CN102553285B - 一种毛细冷凝原理、工艺及其设备 - Google Patents
一种毛细冷凝原理、工艺及其设备 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102553285B CN102553285B CN201210008222.9A CN201210008222A CN102553285B CN 102553285 B CN102553285 B CN 102553285B CN 201210008222 A CN201210008222 A CN 201210008222A CN 102553285 B CN102553285 B CN 102553285B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- capillary
- condensation
- evaporation
- solution
- liquid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
Abstract
本发明涉及一种毛细冷凝原理、工艺及其设备,即本发明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,发明了一种溶液蒸发或精馏溶剂蒸汽毛细冷凝原理、工艺及其设备。本发明毛细冷凝器可以采用并联或串联组合使用。本发明毛细冷凝器冷凝效果好、效率高,就热能的利用而言节能、低碳、高效。
Description
技术领域:
本发明涉及一种毛细冷凝原理、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:
本发明涉及一种毛细冷凝原理、工艺及其设备,即本发明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,发明了一种溶液蒸发或精馏溶剂蒸汽毛细冷凝原理、工艺及其设备。
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,此正是毛细管蒸发加速的原理与动力。此毛细力可以加速蒸发溶剂气相的分离!
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℃是的表面张力为72.75mN/m。
鉴于此,本发明实现了一种毛细冷凝器,其排液效果好,冷凝效率高,就热能的利用而言节能、低碳、高效。
发明内容:
一种毛细冷凝原理、工艺及其设备,其特征在于包括以下步骤:
本发明毛细冷凝原理即为毛细管自然上升法。
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(2πγcosθ)被液柱的重力(πr2ρgh)所平衡而停止上升,即:
2πγcosθ=πr2ρgh (1)
整理(1)式,得到:
式中:γ为表面张力,r为毛细管直径,ρ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,这种收缩表面的力叫表面张力。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℃时的表面张力为72.75mN/m。
本发明涉及一种毛细冷凝原理、工艺及其设备,即依据于毛细管在水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发明、实现了溶液蒸发或精馏溶剂蒸汽毛细冷凝原理、工艺及其设备。
本发明毛细冷凝工艺是依据于毛细管在水相中存在的表面张力现象,并借助于溶液蒸发或精馏溶剂固有的溶剂表面张力而加速溶剂的毛细组合、耦合化冷凝与分离。
其工艺流程为:见图1。
本发明的毛细冷凝工艺设备流程,主要包括:毛细蒸发再沸加热器①、耦合化汽液分离器②、毛细冷凝吸嘴管束③、毛细蒸发组合、耦合化冷凝器④、接管⑤、接管⑥、蒸汽、导热油等热媒⑦、空气或水等冷媒⑧、不凝性气体⑨等。毛细组合、耦合化冷凝器③主要由毛细冷凝吸嘴管束④及其冷凝管组⑩组成。
本发明毛细冷凝工艺设备流程简单,适用能力强;冷凝原理清晰、合理,换热效能高,实现了高效、节能冷凝,特别适用于溶剂常压蒸发冷凝,实现了冷凝新原理、新工艺、新设备的科学与技术的创新。
其工艺设备流程为:见图2。
本发明毛细冷凝器,主要包括:毛细冷凝蒸汽导引封头及导引管①、毛细管锥头管束②、上管板③、毛细蒸发冷凝管组④、下管板⑤、下封头⑥等。
