离心式分子蒸馏器的工作原理如下：
1.物料分布与成膜：
- 待分离的液体混合物通过进料系统被送到高速旋转的转盘中央。转盘通常以较高的速度旋转,比如每分钟数千转甚至更高的转速。
- 物料在离心力的作用下向转盘边缘扩散,并在旋转面迅速扩展形成极薄的液膜。由于离心力的存在,液膜的厚度可以被控制得非常薄且分布极为均匀。
2.加热蒸发：
- 在液膜形成的同时,蒸馏器的加热系统对转盘及液膜进行加热。物料获得热量后,液膜中的分子运动加剧,当分子获得足够的能量时,就会从液膜表面逸出而成为气相分子。
- 因为液膜薄,物料能够在短时间内快速被加热至适合蒸发的温度,并且受热均匀,大大提高了蒸发的效率。
3.分子飞射与分离：
- 从液膜表面逸出的蒸气分子在高真空环境下向对面的冷凝面飞射。在这个过程中,蒸气分子基本不与其他分子发生碰撞(或者碰撞概率极低),可以看作是近似自由地向冷凝面运动。
- 不同物质的分子由于其分子质量、大小等因素的不同,具有不同的分子运动平均自由程。轻分子的平均自由程较大,能够顺利地到达冷凝面；而重分子的平均自由程较小,在到达冷凝面之前就会失去动能,无法到达冷凝面。
4.冷凝与收集：
- 当轻分子到达冷凝面时,由于冷热两面间存在足够的温度差,轻分子会在瞬间冷凝成液体。
- 冷凝后的液体分子会沿着冷凝面流下,通过特定的收集装置被收集起来,从而实现了与重分子的分离。而重分子则会沿着转盘边缘的特定通道排出,或者在蒸发面附近积累,随后通过相应的排出装置排出蒸馏器。
总的来说,离心式分子蒸馏器利用高速旋转的转盘产生的离心力形成极薄的液膜,在高真空、加热的条件下,根据不同分子的平均自由程差异实现物质的高效分离。这种工作原理使得离心式分子蒸馏器具有蒸发效率高、分离效果好、适用于热敏性物质分离等优点,但同时也存在结构复杂、制造及操作难度大、设备成本高等特点。
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