一种微管稳定沸腾装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及沸腾装置，具体涉及一种微管稳定沸腾装置。
【背景技术】
[0002]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。
[0003]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】
[0004]为了解决上述问题，本实用新型提供了一种微管稳定沸腾装置，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。
[0005]上述目的是通过如下技术方案实现的:
[0006]—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。
[0007]进一步地，所述特征凹凸结构为凹槽或凹穴。
[0008]进一步地，所述凹槽的槽宽或所述凹穴的直径在0.1?ΙΟΟμπι之间。
[0009]进一步地，所述凹槽或凹穴在微管内壁分布密度为I?1000个/平方厘米。
[0010]进一步地，所述过渡细管的内径0.5?3mm。
[0011 ] 进一步地，所述微管的内径为0.5?5cm。
[0012]利用所述的微管稳定沸腾装置进行微管稳定沸腾时，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。
[0013]本实用新型的有益效果:
[0014](I)本实用新型提供的微管稳定沸腾装置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。
[0015](2)本实用新型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，便于电热丝缠绕加热，加热均匀。
[0016](3)本实用新型提供的微管稳定沸腾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】
[0017]图1为微管稳定沸腾装置结构示意图；
[0018]图2为微管内壁凹槽结构示意图；
[0019]图3为微管内壁凹穴结构示意图；
[0020]图4为微管内壁凹槽结构的显微镜图(放大400倍)；
[0021]图5为微管内壁凹穴结构的显微镜图(放大400倍)。
[0022]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】
[0023]下面结合具体实施例详细说明本实用新型的技术方案。
[0024]图1所示为本实用新型提供的一种微管稳定沸腾装置，微管内壁I设有特征凹凸结构，微管外壁2设有隔点3和缠绕在隔点3间的电热丝，微管底部设有下端接口 4，下端接口 4设有过渡细管5。所述特征凹凸结构为凹槽或凹穴，如图2?5所示。所述凹槽的槽宽或所述凹穴的直径在0.1?ΙΟΟμπι之间。所述凹槽或凹穴在微管内壁分布密度为I?1000个/平方厘米。过渡细管内径在0.5?3mm之间。微管内径0.5?5cm。微管可采用石英玻璃制作，耐腐蚀性能好。图2和图3中显示的凹槽或凹穴比较规则，实际上多数情况为不规则的，且本实用新型的效果与凹槽或凹穴是否规则并无关联。
[0025]本实用新型的止暴原理:
[0026]根据本实用新型的一些基本特点，做如下一些假设:(1)微管管径细，外壁电热丝缠绕较密集，可以假设微管内液体都能够得到充分的加热，即没有因为加热不充分出现液体温度不均匀；(2)微管垂直于水平面；(3)微管内液体是均匀液体；(4)假设微管各处温度几乎相同(宏观上表现为相同，微观上部分有微小的差异)。
[0027]特征凹凸结构需具备的特点及功能:特征凹凸结构内的液体不容易对流换热，相对于其他部分的液体更容易汽化产生气泡，并且有利于气泡的成长，即特征凹凸结构局部受热相对于其他部分液体局部受热更高、热流密度更大。为了实现这些功能，要求特征凹凸结构结构上具备如下特点:凹槽宽度或者凹穴直径在0.1?ΙΟΟμπι之间，有效特征结构在微管内壁分布密度为I?1000个/平方厘米。当然特征凹凸结构的具体结构与液体性质(粘度、比热容、汽化温度和润湿角等)和加热方式与强度相互影响，在实际工作中只有这三个方面相互配合好才能有效的止暴。
[0028]气泡的产生:(I)微管中充满液体体后开始加热，才开始由于表面张力等原因，在一些特征凹凸结构中有部分不凝气体，以这些不凝气体作为汽化中心，在周围达到沸点的液体中不断的有液体汽化产生蒸汽与汽化中心结合，促进汽化中心逐步成长为气泡，另一方面由于凹穴底部与气体接触，传热速率低于周边，热量聚集使得温度高与周边，从而促进气泡进一步膨胀，最终汽化中心成长为气泡，并脱离特征凹穴进入液体中；(2)随着第一批气泡的产生，由于表面张力在凹穴中的不凝气体全部被液体取代，同时由于在气泡成长的过程中隔离了部分凹穴底部与顶部的液体，从而使得特征凹穴底部的温度相对周边温度更高，形成热点，当气泡长大离开后气泡顶部的液体取代气泡，这些接近、达到沸点温度甚至是过热的液体与热点直接接触，更容易汽化产生汽化中心，汽化中心产生后的气泡形成过程则与(I)中的一样；(3)对于某些特征凹凸结构中没有不凝气体的情况，如凹槽状的特征凹凸结构、孔径较大等使得表面张力不足以支撑的情况和特征凹凸结构中有残余清洗液等，由于特征凹凸结构中的液体相对于其他部分的液体与微管的接触面积更大，因此产生局部热流密度较大，又由于特征凹凸结构中的液体体不容易发生对流换热，从而使得特征凹凸结构中的液体热量积累、温度升高，从而先于液体其他部分达到汽化条件并汽化(在沸腾前的状态可以假设为:宏观上液体整体都达到了沸点温度，在微观上有微小的温度差异:在液体柱中产生了若干过热液体团，并且过热液体团在热对流和热交换作用下不断的变化一一合