毛细冷凝器主要是通过溶液蒸发或精馏溶剂蒸汽的毛细管束其液体表面张力的作用实现冷凝液的不断冷凝和排除,溶液毛细管束冷凝、分离可以实现毛细组合、耦合化的冷凝分离。
本发明毛细冷凝器冷凝排液效果好,冷凝效率高,就热能的利用而言节能、低碳、高效。
附图说明:
图1本发明毛细冷凝工艺原理图;
图2本发明毛细冷凝工艺设备流程图;
图3是本发明卧式或斜式毛细冷凝器结构示意图。其图中1为毛细冷凝蒸汽导引封头及导引管,2为毛细管锥头管束,3为上管板,4为毛细蒸发冷凝管组,5为下管板,6为下封头;
图4是本发明立式毛细冷凝器结构示意图。其图中1为毛细冷凝蒸汽导引封头及导引管,2为毛细管锥头管束,3为上管板,4为毛细蒸发冷凝管组,5为下管板,6为下封头;
图5是本发明直接导引式毛细冷凝器结构示意图。其图中1为毛细冷凝蒸汽导引封头及导引管,2为毛细管锥头管束,3为汽液分离室,4为液封及压力调节平衡槽,5为压力平衡管;
图6是本发明毛细冷凝器单管毛细管结构示意图。其图中1为毛细管锥头段,2为毛细管过渡段,3为毛细管段,d内为毛细管锥头小端内径,mm;D内为毛细管锥头大端内径,mm;L1为毛细管锥头长度,mm;L2为毛细管过渡端长度,mm;L3为毛细管锥头+过渡端长度,mm;L4为毛细管直线段长度,mm。
具体实施方式:
本发明的技术核心是发明了毛细冷凝原理及其毛细管表面张力应用于毛细溶剂蒸汽的冷凝,在溶液蒸发或精馏中实现了蒸发或精馏溶液溶剂蒸汽毛细吸嘴管束的毛细组合、耦合力及其技术用于毛细蒸发或精馏溶剂的冷凝原理、工艺及设备的应用与设计。
本发明的毛细冷凝器的组成,主要包括:毛细冷凝蒸汽导引封头及导引管①、毛细管锥头管束②、上管板③、毛细蒸发冷凝管组④、下管板⑤、下封头⑥等。
本发明的实施例阐述如下:
本发明毛细冷凝器第一实施例的溶液蒸发溶剂的毛细冷凝原理为毛细管自然上升法。主要公式为:
2πγcosθ=πr2ρgh (1)
式中:γ为表面张力,r为毛细管直径,ρ为液体密度,g为重力加速度,h为液柱高,θ为接触角。
本发明毛细冷凝器第二实施例的溶液蒸发溶剂的毛细冷凝工艺流程,如图1所示。溶液蒸发溶剂不断通过毛细蒸发管束其液体表面张力的作用实现冷凝液的不断冷凝和排除。溶液蒸发溶剂的毛细管束冷凝、分离可以组合、耦合化成新的毛细管冷凝工艺。毛细冷凝可以通过诸多毛细冷凝管组合、耦合化的液体表面张力的作用实现溶剂蒸汽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,进而实现溶液的溶剂毛细蒸发冷凝分离。
本发明毛细冷凝器第三实施例的毛细冷凝工艺设备流程,如图2所示。主要包括:毛细蒸发再沸加热器①、耦合化汽液分离器②、毛细冷凝吸嘴管束③、毛细蒸发组合、耦合化冷凝器④、接管⑤、接管⑥、蒸汽、导热油等热媒⑦、空气或水等冷媒⑧、不凝性气体⑨等。毛细组合、耦合化冷凝器③主要由毛细冷凝吸嘴管束④及其冷凝管组⑩组成。
本发明毛细冷凝工艺设备流程简单,适用能力强;冷凝原理清晰、合理,换热效能高,实现了高效、节能冷凝,特别适用于溶剂常压蒸发冷凝,实现了冷凝新原理、新工艺、新设备的科学与技术的创新。
本发明毛细冷凝器第四实施例为卧式或斜式毛细冷凝器结构,如图3所示。主要由毛细冷凝蒸汽导引封头及导引管1、毛细管锥头管束2、上管板3、毛细蒸发冷凝管组4、下管板5、下封头6组成。
本发明毛细蒸发器第五实施例为立式毛细冷凝器结构,如图4所示。主要由毛细冷凝蒸汽导引封头及导引管1、毛细管锥头管束2、上管板3、毛细蒸发冷凝管组4、下管板5、下封头6组成。
本发明毛细蒸发器第六实施例为直接导引式毛细冷凝器结构,如图5所示。主要由毛细冷凝蒸汽导引封头及导引管1、毛细管锥头管束2、汽液分离室3、液封及压力调节平衡槽4、压力平衡管5组成。
本发明毛细冷凝器第七实施例为毛细冷凝器单管毛细管结构,如图6所示。主要标识了毛细管锥头段1、毛细管过渡段2、毛细管段3、毛细管锥头小端内径d内、毛细管锥头大端内径D内、毛细管锥头长度L1、毛细管过渡端长度L2、毛细管锥头+过渡端长度L3、毛细管直线段长度L4。
本发明毛细冷凝毛细管及其管束吸嘴椎度为:D内/L1=0.20~0.28,吸嘴管径梯度比例为:d内/D内=0.1~0.7。
本发明毛细冷凝器可以并联或串联组合使用。
本发明毛细冷凝器第八实施例为系列毛细冷凝效果对比实验,效果十分显著。主要结果如表1、2、3、4、5、6所示。
表1乙酸乙酯提取塔拉粉提取液蒸发溶剂蒸汽毛细冷凝试验结果
表2乙醇提取塔拉粉提取液蒸发溶剂蒸汽毛细冷凝试验结果
表3正己烷n-hexane提取塔拉粉提取液蒸发溶剂蒸汽毛细冷凝试验结果
