一种实验室用毛细旋转蒸发原理、工艺及其设备的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种实验室用毛细旋转蒸发原理、工艺及其设备。本发明依据于毛细管在液相中存在着毛细管上升的表面张力现象，通过溶液的不断再沸毛细旋转蒸发及其诸多毛细旋转蒸发管束其液体表面张力的作用来实现溶剂蒸汽的不断冷凝和排出，从而实现了溶液的实验室用毛细旋转蒸发浓缩与溶剂蒸汽的毛细冷凝与分离。本发明实验室用毛细旋转蒸发器的再沸通过外加热源如水浴或油浴来实现，其毛细旋转蒸发的冷凝采用自然直接冷凝或间接风冷凝或间接水冷凝与冷却。本发明的实验室用毛细旋转蒸发器蒸发节能、低碳、高效。
【专利说明】一种实验室用毛细旋转蒸发原理、工艺及其设备
【技术领域】
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[0001]本发明涉及一种实验室用毛细旋转蒸发原理、工艺及其设备。该技术属于化学工程的热工传导分离工程及热工设备【技术领域】。
【背景技术】
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[0002]本发明涉及一种实验室用毛细旋转蒸发原理、工艺及其设备。依据于毛细管在液相中存在着毛细管上升即表面张力现象，借此液体固有毛细管上升现象及其表面张力现象，发明了一种实验室用毛细旋转蒸发原理、工艺及其设备。
[0003]众所周知，当干净的玻璃毛细管插入液体中时，若此液体能润湿毛细管壁，则因表面张力的作用，液体沿毛细管上升，直到上升的力被液柱的重力所平衡而停止上升，即称之为毛细管上升，此正是毛细管旋转蒸发加速的原理与动力。此毛细力可以加速毛细旋转蒸发溶剂气相的分离！
[0004]液膜有自动收缩的趋势,这种收缩表面的力叫表面张力。其物理意义在于表面张力是沿着与表面相切的方向，垂直通过液体表面上任一单位长度收缩表面的力。任何液体，在一定的条件下均有一定的表面张力。如水在20°C是的表面张力为72.75mN/m。
[0005]鉴于此，本发明的实验室用毛细旋转蒸发器蒸发效果好，工作效率高，就热能的利用而言节能、低碳、高效。
【发明内容】
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[0006]一种实验室用毛细旋转蒸发原理、工艺及其设备，其特征在于包括以下步骤:
[0007]本发明的实验室用毛细旋转蒸法原理为毛细管自然上升原理。
[0008]我们知道，毛细管自然上升力其几乎是不受任何受力方向的作用与影响。当干净的玻璃毛细管插入液体中时，若此液体能润湿毛细管壁，则因表面张力的作用，液体沿毛细管上升，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:
【权利要求】
1.一种实验室用毛细旋转蒸发原理、工艺及其设备，其特征在于包括以下步骤: 本发明实验室用毛细旋转蒸法原理为毛细管自然上升法； 毛细管自然上升力其几乎是不受任何受力方向的作用与影响；当干净的玻璃毛细管插入液体中时，在此液体能润湿毛细管壁的情况下，借助液体表面张力的作用，液体沿毛细管上升，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为表面张力，r为毛细管直径，P为液体密度，g为重力加速度，h为液柱高，Θ为接触角； 液膜有自动收缩的趋势，这种收缩表面的力就是表面张力；其物理意义在于沿着与表面相切的方向，垂直通过液体表面上任一单位长度收缩表面的力，通常存在表面张力，其单位用mN/m表示； 任何液体，在一定的条件下均有一定的表面张力，如水在20 °C时的表面张力为72.75mN/m ； 本发明涉及一种实验室用毛细旋转蒸发原理、工艺及其设备，其依据于毛细管在水相或溶剂相中存在的表面张力现象，并借助于液体的存在的表面张力实现了实验室用毛细旋转蒸发工艺及其设备； 