專利名稱：壓力反饋式抑制劇烈沸騰及暴沸裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種壓力反饋式抑制劇烈沸騰及暴沸裝置，特別是用于蒸 餾、分餾、蒸發(fā)或濃縮液體過程中防止液體劇烈沸騰及暴沸的裝置。
背景技術(shù)：
溶液的蒸餾、分餾、蒸發(fā)或濃縮等處理過程是實驗室及工業(yè)生產(chǎn)中的重要 環(huán)節(jié)，溶液在蒸餾、分餾、蒸發(fā)或濃縮過程中，難免會發(fā)生液體劇烈沸騰或暴 沸，因此在液體處理時往往需要人員值守。劇烈沸騰造成液體汽化速度過快， 會影響蒸餾、分餾的效果。暴沸可能導(dǎo)致液體沖出料液容器，甚至沖出管路進(jìn) 入其他容器，導(dǎo)致污染設(shè)備的管路及器件，還可能造成實驗失敗，嚴(yán)重時造成 人員受傷。
中國實用新型專利申請公開說明書CN200995143Y公開了一種改進(jìn)的防暴沸 蒸餾頭，由插入燒瓶帶有橫口豎孔管的磨砂插頭和緩沖球構(gòu)成。溶液暴沸時， 暴沸液被緩沖球擋住，避免沖入冷凝管，冷凝液可順利回流于燒瓶中。其本質(zhì) 不能抑制液體劇烈沸騰及暴沸的發(fā)生，而是阻止暴沸液沖入冷凝管，但暴沸液 仍會污染此裝置的橫口豎孔管、緩沖球和磨砂插頭等部件。
目前認(rèn)為暴沸的原因是液體過熱造成的液體溫度到達(dá)沸點，且飽和蒸汽 壓等于外壓時，液體具備發(fā)生沸騰的條件，但沸騰時液體形成的氣泡必須經(jīng)過 由無到有、由小到大的過程，最初形成的半徑極小的氣泡內(nèi)蒸汽壓遠(yuǎn)小于外壓， 這意味著在外界壓迫下小氣泡很難形成，使得溶液不易沸騰，溶液較少汽化， 故溶液從加熱環(huán)境中吸收的熱量大于液體蒸發(fā)帶走的熱量，成為過熱液體，一旦有氣泡中心形成，則迅速擴大，形成暴沸。為防止暴沸，加熱液體時通常加 入沸石或插入毛細(xì)管等止沸劑，因為沸石是多孔穴的，其孔中已有曲率半徑較 大的氣泡存在，泡內(nèi)壓力不會很小，達(dá)到沸騰溫度時即會沸騰。但由于止沸劑
作用有限，加之常采用抽真空方法加速液體汽化，暴沸現(xiàn)象難以避免；控制負(fù) 壓的程度和溶液的受熱溫度可以縮小溶液沸點與溶液溫度的差距，從而降低溶 液的吸熱速率，可以降低暴沸的發(fā)生率，但這樣會減慢溶液汽化的速度，延長 處理時間，同時控制負(fù)壓的程度和溶液的受熱溫度還需要人為控制，增加工作 負(fù)擔(dān)。

實用新型內(nèi)容
本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種可以通過壓力反饋方式自動抑制 液體劇烈沸騰及暴沸的裝置，防止溶液在蒸餾、分餾、蒸發(fā)或濃縮過程中可能 出現(xiàn)的劇烈沸騰及暴沸現(xiàn)象，消除劇烈沸騰及暴沸引發(fā)的操作不便、實驗失敗 的不良后果及安全隱患。
本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種壓力反饋式抑制劇烈沸騰及暴沸 裝置，通過該裝置的壓力反饋，使液體沸點隨汽化量增加而升高、減少而降低， 從而抑制液體劇烈沸騰及暴沸的產(chǎn)生。解決了處理液體時隨時可能發(fā)生劇烈沸 騰或暴沸需要人員值守的問題，避免了由于劇烈沸騰造成液體汽化速度過快， 影響蒸餾、分餾效果；以及暴沸產(chǎn)生的液體沖出容器，污染管路，導(dǎo)致實驗失 敗的不良后果。本裝置包括以下兩個主要部件裝置主體及其內(nèi)部的若干管道。 主體的形狀可以為圓柱體形狀、類圓錐體、多面體或其他形狀，安裝后主體的 外壁要與安裝部位嚴(yán)密配合，不留空隙。