表4甲醇提取塔拉粉提取液蒸发溶剂蒸汽毛细冷凝试验结果
表5丙酮提取塔拉粉提取液蒸发溶剂蒸汽毛细冷凝试验结果
表6石油醚提取塔拉粉提取液蒸发溶剂蒸汽毛细冷凝试验结果
以上所述仅是本发明的优选实施例,就本技术领域的科学技术人员而言,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种毛细冷凝的方法,其特征包括:
毛细冷凝依据于毛细管在液相中存在的表面张力现象,其借助于溶液蒸发冷凝固有的溶液表面张力的内在动力而加速了溶液的毛细组合、耦合化冷凝分离;
毛细冷凝工艺为:蒸发溶液通过不断的再沸后,溶液蒸汽借助于诸多毛细蒸发冷凝管束中的液体表面张力的作用来实现溶剂蒸汽的不断冷凝和排除,进而实现溶液的浓缩与溶剂的毛细蒸发分离;毛细冷凝通过诸多毛细冷凝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,进而实现溶液的浓缩与溶剂的毛细蒸发冷凝分离;即蒸发溶液进入毛细蒸发再沸加热器加热后,进入毛细蒸发耦合化汽液分离器气液分离;蒸发蒸汽进行毛细蒸发组合、耦合化冷凝便得到毛细蒸发溶剂,而不凝性气体通过常压或抽真空排出;毛细蒸发耦合化气液分离室的循环液通过反复的毛细循环蒸发得到毛细蒸发浓缩液;毛细蒸发的再沸加热采用蒸汽或导热油热媒;毛细冷凝器的冷凝或冷却冷媒采用空气或水;
毛细冷凝工艺设备流程为:蒸发溶液进入毛细蒸发再沸加热器加热,随即溶液蒸汽进入毛细蒸发耦合化汽液分离器、毛细冷凝吸嘴管束进行气液分离,蒸发蒸汽通过毛细冷凝器冷凝便得到毛细蒸发溶剂,而不凝性气体通过接管抽真空或常压排出;毛细蒸发耦合化汽液分离器、毛细冷凝吸嘴管束的循环液通过接管经反复的毛细循环蒸发得到毛细蒸发浓缩液;毛细蒸发再沸加热器加热采用蒸汽或导热油热媒;毛细冷凝器的冷凝或冷却冷媒采用空气或水;
毛细冷凝器由毛细冷凝蒸汽导引封头及导引管、毛细管锥头管束、上管板、毛细蒸发冷凝管组、下管板、下封头组成。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201210008222.9A CN102553285B (zh) | 2012-01-12 | 2012-01-12 | 一种毛细冷凝原理、工艺及其设备 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201210008222.9A CN102553285B (zh) | 2012-01-12 | 2012-01-12 | 一种毛细冷凝原理、工艺及其设备 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN102553285A CN102553285A (zh) | 2012-07-11 |
CN102553285B true CN102553285B (zh) | 2017-02-15 |
Family
ID=46400701
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201210008222.9A Expired - Fee Related CN102553285B (zh) | 2012-01-12 | 2012-01-12 | 一种毛细冷凝原理、工艺及其设备 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN102553285B (zh) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103007564B (zh) * | 2013-01-11 | 2017-02-08 | 中国林业科学研究院林产化学工业研究所 | 一种毛细精馏原理、工艺及其设备 |
RU2567922C1 (ru) * | 2014-05-21 | 2015-11-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) | Кожухотрубный капиллярный конденсатор |
CN104069644A (zh) * | 2014-07-16 | 2014-10-01 | 中国林业科学研究院林产化学工业研究所 | 一种实验室用毛细旋转蒸发原理、工艺及其设备 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB221248A (en) * | 1923-05-08 | 1924-09-08 | David Mcnab Ramsay | Improvements in and relating to evaporative condensers for steam and other vapours |
