真空泵運作機制:儀器配備高性能真空泵,其作用是迅速抽出蒸餾系統內的空氣,從而降低系統壓力。真空泵通過機械運轉,例如旋片式真空泵,利用偏心轉子上的旋片在泵腔內的旋轉,周期性地改變泵腔容積,使氣體從進氣口被吸入泵腔,再通過排氣口排出,以此持續降低系統內的氣壓,達到實驗所需的減壓條件。
壓力調節與穩定系統:僅靠真空泵抽氣還不夠,壓力調節系統能精確調控系統壓力。該系統包含壓力傳感器,它實時監測系統內壓力值,并將數據反饋給控制系統。控制系統根據預設壓力值,通過調節閥門開度等方式,控制氣體進出量,確保壓力穩定在規定范圍內,如 1mmHg - 4mmHg,為蒸餾實驗提供穩定的減壓環境。
加熱與熱量傳遞:儀器的加熱裝置采用平行式電爐結構,能為蒸餾燒瓶中的石油產品均勻供熱。當電流通過電爐絲,電能轉化為熱能,熱量以熱輻射和熱傳導的方式傳遞給燒瓶。燒瓶中的石油產品吸收熱量后,分子運動加劇,開始由液態逐漸轉化為氣態。在初始階段,可根據實驗要求,以較快速度升溫,使樣品快速達到蒸發的起始溫度。
蒸汽的產生與上升:隨著溫度升高,石油產品中沸點較低的組分先達到沸點,分子獲得足夠能量克服分子間作用力,從液態變為氣態,形成蒸汽。這些蒸汽由于密度小于周圍空氣,會自然上升,通過蒸餾燒瓶的支管進入冷凝管。
冷凝與收集:上升的蒸汽進入冷凝管后,遇到冷凝管內低溫的循環冷卻水。冷凝管一般采用蛇形或直形結構,增大蒸汽與冷卻水的接觸面積。蒸汽中的氣態分子與冷凝管內壁接觸,熱量傳遞給冷卻水,蒸汽溫度降低,重新凝結為液態,沿著冷凝管內壁流至接受瓶中被收集起來。通過控制冷卻水的溫度,可確保蒸汽有效冷凝。
溫度監測系統:儀器使用玻璃溫度傳感器或特制鉑電阻(Pt100)傳感器來精準測量蒸餾過程中的溫度。這些傳感器對溫度變化極為敏感,能快速感知樣品、蒸汽及冷凝液的溫度。傳感器將溫度信號轉化為電信號,傳輸給儀器的控制系統,控制系統根據接收到的溫度數據,實時顯示溫度數值,并按照 GB/T 9168 標準要求,對加熱過程進行調控,確保升溫速率符合規定,例如在特定階段以每分鐘若干攝氏度的速度升溫。
液位監測原理:為了準確測量餾出液的體積,儀器配備液位監測裝置。部分先進的儀器采用進口紅外液位傳感器,利用紅外線在不同介質中傳播特性的差異來檢測液位。當紅外線發射端發出的紅外線照射到液體表面時,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,反射光的強度和角度發生變化,傳感器根據這些變化計算出液位高度,并將數據傳輸給控制系統,進而得出餾出液的體積,實現對蒸餾過程的精確監測。
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