技術(shù)文章
真空泵運(yùn)作機(jī)制:儀器配備高性能真空泵,其作用是迅速抽出蒸餾系統(tǒng)內(nèi)的空氣,從而降低系統(tǒng)壓力。真空泵通過(guò)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn),例如旋片式真空泵,利用偏心轉(zhuǎn)子上的旋片在泵腔內(nèi)的旋轉(zhuǎn),周期性地改變泵腔容積,使氣體從進(jìn)氣口被吸入泵腔,再通過(guò)排氣口排出,以此持續(xù)降低系統(tǒng)內(nèi)的氣壓,達(dá)到實(shí)驗(yàn)所需的減壓條件。
壓力調(diào)節(jié)與穩(wěn)定系統(tǒng):僅靠真空泵抽氣還不夠,壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)能精確調(diào)控系統(tǒng)壓力。該系統(tǒng)包含壓力傳感器,它實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)內(nèi)壓力值,并將數(shù)據(jù)反饋給控制系統(tǒng)??刂葡到y(tǒng)根據(jù)預(yù)設(shè)壓力值,通過(guò)調(diào)節(jié)閥門(mén)開(kāi)度等方式,控制氣體進(jìn)出量,確保壓力穩(wěn)定在規(guī)定范圍內(nèi),如 1mmHg - 4mmHg,為蒸餾實(shí)驗(yàn)提供穩(wěn)定的減壓環(huán)境。
加熱與熱量傳遞:儀器的加熱裝置采用平行式電爐結(jié)構(gòu),能為蒸餾燒瓶中的石油產(chǎn)品均勻供熱。當(dāng)電流通過(guò)電爐絲,電能轉(zhuǎn)化為熱能,熱量以熱輻射和熱傳導(dǎo)的方式傳遞給燒瓶。燒瓶中的石油產(chǎn)品吸收熱量后,分子運(yùn)動(dòng)加劇,開(kāi)始由液態(tài)逐漸轉(zhuǎn)化為氣態(tài)。在初始階段,可根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求,以較快速度升溫,使樣品快速達(dá)到蒸發(fā)的起始溫度。
蒸汽的產(chǎn)生與上升:隨著溫度升高,石油產(chǎn)品中沸點(diǎn)較低的組分先達(dá)到沸點(diǎn),分子獲得足夠能量克服分子間作用力,從液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài),形成蒸汽。這些蒸汽由于密度小于周?chē)諝?,?huì)自然上升,通過(guò)蒸餾燒瓶的支管進(jìn)入冷凝管。
冷凝與收集:上升的蒸汽進(jìn)入冷凝管后,遇到冷凝管內(nèi)低溫的循環(huán)冷卻水。冷凝管一般采用蛇形或直形結(jié)構(gòu),增大蒸汽與冷卻水的接觸面積。蒸汽中的氣態(tài)分子與冷凝管內(nèi)壁接觸,熱量傳遞給冷卻水,蒸汽溫度降低,重新凝結(jié)為液態(tài),沿著冷凝管內(nèi)壁流至接受瓶中被收集起來(lái)。通過(guò)控制冷卻水的溫度,可確保蒸汽有效冷凝。
溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng):儀器使用玻璃溫度傳感器或特制鉑電阻(Pt100)傳感器來(lái)精準(zhǔn)測(cè)量蒸餾過(guò)程中的溫度。這些傳感器對(duì)溫度變化極為敏感,能快速感知樣品、蒸汽及冷凝液的溫度。傳感器將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào),傳輸給儀器的控制系統(tǒng),控制系統(tǒng)根據(jù)接收到的溫度數(shù)據(jù),實(shí)時(shí)顯示溫度數(shù)值,并按照 GB/T 9168 標(biāo)準(zhǔn)要求,對(duì)加熱過(guò)程進(jìn)行調(diào)控,確保升溫速率符合規(guī)定,例如在特定階段以每分鐘若干攝氏度的速度升溫。
液位監(jiān)測(cè)原理:為了準(zhǔn)確測(cè)量餾出液的體積,儀器配備液位監(jiān)測(cè)裝置。部分先進(jìn)的儀器采用進(jìn)口紅外液位傳感器,利用紅外線在不同介質(zhì)中傳播特性的差異來(lái)檢測(cè)液位。當(dāng)紅外線發(fā)射端發(fā)出的紅外線照射到液體表面時(shí),部分紅外線被反射,反射光被接收端接收。隨著液體體積增加,液位上升,反射光的強(qiáng)度和角度發(fā)生變化,傳感器根據(jù)這些變化計(jì)算出液位高度,并將數(shù)據(jù)傳輸給控制系統(tǒng),進(jìn)而得出餾出液的體積,實(shí)現(xiàn)對(duì)蒸餾過(guò)程的精確監(jiān)測(cè)。