Термостат для элементов газовой схемы хроматографа

Термостат для элементов газовой схемы хроматографа

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Реслублик (11) 542182 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 20,05.75 (21) 2136975/24 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет (43) Опубликовано 05.01.77. Бюллетень М 1 (45) Дата опубликования описания 08.04.77 (51) М. Кл."G 05 D 23/30

G 01 N 31/08

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изаоретений и открытий (53) УДК

621-555.6 (088.8) (72) Авторы изобретения А. Б. Быстров, О. А. Козлов, С. К. Крашенинников и А. К. Кулапов (71) Заявитель Специальное конструкторское бюро Института нефтехимического синтеза им. А. В. Топчиева (54) ТЕРМОСТАТ ДЛЯ ЭЛЕМЕНТОВ ГАЗОВОЙ СХЕМЫ

ХРОМАТОГРАФА

Изобретение относится к приборам для газовой хроматографии, а более точно к устройствам стабилизации температуры газовых хроматографов.

Известны газовые хроматографы (аналитические и препаративные), в которых для поддержания заданной температуры элементов газовой схемы используют воздушные термостаты с принудительной циркуляцией воздуха, обеспечиваемой высоко производительным вентилятором (1) .

Однако при использовании длинных U-образных колонок такие термостаты не обеспечивают современных требований по точности поддержания температуры и требуют большого объема термостата для обеспечения хорошей циркуляции воздуха, что связано с большими потерями тепла.

Термостаты, имеющие большие объемы, из-за их значительной инерционности плохо работают в режиме программирования температуры, предпочтительном при разделении образцов с широким диапазоном температур кипения компонентов.

В некоторых устройствах для улучшения равномерности распределения температур пространство между термостабилизируемыми элементами заполнено частицами теплопроводного или нетеплопроводного материала (2) . Однако эти устройства выравнивают температуру в недостаточной степени и обладают очень большой инерционностью.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является термастат, выполненный в виде тепловой трубы со стабилизированным нагревателем, в котором для повышения точ5 ности выравнивания температуры степки термостата выполнены двойными. пространство между стенками частично заполнено жидкостью, температура кипения которой ниже температуры термостабилизации, а в нижней части устройства расположен источник тепла (3).

Теплоотдача в этом устройстве происходит за счет преобразования агрегатного состояния теплоносителя-испарения жидкости, распространения пара по всем участкам объема, заключенного между двойными стенками, и конденсации пара на стенках термостата. Благодаря высокой геплопроводности тепловой трубы происходит выравнивание температуры на этих двойных стенках термостата.

Однако в таком устройстве тепло от источника тепловой радиации передается к термостатируемому объекту через ряд элементов, обладающих разными теплопередающими свойствами. Так, например, тепло от нагревателя сначала передается наружной стенке объема, затем через стенку к жидкости, далее за счет испарения жидкости и конденсации пара к внутренней стенке герметизированного объема, а затем через пространство, отделяющее

542182 стенки термостата к термостатируемому объекту.

Первый и последний переходы имеют наименьшую теплопроводность. Учитывая, что объект термостатирования помещен на держателях, обладающих большей теплопроводностью, чем пространство, передающее тепло к объекту, и укрепленных вне термостатируемого объекта, в объекте, термостатирования в местах примыкающих к указанным держателям, наблюдается перепад температуры.

Целью изобретения является повышение точности поддержания температуры (термостатирования) в элементах газовой схемы хроматографа.

С этой целью в предлагаемом устройстве тепловая труба выполнена в виде сообщающихся сосудов, в которых размещены элементы газовой схе мы хроматографа. При этом тепло передается непосредственно от нагревателя к жидкости и от пара этой жидкости к термостатируемому объекту, например к стенке колонки хроматографа, т.е. промежуточный объем за счет соединения в одном устройстве элементов термостатирования и термостатируемых элементов отсутствует. Тепло передается быстро от места его подведения ко всем термостабилизируемым точкам (распространение пара в тепловой трубе происходит со сверхзвуковой скоростью) . Благодаря избирательной способности тепловой трубы отдавать тепло менее нагретым точкам устраняются градиенты температуры в объектах, охватываемых тепловыми трубами.