GB1466428A (en) * | 1973-05-08 | 1977-03-09 | Funaro E | Refrigerator system |
CN2444194Y (zh) * | 2000-09-29 | 2001-08-22 | 邓兆山 | 热管热泵冷暖空调机 |
-
2012
- 2012-01-12 CN CN201210008222.9A patent/CN102553285B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB221248A (en) * | 1923-05-08 | 1924-09-08 | David Mcnab Ramsay | Improvements in and relating to evaporative condensers for steam and other vapours |
GB1466428A (en) * | 1973-05-08 | 1977-03-09 | Funaro E | Refrigerator system |
CN2444194Y (zh) * | 2000-09-29 | 2001-08-22 | 邓兆山 | 热管热泵冷暖空调机 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN102553285A (zh) | 2012-07-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102527069B (zh) | 一种毛细蒸发原理、工艺及其设备 | |
CN102553285B (zh) | 一种毛细冷凝原理、工艺及其设备 | |
CN205730415U (zh) | 一种光电材料酸洗废液的回收处理装置 | |
CN108211397A (zh) | 一种具有保温节能效果的化工蒸馏装置 | |
CN103007564B (zh) | 一种毛细精馏原理、工艺及其设备 | |
CN102188834A (zh) | 一种内部热集成降膜蒸馏装置及换热壁结构 | |
CN204261368U (zh) | 一种低沸物回收设备 | |
CN208356129U (zh) | 一种微膜蒸发器及包含微膜蒸发器的精馏系统 | |
CN106039747A (zh) | 一种立式原液管外降膜蒸发器 | |
CN106512463A (zh) | 一种精馏塔的气液分离装置 | |
CN106730968A (zh) | 一种一体式气体精馏提纯装置 | |
CN209378483U (zh) | 一种节能精馏塔 | |
CN206989728U (zh) | 高效立式列管冷凝器 | |
CN204865878U (zh) | 一种新型冷凝管 | |
CN2571758Y (zh) | 外循环蒸发低位回流酒精蒸馏设备 | |
CN108371825A (zh) | 一种微膜蒸发器、包含微膜蒸发器的精馏系统及使用微膜蒸发器的精馏方法 | |
CN206269615U (zh) | 一种喷淋式冷凝器 | |
CN207501718U (zh) | 一种蒸气冷凝器 | |
CN209173413U (zh) | 节能型溶剂高效分离组合式蒸发器 | |
CN209147756U (zh) | 一种湿冷表面式凝汽器 | |
CN206660632U (zh) | 一种管式升膜海水淡化装置 | |
CN216963586U (zh) | 一种脱水塔用进料装置 | |
CN102091427B (zh) | 旋转分布、膜闪蒸比重差式浓缩方法 | |
CN206334377U (zh) | 一种精馏塔的气液分离装置 | |
CN104069644A (zh) | 一种实验室用毛细旋转蒸发原理、工艺及其设备 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20170215 Termination date: 20180112 |
|
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |