離心式分子蒸餾器的工作原理如下：
1. 物料分布與成膜：
- 待分離的液體混合物通過進(jìn)料系統(tǒng)被送到高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)盤中央。轉(zhuǎn)盤通常以較高的速度旋轉(zhuǎn)，比如每分鐘數(shù)千轉(zhuǎn)甚至更高的轉(zhuǎn)速。
- 物料在離心力的作用下向轉(zhuǎn)盤邊緣擴(kuò)散，并在旋轉(zhuǎn)面迅速擴(kuò)展形成極薄的液膜。由于離心力的存在，液膜的厚度可以被控制得非常薄且分布極為均勻。
2. 加熱蒸發(fā)：
- 在液膜形成的同時(shí)，蒸餾器的加熱系統(tǒng)對(duì)轉(zhuǎn)盤及液膜進(jìn)行加熱。物料獲得熱量后，液膜中的分子運(yùn)動(dòng)加劇，當(dāng)分子獲得足夠的能量時(shí)，就會(huì)從液膜表面逸出而成為氣相分子。
- 因?yàn)橐耗け?，物料能夠在短時(shí)間內(nèi)快速被加熱至適合蒸發(fā)的溫度，并且受熱均勻，大大提高了蒸發(fā)的效率。
3. 分子飛射與分離：
- 從液膜表面逸出的蒸氣分子在高真空環(huán)境下向?qū)γ娴睦淠骘w射。在這個(gè)過程中，蒸氣分子基本不與其他分子發(fā)生碰撞(或者碰撞概率極低)，可以看作是近似自由地向冷凝面運(yùn)動(dòng)。
- 不同物質(zhì)的分子由于其分子質(zhì)量、大小等因素的不同，具有不同的分子運(yùn)動(dòng)平均自由程。輕分子的平均自由程較大，能夠順利地到達(dá)冷凝面；而重分子的平均自由程較小，在到達(dá)冷凝面之前就會(huì)失去動(dòng)能，無法到達(dá)冷凝面。
4. 冷凝與收集：
- 當(dāng)輕分子到達(dá)冷凝面時(shí)，由于冷熱兩面間存在足夠的溫度差，輕分子會(huì)在瞬間冷凝成液體。
- 冷凝后的液體分子會(huì)沿著冷凝面流下，通過特定的收集裝置被收集起來，從而實(shí)現(xiàn)了與重分子的分離。而重分子則會(huì)沿著轉(zhuǎn)盤邊緣的特定通道排出，或者在蒸發(fā)面附近積累，隨后通過相應(yīng)的排出裝置排出蒸餾器。
總的來說，離心式分子蒸餾器利用高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)盤產(chǎn)生的離心力形成極薄的液膜，在高真空、加熱的條件下，根據(jù)不同分子的平均自由程差異實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的高效分離。這種工作原理使得離心式分子蒸餾器具有蒸發(fā)效率高、分離效果好、適用于熱敏性物質(zhì)分離等優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)也存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造及操作難度大、設(shè)備成本高等特點(diǎn)。
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