[发明专利]一种微管稳定沸腾方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及沸腾方法和装置，具体涉及一种微管稳定沸腾方法和基于该方法设计的微管沸腾装置。

背景技术

随着分析仪器向小型化、在线化、自动化和便携化方向快速发展，将实验室中的沸腾装置小型化、自动化已经成为关键技术。目前已经有多种技术方案，但是这些技术方案多数都与常规实验室中的沸腾条件不一致，使得仪器数据与实验室数据有差异。

沸腾装置小型化后，首先要解决的就是暴沸现象。研究发现，当液体在细石英管（直径≤2cm）内加热沸腾时，管内的液体会频率较高的发生暴沸，暴沸发生时管内的液体随着蒸汽沿着细管强烈的喷发而出。由于试验中加热的液体常常含有各种化学试剂，这种高温的化学试剂非常危险，至于加热沸腾的可靠性更是无从谈起。现在常用的是采用密封加热沸腾，但是由于加热过程中压力明显高于常压，与实验室中的加热条件不一致，测得数据与实验室常压下测得的数据有差异。实验室常采用的加入沸石止沸的方法方法在细管中也不起作用。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种微管稳定沸腾方法和基于该方法设计的微管沸腾装置，旨在实现常压下的小体积液体的稳定沸腾过程，防止液体暴沸喷出。

上述目的是通过如下技术方案实现的：

一种微管稳定沸腾方法，在微管内壁设有特征凹凸结构，特征凹凸结构与液体接触，接触部分在特征凹凸结构的作用下优先产生气泡，通过产生的气泡对液体进行扰动搅拌，抑制液体中过热液体的积累，避免暴沸，使液体在整个加热过程中都处于稳定的沸腾状态。微管内壁全部设有特征凹凸结构。

进一步地，所述特征凹凸结构为凹槽或凹穴，所述凹槽的槽宽或所述凹穴的直径在0.1~100μm之间。

进一步地，所述凹槽或凹穴在微管内壁分布密度为1~1000个/平方厘米。

一种微管稳定沸腾装置，微管内壁设有特征凹凸结构，微管外壁设有隔点和缠绕在隔点间的电热丝，微管底部设有下端接口，下端接口设有过渡细管。

进一步地，所述特征凹凸结构为凹槽或凹穴。

进一步地，所述凹槽的槽宽或所述凹穴的直径在0.1~100μm之间。

进一步地，所述凹槽或凹穴在微管内壁分布密度为1~1000个/平方厘米。

进一步地，所述过渡细管的内径0.5~3mm。

进一步地，所述微管的内径为0.5~5cm。

一种利用所述的微管稳定沸腾装置进行微管稳定沸腾的方法，液体从过渡细管进入微管中，缠绕在微管外壁隔点的电热丝对微管加热；微管内壁的特征凹凸结构与液体接触，通过产生的气泡对液体进行扰动搅拌防暴沸。

本发明的有益效果：

（1）本发明提供的微管稳定沸腾方法通过在微管内壁设有特征凹凸结构，特征凹凸结构与液体接触，接触部分在特征结构的作用下总是优先于液体其他部分产生气泡，并且在整个加热过程中持续产生气泡，通过产生的气泡对液体进行扰动搅拌，抑制液体中过热液体的积累，避免暴沸，使液体在整个加热过程中都处于稳定的沸腾状态。

（2）本发明提供的微管稳定沸腾装置中，微管内壁设有特征凹凸结构，沸腾过程中能持续产生气泡，防止过热液体累积暴沸；外壁设有隔点，便于电热丝的缠绕加热，且加热均匀。

（3）本发明提供的微管稳定沸腾方法和装置可以在常压下进行，且不会暴沸，沸腾过程稳定可靠。

附图说明

图1为微管稳定沸腾装置结构示意图；

图2为微管内壁凹槽结构示意图；

图3为微管内壁凹穴结构示意图；

图4为微管内壁凹槽结构的显微镜图（放大400倍）；

图5为微管内壁凹穴结构的显微镜图（放大400倍）。

其中，1、微管内壁；2、微管外壁；3、隔点；4、下端接口；5、过渡细管；6、螺母。

具体实施方式

下面结合具体实施例详细说明本发明的技术方案。

一种微管稳定沸腾方法，在微管内壁设有特征凹凸结构，特征凹凸结构与液体接触，接触部分在特征凹凸结构的作用下总是优先于其他部分产生气泡，并且在整个加热过程中持续产生气泡，通过产生的气泡对液体进行扰动搅拌，抑制液体中过热液体的积累，避免暴沸，使液体在整个加热过程中都处于稳定的沸腾状态。