CN201244369Y - 压力反馈式抑制剧烈沸腾及暴沸装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种压力反馈式抑制剧烈沸腾及暴沸装置，特别是用于溶液的蒸馏、分馏、蒸发或浓缩。本装置由主体及其内部的若干管道组成，管道需贯穿主体，能够通过压力反馈方式自动控制液体沸腾的程度，避免溶液处理过程中可能发生的剧烈沸腾及暴沸现象，无需通过频繁调节真空度、加热温度来防止暴沸的发生，节约了人力，消除了由于剧烈沸腾及暴沸可能产生的实验失败及安全隐患。

Description

压力反馈式抑制剧烈沸腾及暴沸装置

技术领域

本实用新型涉及一种压力反馈式抑制剧烈沸腾及暴沸装置，特别是用于蒸馏、分馏、蒸发或浓缩液体过程中防止液体剧烈沸腾及暴沸的装置。

背景技术

溶液的蒸馏、分馏、蒸发或浓缩等处理过程是实验室及工业生产中的重要环节，溶液在蒸馏、分馏、蒸发或浓缩过程中，难免会发生液体剧烈沸腾或暴沸，因此在液体处理时往往需要人员值守。剧烈沸腾造成液体汽化速度过快，会影响蒸馏、分馏的效果。暴沸可能导致液体冲出料液容器，甚至冲出管路进入其他容器，导致污染设备的管路及器件，还可能造成实验失败，严重时造成人员受伤。

中国实用新型专利申请公开说明书CN200995143Y公开了一种改进的防暴沸蒸馏头，由插入烧瓶带有横口竖孔管的磨砂插头和缓冲球构成。溶液暴沸时，暴沸液被缓冲球挡住，避免冲入冷凝管，冷凝液可顺利回流于烧瓶中。其本质不能抑制液体剧烈沸腾及暴沸的发生，而是阻止暴沸液冲入冷凝管，但暴沸液仍会污染此装置的横口竖孔管、缓冲球和磨砂插头等部件。

目前认为暴沸的原因是液体过热造成的：液体温度到达沸点，且饱和蒸汽压等于外压时，液体具备发生沸腾的条件，但沸腾时液体形成的气泡必须经过由无到有、由小到大的过程，最初形成的半径极小的气泡内蒸汽压远小于外压，这意味着在外界压迫下小气泡很难形成，使得溶液不易沸腾，溶液较少汽化，故溶液从加热环境中吸收的热量大于液体蒸发带走的热量，成为过热液体，一旦有气泡中心形成，则迅速扩大，形成暴沸。为防止暴沸，加热液体时通常加入沸石或插入毛细管等止沸剂，因为沸石是多孔穴的，其孔中已有曲率半径较大的气泡存在，泡内压力不会很小，达到沸腾温度时即会沸腾。但由于止沸剂作用有限，加之常采用抽真空方法加速液体汽化，暴沸现象难以避免；控制负压的程度和溶液的受热温度可以缩小溶液沸点与溶液温度的差距，从而降低溶液的吸热速率，可以降低暴沸的发生率，但这样会减慢溶液汽化的速度，延长处理时间，同时控制负压的程度和溶液的受热温度还需要人为控制，增加工作负担。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种可以通过压力反馈方式自动抑制液体剧烈沸腾及暴沸的装置，防止溶液在蒸馏、分馏、蒸发或浓缩过程中可能出现的剧烈沸腾及暴沸现象，消除剧烈沸腾及暴沸引发的操作不便、实验失败的不良后果及安全隐患。

本实用新型要解决的技术问题是提供一种压力反馈式抑制剧烈沸腾及暴沸装置，通过该装置的压力反馈，使液体沸点随汽化量增加而升高、减少而降低，从而抑制液体剧烈沸腾及暴沸的产生。解决了处理液体时随时可能发生剧烈沸腾或暴沸需要人员值守的问题，避免了由于剧烈沸腾造成液体汽化速度过快，影响蒸馏、分馏效果；以及暴沸产生的液体冲出容器，污染管路，导致实验失败的不良后果。本装置包括以下两个主要部件：装置主体及其内部的若干管道。主体的形状可以为圆柱体形状、类圆锥体、多面体或其他形状，安装后主体的外壁要与安装部位严密配合，不留空隙。管道需贯穿主体，可以是在主体内直接打通或成型的管道，也可以是插入主体内的空心管，其数量、长度及横截面大小由容器大小决定。本装置结构简单，易于实现，且不需要改变现有仪器的结构，可以将其安装在蒸馏、分馏、蒸发或浓缩等处理液体用仪器的内部，安装无固定位置限制，如可以安装在连接料液容器管道内的前部、中部或后部，或冷凝管等管道中，可以采用即时安装的方式，临用时装上去，不用的时候取下来，也可以将本装置固定于原所用仪器的某部位，使用时省去安装步骤。安装本装置后仪器设备的内部被本装置分为内外两个空间：靠近料液容器一侧的内空间和另一侧的外空间，外空间为与负压设备连接的空间或为大气压开放空间，内外空间通过本装置的管道连通，内空间料液容器中液体汽化后，产生的蒸汽会使内空间气压大于外空间的气压，气体必须通过本装置的管道进入外空间。