管道需貫穿主體，可以是在主體內(nèi)直 接打通或成型的管道，也可以是插入主體內(nèi)的空心管，其數(shù)量、長度及橫截面大小由容器大小決定。本裝置結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)，且不需要改變現(xiàn)有儀器的 結(jié)構(gòu)，可以將其安裝在蒸餾、分餾、蒸發(fā)或濃縮等處理液體用儀器的內(nèi)部，安 裝無固定位置限制，如可以安裝在連接料液容器管道內(nèi)的前部、中部或后部， 或冷凝管等管道中，可以采用即時安裝的方式，臨用時裝上去，不用的時候取 下來，也可以將本裝置固定于原所用儀器的某部位，使用時省去安裝步驟。安 裝本裝置后儀器設(shè)備的內(nèi)部被本裝置分為內(nèi)外兩個空間靠近料液容器一側(cè)的 內(nèi)空間和另一側(cè)的外空間，外空間為與負(fù)壓設(shè)備連接的空間或為大氣壓開放空 間，內(nèi)外空間通過本裝置的管道連通，內(nèi)空間料液容器中液體汽化后，產(chǎn)生的 蒸汽會使內(nèi)空間氣壓大于外空間的氣壓，氣體必須通過本裝置的管道進(jìn)入外空 間。
據(jù)流體力學(xué)原理，包括由有機溶液揮發(fā)產(chǎn)生的氣體在內(nèi)的大部分氣體都屬 經(jīng)典的牛頓流體類型，氣體在孔徑較小的管道內(nèi)快速流動時，流動方式通常為 湍流，湍流的氣體無法順利通過管道，在管道內(nèi)進(jìn)行無規(guī)則運動，通常管道兩 端產(chǎn)生的壓力差與通過管道的氣體流速的平方成正比，即氣體流速的增加，會 導(dǎo)致管道兩端的壓力差成平方增加，而壓力與沸點成正比，壓力增加會導(dǎo)致沸 點增加。根據(jù)此原理，設(shè)計了本壓力反饋式抑制劇烈沸騰及暴沸裝置，工作原 理為在負(fù)壓或加熱作用下，被本裝置分隔的儀器設(shè)備的內(nèi)空間液體溫度到達(dá) 沸點后，開始沸騰汽化，汽化氣體通過本裝置的管道排向外空間，當(dāng)液體將要 暴沸或沸騰加劇時，汽化量增加，流過管道的氣體流速增加，裝置兩端壓力差 增加使滯留在內(nèi)空間中汽化氣體量增加，故內(nèi)空間壓力增大，容器內(nèi)液體的沸 點也隨之升高，使液體沸騰減弱或停止，從而抑制了劇烈沸騰及暴沸的產(chǎn)生。 沸騰減弱或停止后，液體汽化速度降低，流過管道的氣體流速下降，內(nèi)空間滯 留氣體減少，內(nèi)空間壓力減小，液體的沸點隨之降低，液體重新沸騰。形成完整反饋回路，直到溶液處理完成。
安裝本裝置后，通過壓力反饋方式使液體沸點升高或降低，可以自動控制 液體沸騰的程度，從而消除溶液處理過程中可能發(fā)生的劇烈沸騰及暴沸現(xiàn)象， 溶液處理過程無需人員值守，節(jié)約了人力，并消除了由于暴沸可能產(chǎn)生的實驗 失敗及安全隱患。
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。


圖1為本實用新型一種實施方式的透視圖。
圖2為本實用新型另一種實施方式的透視圖。 圖3為本實用新型俯視圖。
圖4為本實用新型在主體上添加補液管道結(jié)構(gòu)后的俯視圖。
具體實施方式
如
圖1和圖2所示，本實用新型由兩部分組成主體及其內(nèi)部的管道。主 體的形狀多為圓柱體形狀，也可以為類圓錐體、多面體等其他形狀，主體的形 狀要與安裝部位嚴(yán)密配合，不留空隙。主體可以用塑料、橡膠、高分子有機材 料、金屬、石英和玻璃等材料制成。圖3為本實用新型俯視圖，顯示主體內(nèi)的 若干個管道。管道需貫穿主體，可以是在主體內(nèi)直接打通或直接成型的管道， 如
圖1所示，也可以是插入主體內(nèi)的空心管，如圖2所示。管道的長短、粗細(xì)、 橫截面積及形狀不必一致。管道的數(shù)量、長度及橫截面大小需根據(jù)容器大小而 定， 一般來說，容器越大，管道的數(shù)量越多，橫截面積越大。實驗室溶液的蒸 餾、分餾、蒸發(fā)或濃縮，所需抑制暴沸裝置的單根管道的橫截面積一般不大于13mrn2，長度一般不超過50mm。
本裝置無需改變現(xiàn)有處理液體儀器的結(jié)構(gòu)，安裝時無固定位置限制，如可 以安裝在連接料液容器的管道前部、中部或后部或冷凝管等管道中。本裝置可 以采用即時安裝的方式，臨用時裝上去，不用的時候取下來，也可以將本裝置 固定于原所用儀器的某部位，甚至可以做成與濃縮或蒸發(fā)儀器設(shè)備管道一體的 結(jié)構(gòu)，使用時省去安裝步驟。本裝置的主體外壁需與儀器安裝部位的內(nèi)壁嚴(yán)密
配合，不留空隙若主體材料為彈性材料，則通常可以直接與儀器安裝部位的 內(nèi)壁貼合；若主體為剛性材質(zhì)，則可采用密封圈、密封膠等方式密封貼合；若 采用玻璃石英材料，還可以用磨口等方式與安裝部位嚴(yán)密配合；此外，還可以 在主體內(nèi)使用內(nèi)膨脹結(jié)構(gòu)，如增加一旋轉(zhuǎn)旋鈕，旋轉(zhuǎn)向某一方向時，主體特定 部位膨脹，從而使主體與儀器內(nèi)壁配合，固定裝置，反方向旋松就可以將裝置 取出。其他可以使主體與儀器安裝部位內(nèi)壁配合的實施方式也可應(yīng)用于此。
主體上還可以增加拉手或其他輔助工具，以方便裝置的安裝和取出。此外， 為配合所用儀器，還可在主體上添加補液管道等其他功能結(jié)構(gòu)，圖4為在主體 上添加補液管道結(jié)構(gòu)后的俯視圖。
權(quán)利要求1. 一種壓力反饋式抑制劇烈沸騰及暴沸裝置，其特征在于由主體及其內(nèi)部的若干管道組成，管道需貫穿主體。
2. 如權(quán)利要求1所述壓力反饋式抑制劇烈沸騰及暴沸裝置，其特征在于所 述管道可以是在主體內(nèi)直接打通或成型的管道，也可以是插入主體內(nèi)的空
3. 如權(quán)利要求l所述壓力反饋式抑制劇烈沸騰及暴沸裝置，其特征在于主 體上可以增加為方便裝置安裝和取出的輔助工具。
4. 如權(quán)利要求3所述壓力反饋式抑制劇烈沸騰及暴沸裝置，其特征在于上 述輔助工具可以為拉手。
5. 如權(quán)利要求1所述壓力反饋式抑制劇烈沸騰及暴沸裝置，其特征在于所 述主體可以在主體上添加補液管道結(jié)構(gòu)。
專利摘要本實用新型涉及一種壓力反饋式抑制劇烈沸騰及暴沸裝置，特別是用于溶液的蒸餾、分餾、蒸發(fā)或濃縮。本裝置由主體及其內(nèi)部的若干管道組成，管道需貫穿主體，能夠通過壓力反饋方式自動控制液體沸騰的程度，避免溶液處理過程中可能發(fā)生的劇烈沸騰及暴沸現(xiàn)象，無需通過頻繁調(diào)節(jié)真空度、加熱溫度來防止暴沸的發(fā)生，節(jié)約了人力，消除了由于劇烈沸騰及暴沸可能產(chǎn)生的實驗失敗及安全隱患。
文檔編號B01B1/06GK201244369SQ20082007966
公開日2009年5月27日 申請日期2008年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月31日
發(fā)明者晉 周, 李卓然, 峰 王 申請人:峰 王