本发明的实验室用毛细旋转蒸发工艺依据于毛细管在液相中存在的表面张力现象，并借助于液体固有的溶剂表面张力而加速溶剂的毛细组合、耦合化冷凝、分离及其溶液的实验室用旋转蒸发浓缩；其工艺流程为:见图1 ; 本发明的实验室用毛细旋转蒸发工艺设备流程为:见图2 ； 本发明的实验室用毛细旋转蒸发器，主要包括:毛细旋转蒸发再沸加热器①、耦合化汽液分离器②、毛细旋转冷凝吸嘴组合器③、毛细旋转蒸发组合、耦合化冷凝器④、接管⑤、接管⑥、水浴或油浴热媒⑦、空气或水等冷媒⑧、不凝性气体⑨； 毛细旋转蒸发组合、耦合化冷凝器④主要由毛细旋转冷凝吸嘴管束③及其毛细旋转冷凝管束⑩组成； 本发明毛细旋转蒸发器加工简单，适用能力强，蒸发原理清晰、合理，特别适用于溶剂的常压旋转蒸发，实现了溶液旋转蒸发新原理、新工艺及其新设备的应用； 本发明实验室用毛细旋转蒸发器是通过溶液的不断再沸及其诸多毛细旋转蒸发管束其液体表面张力的作用实现溶剂蒸汽的不断冷凝和排除而实现溶液的浓缩与溶剂的毛细旋转蒸发分离；溶液毛细旋转蒸发的再沸与诸多毛细束冷凝、分离、浓缩已经组合、耦合化成一体化蒸发；再沸通过外加热源如水浴或油浴加热来实现，毛细旋转蒸发通过诸多毛细旋转蒸发管组合化的液体表面张力的作用实现溶剂的自然直接或间接的风冷凝或直接或间接的水冷凝及其排除，进而实现了溶液的旋转蒸发浓缩与溶剂的毛细旋转蒸发冷凝分离； 本发明毛细旋转蒸发器排液效果好，工作效率高，节能、低碳、高效。
2.根据权利要求1所述的一种实验室用毛细旋转蒸发原理、工艺及其设备，其特征在于毛细旋转蒸发器的蒸发原理是毛细管在液相中存在的表面张力现象，即溶液的毛细管自然上升原理，主要公式有: . 2 31 Y COS Θ = Jir2Pgh(I)
式中:Y为表面张力，r为毛细管直径，P为液体密度，g为重力加速度，h为液柱高，Θ为接触角； 本发明依据于此原理实现了毛细旋转蒸发工艺及其设备。
3.根据权利要求1所述的一种实验室用毛细旋转蒸发原理、工艺及其设备，其特征在于本发明的毛细旋转蒸发工艺，其依据于毛细管在水相或溶剂相中存在着毛细管上升的表面张力现象，借此液体固有毛细管上升现象及其表面张力而加速溶剂的毛细组合化冷凝、分离及其溶液的旋转蒸发浓缩；其工艺流程为:见图1。
4.根据权利要求1所述的一种实验室用毛细旋转蒸发原理、工艺及其设备，其特征在于本发明的毛细旋转蒸发工艺设备流程，即为:见图2。
5.根据权利要求1所述的一种实验室用毛细旋转蒸发原理、工艺及其设备，其特征在于本发明的毛细旋转蒸发器组成，主要包括:毛细旋转蒸发再沸加热器①、耦合化汽液分离器②、毛细旋转蒸发吸嘴组束③、毛细旋转蒸发组合、耦合化冷凝器④、接管⑤、接管⑥、水浴或油浴热媒⑦、空气或水等冷媒⑧、不凝性气体⑨；毛细旋转蒸发组合化冷凝器③主要由毛细冷凝吸嘴组合器④及其冷凝管束⑩组成。
6.根据权利要求4所述的毛细旋转蒸发工艺设备流程，其特征在于溶液毛细旋转蒸发使再沸和毛细管束实现组合与耦合化的旋转蒸发；蒸发器的形式有:蒸汽导流管式毛细旋转蒸发器、蒸汽直接式毛细旋转蒸发器、单管式毛细旋转蒸发器。
7.根据权利要求4所述的毛细旋转蒸发工艺设备流程，其特征在于再沸通过外加热源如水浴或油浴加热来实现，毛细旋转蒸发通过诸多毛细蒸发管束液体表面张力的作用实现溶剂的自然直接或间接的风冷凝或直接或间接的水冷凝及其排除，进而实现蒸发溶液的旋转蒸发浓缩与溶剂的毛细旋转蒸发分离。
8.根据权利要求4所述的毛细旋转蒸发工艺设备流程，其特征在于毛细旋转蒸发毛细管吸嘴椎度为内/L1 = 0.20~0.28，吸嘴管径梯度比例为:c^/D内=0.1~0.7。
9.根据权利要求4所述的毛细旋转蒸发工艺设备流程，其特征在于本发明毛细旋转蒸发器为玻璃制品单效。
【文档编号】B01D3/00GK104069644SQ201410341443
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2014年7月16日 优先权日:2014年7月16日
【发明者】孙先玉, 孙博, 施绳林, 张秀珍, 王维, 李冬梅 申请人:中国林业科学研究院林产化学工业研究所