)式，得到:
式中:Y為表面張力，r為毛細管直徑，P為液體密度，g為重力加速度，h為液柱高，Θ為接觸角； 液膜有自動收縮的趨勢，這種收縮表面的力就是表面張力；其物理意義在于沿著與表面相切的方向，垂直通過液體表面上任一單位長度收縮表面的力，通常存在表面張力，其單位用mN/m表示； 任何液體，在一定的條件下均有一定的表面張力，如水在20 °C時的表面張力為72.75mN/m ； 本發(fā)明涉及一種實驗室用毛細旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)原理、工藝及其設(shè)備，其依據(jù)于毛細管在水相或溶劑相中存在的表面張力現(xiàn)象，并借助于液體的存在的表面張力實現(xiàn)了實驗室用毛細旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)工藝及其設(shè)備； 本發(fā)明的實驗室用毛細旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)工藝依據(jù)于毛細管在液相中存在的表面張力現(xiàn)象，并借助于液體固有的溶劑表面張力而加速溶劑的毛細組合、耦合化冷凝、分離及其溶液的實驗室用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮；其工藝流程為:見圖1 ; 本發(fā)明的實驗室用毛細旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)工藝設(shè)備流程為:見圖2 ； 本發(fā)明的實驗室用毛細旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器，主要包括:毛細旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)再沸加熱器①、耦合化汽液分離器②、毛細旋轉(zhuǎn)冷凝吸嘴組合器③、毛細旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)組合、耦合化冷凝器④、接管⑤、接管⑥、水浴或油浴熱媒⑦、空氣或水等冷媒⑧、不凝性氣體⑨； 毛細旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)組合、耦合化冷凝器④主要由毛細旋轉(zhuǎn)冷凝吸嘴管束③及其毛細旋轉(zhuǎn)冷凝管束⑩組成； 本發(fā)明毛細旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器加工簡單，適用能力強，蒸發(fā)原理清晰、合理，特別適用于溶劑的常壓旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，實現(xiàn)了溶液旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)新原理、新工藝及其新設(shè)備的應(yīng)用； 本發(fā)明實驗室用毛細旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器是通過溶液的不斷再沸及其諸多毛細旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)管束其液體表面張力的作用實現(xiàn)溶劑蒸汽的不斷冷凝和排除而實現(xiàn)溶液的濃縮與溶劑的毛細旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)分離；溶液毛細旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)的再沸與諸多毛細束冷凝、分離、濃縮已經(jīng)組合、耦合化成一體化蒸發(fā)；再沸通過外加熱源如水浴或油浴加熱來實現(xiàn)，毛細旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)通過諸多毛細旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)管組合化的液體表面張力的作用實現(xiàn)溶劑的自然直接或間接的風(fēng)冷凝或直接或間接的水冷凝及其排除，進而實現(xiàn)了溶液的旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮與溶劑的毛細旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)冷凝分離； 本發(fā)明毛細旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器排液效果好，工作效率高，節(jié)能、低碳、高效。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實驗室用毛細旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)原理、工藝及其設(shè)備，其特征在于毛細旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器的蒸發(fā)原理是毛細管在液相中存在的表面張力現(xiàn)象，即溶液的毛細管自然上升原理，主要公式有: . 2 31 Y COS Θ = Jir2Pgh(I)
式中:Y為表面張力，r為毛細管直徑，P為液體密度，g為重力加速度，h為液柱高，Θ為接觸角； 本發(fā)明依據(jù)于此原理實現(xiàn)了毛細旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)工藝及其設(shè)備。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實驗室用毛細旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)原理、工藝及其設(shè)備，其特征在于本發(fā)明的毛細旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)工藝，其依據(jù)于毛細管在水相或溶劑相中存在著毛細管上升的表面張力現(xiàn)象，借此液體固有毛細管上升現(xiàn)象及其表面張力而加速溶劑的毛細組合化冷凝、分離及其溶液的旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮；其工藝流程為:見圖1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實驗室用毛細旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)原理、工藝及其設(shè)備，其特征在于本發(fā)明的毛細旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)工藝設(shè)備流程，即為:見圖2。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實驗室用毛細旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)原理、工藝及其設(shè)備，其特征在于本發(fā)明的毛細旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器組成，主要包括:毛細旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)再沸加熱器①、耦合化汽液分離器②、毛細旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)吸嘴組束③、毛細旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)組合、耦合化冷凝器④、接管⑤、接管⑥、水浴或油浴熱媒⑦、空氣或水等冷媒⑧、不凝性氣體⑨；毛細旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)組合化冷凝器③主要由毛細冷凝吸嘴組合器④及其冷凝管束⑩組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的毛細旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)工藝設(shè)備流程，其特征在于溶液毛細旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)使再沸和毛細管束實現(xiàn)組合與耦合化的旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)；蒸發(fā)器的形式有:蒸汽導(dǎo)流管式毛細旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器、蒸汽直接式毛細旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器、單管式毛細旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的毛細旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)工藝設(shè)備流程，其特征在于再沸通過外加熱源如水浴或油浴加熱來實現(xiàn)，毛細旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)通過諸多毛細蒸發(fā)管束液體表面張力的作用實現(xiàn)溶劑的自然直接或間接的風(fēng)冷凝或直接或間接的水冷凝及其排除，進而實現(xiàn)蒸發(fā)溶液的旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮與溶劑的毛細旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)分離。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的毛細旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)工藝設(shè)備流程，其特征在于毛細旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)毛細管吸嘴椎度為內(nèi)/L1 = 0.20~0.28，吸嘴管徑梯度比例為:c^/D內(nèi)=0.1~0.7。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的毛細旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)工藝設(shè)備流程，其特征在于本發(fā)明毛細旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器為玻璃制品單效。
【文檔編號】B01D3/00GK104069644SQ201410341443
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年7月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月16日
【發(fā)明者】孫先玉, 孫博, 施繩林, 張秀珍, 王維, 李冬梅 申請人:中國林業(yè)科學(xué)研究院林產(chǎn)化學(xué)工業(yè)研究所