据流体力学原理，包括由有机溶液挥发产生的气体在内的大部分气体都属经典的牛顿流体类型，气体在孔径较小的管道内快速流动时，流动方式通常为湍流，湍流的气体无法顺利通过管道，在管道内进行无规则运动，通常管道两端产生的压力差与通过管道的气体流速的平方成正比，即气体流速的增加，会导致管道两端的压力差成平方增加，而压力与沸点成正比，压力增加会导致沸点增加。根据此原理，设计了本压力反馈式抑制剧烈沸腾及暴沸装置，工作原理为：在负压或加热作用下，被本装置分隔的仪器设备的内空间液体温度到达沸点后，开始沸腾汽化，汽化气体通过本装置的管道排向外空间，当液体将要暴沸或沸腾加剧时，汽化量增加，流过管道的气体流速增加，装置两端压力差增加使滞留在内空间中汽化气体量增加，故内空间压力增大，容器内液体的沸点也随之升高，使液体沸腾减弱或停止，从而抑制了剧烈沸腾及暴沸的产生。沸腾减弱或停止后，液体汽化速度降低，流过管道的气体流速下降，内空间滞留气体减少，内空间压力减小，液体的沸点随之降低，液体重新沸腾。形成完整反馈回路，直到溶液处理完成。

安装本装置后，通过压力反馈方式使液体沸点升高或降低，可以自动控制液体沸腾的程度，从而消除溶液处理过程中可能发生的剧烈沸腾及暴沸现象，溶液处理过程无需人员值守，节约了人力，并消除了由于暴沸可能产生的实验失败及安全隐患。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1为本实用新型一种实施方式的透视图。

图2为本实用新型另一种实施方式的透视图。

图3为本实用新型俯视图。

图4为本实用新型在主体上添加补液管道结构后的俯视图。

具体实施方式

如图1和图2所示，本实用新型由两部分组成：主体及其内部的管道。主体的形状多为圆柱体形状，也可以为类圆锥体、多面体等其他形状，主体的形状要与安装部位严密配合，不留空隙。主体可以用塑料、橡胶、高分子有机材料、金属、石英和玻璃等材料制成。图3为本实用新型俯视图，显示主体内的若干个管道。管道需贯穿主体，可以是在主体内直接打通或直接成型的管道，如图1所示，也可以是插入主体内的空心管，如图2所示。管道的长短、粗细、横截面积及形状不必一致。管道的数量、长度及横截面大小需根据容器大小而定，一般来说，容器越大，管道的数量越多，横截面积越大。实验室溶液的蒸馏、分馏、蒸发或浓缩，所需抑制暴沸装置的单根管道的横截面积一般不大于13m²，长度一般不超过50mm。

本装置无需改变现有处理液体仪器的结构，安装时无固定位置限制，如可以安装在连接料液容器的管道前部、中部或后部或冷凝管等管道中。本装置可以采用即时安装的方式，临用时装上去，不用的时候取下来，也可以将本装置固定于原所用仪器的某部位，甚至可以做成与浓缩或蒸发仪器设备管道一体的结构，使用时省去安装步骤。本装置的主体外壁需与仪器安装部位的内壁严密配合，不留空隙：若主体材料为弹性材料，则通常可以直接与仪器安装部位的内壁贴合；若主体为刚性材质，则可采用密封圈、密封胶等方式密封贴合；若采用玻璃石英材料，还可以用磨口等方式与安装部位严密配合；此外，还可以在主体内使用内膨胀结构，如增加一旋转旋钮，旋转向某一方向时，主体特定部位膨胀，从而使主体与仪器内壁配合，固定装置，反方向旋松就可以将装置取出。其他可以使主体与仪器安装部位内壁配合的实施方式也可应用于此。

主体上还可以增加拉手或其他辅助工具，以方便装置的安装和取出。此外，为配合所用仪器，还可在主体上添加补液管道等其他功能结构，图4为在主体上添加补液管道结构后的俯视图。

Claims (5)

1.一种压力反馈式抑制剧烈沸腾及暴沸装置，其特征在于：由主体及其内部的若干管道组成，管道需贯穿主体。

2.如权利要求1所述压力反馈式抑制剧烈沸腾及暴沸装置，其特征在于：所述管道可以是在主体内直接打通或成型的管道，也可以是插入主体内的空心管。

3.如权利要求1所述压力反馈式抑制剧烈沸腾及暴沸装置，其特征在于：主体上可以增加为方便装置安装和取出的辅助工具。

4.如权利要求3所述压力反馈式抑制剧烈沸腾及暴沸装置，其特征在于：上述辅助工具可以为拉手。

5.如权利要求1所述压力反馈式抑制剧烈沸腾及暴沸装置，其特征在于：所述主体可以在主体上添加补液管道结构。

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