一種實驗室用毛細旋轉蒸發原理、工藝及其設備的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種實驗室用毛細旋轉蒸發原理、工藝及其設備。本發明依據于毛細管在液相中存在著毛細管上升的表面張力現象，通過溶液的不斷再沸毛細旋轉蒸發及其諸多毛細旋轉蒸發管束其液體表面張力的作用來實現溶劑蒸汽的不斷冷凝和排出，從而實現了溶液的實驗室用毛細旋轉蒸發濃縮與溶劑蒸汽的毛細冷凝與分離。本發明實驗室用毛細旋轉蒸發器的再沸通過外加熱源如水浴或油浴來實現，其毛細旋轉蒸發的冷凝采用自然直接冷凝或間接風冷凝或間接水冷凝與冷卻。本發明的實驗室用毛細旋轉蒸發器蒸發節能、低碳、高效。
【專利說明】一種實驗室用毛細旋轉蒸發原理、工藝及其設備
【技術領域】
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[0001]本發明涉及一種實驗室用毛細旋轉蒸發原理、工藝及其設備。該技術屬于化學工程的熱工傳導分離工程及熱工設備【技術領域】。
【背景技術】
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[0002]本發明涉及一種實驗室用毛細旋轉蒸發原理、工藝及其設備。依據于毛細管在液相中存在著毛細管上升即表面張力現象，借此液體固有毛細管上升現象及其表面張力現象，發明了一種實驗室用毛細旋轉蒸發原理、工藝及其設備。
[0003]眾所周知，當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，此正是毛細管旋轉蒸發加速的原理與動力。此毛細力可以加速毛細旋轉蒸發溶劑氣相的分離！
[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，本發明的實驗室用毛細旋轉蒸發器蒸發效果好，工作效率高，就熱能的利用而言節能、低碳、高效。
【發明內容】
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[0006]一種實驗室用毛細旋轉蒸發原理、工藝及其設備，其特征在于包括以下步驟:
[0007]本發明的實驗室用毛細旋轉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:
【權利要求】
1.一種實驗室用毛細旋轉蒸發原理、工藝及其設備，其特征在于包括以下步驟: 本發明實驗室用毛細旋轉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 ； 本發明涉及一種實驗室用毛細旋轉蒸發原理、工藝及其設備，其依據于毛細管在水相或溶劑相中存在的表面張力現象，并借助于液體的存在的表面張力實現了實驗室用毛細旋轉蒸發工藝及其設備； 本發明的實驗室用毛細旋轉蒸發工藝依據于毛細管在液相中存在的表面張力現象，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蒸發濃縮；其工藝流程為:見圖1 ; 本發明的實驗室用毛細旋轉蒸發工藝設備流程為:見圖2 ； 本發明的實驗室用毛細旋轉蒸發器，主要包括:毛細旋轉蒸發再沸加熱器①、耦合化汽液分離器②、毛細旋轉冷凝吸嘴組合器③、毛細旋轉蒸發組合、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； 毛細旋轉蒸發組合、耦合化冷凝器④主要由毛細旋轉冷凝吸嘴管束③及其毛細旋轉冷凝管束⑩組成； 本發明毛細旋轉蒸發器加工簡單，適用能力強，蒸發原理清晰、合理，特別適用于溶劑的常壓旋轉蒸發，實現了溶液旋轉蒸發新原理、新工藝及其新設備的應用； 本發明實驗室用毛細旋轉蒸發器是通過溶液的不斷再沸及其諸多毛細旋轉蒸發管束其液體表面張力的作用實現溶劑蒸汽的不斷冷凝和排除而實現溶液的濃縮與溶劑的毛細旋轉蒸發分離；溶液毛細旋轉蒸發的再沸與諸多毛細束冷凝、分離、濃縮已經組合、耦合化成一體化蒸發；再沸通過外加熱源如水浴或油浴加熱來實現，毛細旋轉蒸發通過諸多毛細旋轉蒸發管組合化的液體表面張力的作用實現溶劑的自然直接或間接的風冷凝或直接或間接的水冷凝及其排除，進而實現了溶液的旋轉蒸發濃縮與溶劑的毛細旋轉蒸發冷凝分離； 本發明毛細旋轉蒸發器排液效果好，工作效率高，節能、低碳、高效。
2.根據權利要求1所述的一種實驗室用毛細旋轉蒸發原理、工藝及其設備，其特征在于毛細旋轉蒸發器的蒸發原理是毛細管在液相中存在的表面張力現象，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； 本發明依據于此原理實現了毛細旋轉蒸發工藝及其設備。
3.根據權利要求1所述的一種實驗室用毛細旋轉蒸發原理、工藝及其設備，其特征在于本發明的毛細旋轉蒸發工藝，其依據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象，借此液體固有毛細管上升現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蒸發濃縮；其工藝流程為:見圖1。
4.根據權利要求1所述的一種實驗室用毛細旋轉蒸發原理、工藝及其設備，其特征在于本發明的毛細旋轉蒸發工藝設備流程，即為:見圖2。
5.根據權利要求1所述的一種實驗室用毛細旋轉蒸發原理、工藝及其設備，其特征在于本發明的毛細旋轉蒸發器組成，主要包括:毛細旋轉蒸發再沸加熱器①、耦合化汽液分離器②、毛細旋轉蒸發吸嘴組束③、毛細旋轉蒸發組合、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；毛細旋轉蒸發組合化冷凝器③主要由毛細冷凝吸嘴組合器④及其冷凝管束⑩組成。
6.根據權利要求4所述的毛細旋轉蒸發工藝設備流程，其特征在于溶液毛細旋轉蒸發使再沸和毛細管束實現組合與耦合化的旋轉蒸發；蒸發器的形式有:蒸汽導流管式毛細旋轉蒸發器、蒸汽直接式毛細旋轉蒸發器、單管式毛細旋轉蒸發器。
7.根據權利要求4所述的毛細旋轉蒸發工藝設備流程，其特征在于再沸通過外加熱源如水浴或油浴加熱來實現，毛細旋轉蒸發通過諸多毛細蒸發管束液體表面張力的作用實現溶劑的自然直接或間接的風冷凝或直接或間接的水冷凝及其排除，進而實現蒸發溶液的旋轉蒸發濃縮與溶劑的毛細旋轉蒸發分離。
8.根據權利要求4所述的毛細旋轉蒸發工藝設備流程，其特征在于毛細旋轉蒸發毛細管吸嘴椎度為內/L1 = 0.20~0.28，吸嘴管徑梯度比例為:c^/D內=0.1~0.7。
9.根據權利要求4所述的毛細旋轉蒸發工藝設備流程，其特征在于本發明毛細旋轉蒸發器為玻璃制品單效。
【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 優先權日:2014年7月16日
【發明者】孫先玉, 孫博, 施繩林, 張秀珍, 王維, 李冬梅 申請人:中國林業科學研究院林產化學工業研究所