В предлагаемом термостате тепло подводится от нагревателя, расположенного в нижней части устройства и имеющего непосредственный контакт с кипяшей жидкостью.

На чертеже приведена схема предлагаемого термостата (часть газовой схемы препаративного хроматографа, состоящей из колонок, детектора и сборника фракций, температура которых поддерживается одинаковой и стабильной) .

Колонки 1, соединенные последовательно, подключены к системе подготовки газа и детектору 2.

Выход детектора 2 с помощью обогреваемого вывода 3 соединен со сборником фракций 4 с ловушками 5.

Тепловая труба состоит из сообщающихся объемов б — 8, соединенных с емкостью 9, в которой находится кипящая жидкость и установлен стабилизированный нагреватель 10. Колонки 1„детектор 2, сборник фракций 4, размещены в соответствующих объемах тепловой трубы, а вывод 3 размещен в патрубке, соединяющем объем 8 с емкостью 9.

Термостат работает следующим образом.

Жидкость в емкости 9 при разогреве нагревателя 10 начинает кипеть, образовавшийся пар по патрубкам поступает из емкости 9 в объемы 6 и 7 и объем 8, где конденсируется, отдавая тепло элементам, находящимся в этих ооъемах, и их стенкам.

Конденсат стекает вниз, наполняя кипящую жидкость.

Проце сс "парооб раз о в ание — конденсация" происходит при строго определенной температуре, определяемой типом примененной жидкости и давлением в системе, поэтому температура во всех точках внутри указанных объемов одинакова.

Процесс конденсации пара в жидкость до установления стационарного состояния происходит

19 интенсивнее на участках, имеющих меньшую температуру. Это значит, что более холодные у.частки получают большие количества тепла, чем остальные.

Процесс происходит до тех пор, пока внутри объемов не произойдет устранения градиентов темпера16 турьи

При необходимости изменения температуры в элементах газовой схемы хроматографа изменяют режим работы нагревателя, что приводит к интенсивному парообразованию и увеличению давления паров и соответственно изменению точки кипения жидкости.

В хроматографе газ непрерывно поступает в термостатирующие элементы схемы, которые имеют большую протяженность и соединены последовательно. Это приводит к разнице в потреблении тепла на входе и выходе газовой схемы и при применении известных термоста.ов, к появлению недопустимых перепадов температуры на входе и выходе устройства.

Использование предлагаемого устройства позволяет устранить недопустимые перепады температуры, что повышает коэффициен —разд,еления хроматографа, и следовательно, его производительность.

Формула изобретения

Термостат для элементов газовой схемы хроматографа. выполненный в виде тепловой трубы со стабилизированнь м нагревателем, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности

40 термостатирования, тепловая груоа выполнена в виде сообщаюшихся сосудов, в которых размещены элементы газовой схемы хроматографа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Сокодынский К. И. и др. "Приборы для хр оматографии", Машиностроение", 1973 г. стр. 68 — 70.

2. Авторское свидетельство СССР 179510, кл.

G 05 D 23/30 от 1964 г. о 3. Авторско" свидетельство СССР -318022, кл.

G 05 D 23 30 1972 г

542182

Составители )1. 1ттеннова

ТехРед; Роден

Редактор Л. Утехина

}с.ор о

Заказ 5965, 30

Филиал Hllfi "Патент", т. Ужторсд, i:Ti. !11;;:e ;:H;.. i ..

Тираж 1028 1.

11НИИПИ 1 осударственното комитета Совета Мание 3 -: CC l. по делам изобретений и огкрнil!i.*

113035. Москва, Ъ- 35, Раусдская н з,