真空泵运作机制:仪器配备高性能真空泵,其作用是迅速抽出蒸馏系统内的空气,从而降低系统压力。真空泵通过机械运转,例如旋片式真空泵,利用偏心转子上的旋片在泵腔内的旋转,周期性地改变泵腔容积,使气体从进气口被吸入泵腔,再通过排气口排出,以此持续降低系统内的气压,达到实验所需的减压条件。
压力调节与稳定系统:仅靠真空泵抽气还不够,压力调节系统能精确调控系统压力。该系统包含压力传感器,它实时监测系统内压力值,并将数据反馈给控制系统。控制系统根据预设压力值,通过调节阀门开度等方式,控制气体进出量,确保压力稳定在规定范围内,如 1mmHg - 4mmHg,为蒸馏实验提供稳定的减压环境。
加热与热量传递:仪器的加热装置采用平行式电炉结构,能为蒸馏烧瓶中的石油产品均匀供热。当电流通过电炉丝,电能转化为热能,热量以热辐射和热传导的方式传递给烧瓶。烧瓶中的石油产品吸收热量后,分子运动加剧,开始由液态逐渐转化为气态。在初始阶段,可根据实验要求,以较快速度升温,使样品快速达到蒸发的起始温度。
蒸汽的产生与上升:随着温度升高,石油产品中沸点较低的组分先达到沸点,分子获得足够能量克服分子间作用力,从液态变为气态,形成蒸汽。这些蒸汽由于密度小于周围空气,会自然上升,通过蒸馏烧瓶的支管进入冷凝管。
冷凝与收集:上升的蒸汽进入冷凝管后,遇到冷凝管内低温的循环冷却水。冷凝管一般采用蛇形或直形结构,增大蒸汽与冷却水的接触面积。蒸汽中的气态分子与冷凝管内壁接触,热量传递给冷却水,蒸汽温度降低,重新凝结为液态,沿着冷凝管内壁流至接受瓶中被收集起来。通过控制冷却水的温度,可确保蒸汽有效冷凝。
温度监测系统:仪器使用玻璃温度传感器或特制铂电阻(Pt100)传感器来精准测量蒸馏过程中的温度。这些传感器对温度变化极为敏感,能快速感知样品、蒸汽及冷凝液的温度。传感器将温度信号转化为电信号,传输给仪器的控制系统,控制系统根据接收到的温度数据,实时显示温度数值,并按照 GB/T 9168 标准要求,对加热过程进行调控,确保升温速率符合规定,例如在特定阶段以每分钟若干摄氏度的速度升温。
液位监测原理:为了准确测量馏出液的体积,仪器配备液位监测装置。部分先进的仪器采用进口红外液位传感器,利用红外线在不同介质中传播特性的差异来检测液位。当红外线发射端发出的红外线照射到液体表面时,部分红外线被反射,反射光被接收端接收。随着液体体积增加,液位上升,反射光的强度和角度发生变化,传感器根据这些变化计算出液位高度,并将数据传输给控制系统,进而得出馏出液的体积,实现对蒸馏过程的精确监测。