[發(fā)明專利]一種利用靜電場減小或增加飽和蒸氣壓的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711273902.2
• 申請日: 2017-12-06
• 公開（公告）號: CN107982948B
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓光澤;蒙健佳;王琳;陳明東
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號: B01D3/00
• 分類號: B01D3/00;B01D3/42;B01J19/08
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 林梅繁

本發(fā)明公開了一種利用靜電場減小或增加飽和蒸氣壓的方法，在溫度不變的情況下，當(dāng)需要降低氣液兩相平衡系統(tǒng)的飽和蒸氣壓時，將靜電場平行施加于氣液兩相平衡系統(tǒng)的相界面，或者將靜電場僅施加于氣液兩相平衡系統(tǒng)的液相區(qū)域；當(dāng)需要提高氣液兩相平衡系統(tǒng)的飽和蒸氣壓時，將靜電場垂直施加于氣液兩相平衡系統(tǒng)的相界面。本發(fā)明通過改變靜電場作用方向，在溫度不變的情況下，以達(dá)到降低或增加蒸氣壓的目的，提高了蒸餾效率，強(qiáng)化了傳熱傳質(zhì)過程。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及靜電場改變氣液兩相系統(tǒng)的飽和蒸氣壓，特別是電場強(qiáng)化氣液相變的傳熱傳質(zhì)過程，可應(yīng)用于材料、化工、能源、制藥和食品等行業(yè)。

背景技術(shù)

相變過程同時涉及物質(zhì)和能量的傳遞，例如以沸騰和冷凝為特征的相變傳熱，以蒸發(fā)和蒸餾為特征的相變傳質(zhì)等。氣液相變現(xiàn)象廣泛存在于自然界以及材料、能源、化工、食品和制藥等工程領(lǐng)域，食品和藥品的濃縮與干燥以及化工蒸餾分離等都涉及到氣液相變過程。蒸餾分離是一種典型的氣液相變過程，是目前化工和食品上最常用的分離混合物的方法。但蒸餾的最大缺點(diǎn)是能耗高，因?yàn)檎麴s操作需要將液體混合物氣化和冷凝建立氣液兩相系統(tǒng)；為了建立氣液兩相體系，有時需要高壓、高溫或低壓、低溫等不易實(shí)現(xiàn)的條件。

溫度和壓強(qiáng)是相變過程中涉及到的兩個基本宏觀物理量，強(qiáng)化氣液相變過程的傳統(tǒng)方法是改變系統(tǒng)的溫度或壓強(qiáng)，這種方法與設(shè)備投資和能耗密切相關(guān)，而且還常常受到技術(shù)和設(shè)備的限制。此外，像食品、藥品等濃縮干燥時間和溫度與產(chǎn)品的質(zhì)量密切相關(guān)，一些熱敏性物質(zhì)對溫度有特殊的要求。因此，開發(fā)新的強(qiáng)化技術(shù)以提高氣液相變過程的效率和降低能耗是人們普遍關(guān)心的課題。

電場能夠有效地改變氣液相變過程，提高蒸餾效率，強(qiáng)化傳熱傳質(zhì)過程。飽和蒸氣壓是壓強(qiáng)在氣液相變過程中的重要表現(xiàn)，是液體工質(zhì)最基本的物性參數(shù)之一，是化工生產(chǎn)、科研、設(shè)計(jì)過程中的重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，許多工程工藝的流程設(shè)計(jì)與其應(yīng)用工質(zhì)的蒸氣壓密切相關(guān)。電場通過對電介質(zhì)系統(tǒng)內(nèi)壓強(qiáng)的影響對于提高電場強(qiáng)化傳遞效率有著極為重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有強(qiáng)化氣液相變過程的技術(shù)所存在的問題，本發(fā)明提出一種利用靜電場減小或增加飽和蒸氣壓的方法，提高了蒸餾效率，達(dá)到了強(qiáng)化傳熱傳質(zhì)過程的目的。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：一種利用靜電場減小或增加飽和蒸氣壓的方法，包括以下步驟：

S1、在溫度不變的情況下，當(dāng)需要降低氣液兩相平衡系統(tǒng)的飽和蒸氣壓時，將靜電場平行施加于氣液兩相平衡系統(tǒng)的相界面，或者將靜電場僅施加于氣液兩相平衡系統(tǒng)的液相區(qū)域；

S2、在溫度不變的情況下，當(dāng)需要提高氣液兩相平衡系統(tǒng)的飽和蒸氣壓時，將靜電場垂直施加于氣液兩相平衡系統(tǒng)的相界面。

優(yōu)選地，氣液兩相平衡系統(tǒng)的氣液兩相物質(zhì)為電介質(zhì)，如水、乙醇、苯或者四氯化碳等，但不限于這四種物質(zhì)。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果：靜電場可以改變電介質(zhì)系統(tǒng)的平衡壓強(qiáng)，壓強(qiáng)降低或增加與電場的作用方向有關(guān)，壓強(qiáng)變化的大小與電場強(qiáng)度和物質(zhì)的介電常數(shù)有關(guān)。對于相界面是平面的兩相系統(tǒng)，當(dāng)靜電場的方向平行于相界面時，介電常數(shù)較大的相的壓強(qiáng)較大；當(dāng)電場的方向垂直于相界面時，介電常數(shù)較大的相的壓強(qiáng)較小。對于氣液兩相平衡系統(tǒng)，當(dāng)靜電場的作用方向平行于相界面時，蒸氣壓降低；當(dāng)靜電場的作用方向垂直于相界面時，蒸氣壓上升；當(dāng)靜電場只作用在液相部分時，蒸氣壓降低。相同溫度下，同種物質(zhì)蒸氣壓的降低值遠(yuǎn)大于上升值。本發(fā)明通過改變靜電場作用方向和作用區(qū)域，以達(dá)到降低或增加蒸氣壓的目的，提高了蒸餾效率，強(qiáng)化了傳熱傳質(zhì)過程。

附圖說明

圖1是施加的靜電場作用方向平行于氣液兩相界面的示意圖；

圖2是施加的靜電場作用方向垂直于氣液兩相界面的示意圖；

圖3是施加的靜電場僅作用在液相的示意圖。

具體實(shí)施方式