[实用新型]一种微波化学反应器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用微波给体系提供能量的常压化学反应器。 

背景技术

微波可以显著地提高某些化学反应的速度。目前，文献报导的绝大部分利用微波技术进行的化学反应都在商业化的家用微波炉内完成，这种微波炉造价低，体积小，适合于各种实验室的应用。然而文献报导的微波化学反应器在三方面存在明显的缺陷：①输出功率是微波炉制造厂设计定型的(以下称默认功率)，通过调节微波输出通和断的时间改变平均输出功率。也就是说在微波输出“通”的时间段内以默认功率输出；而在“断”的时间段内以零功率输出，不同的平均输出功率实则上是默认功率和零功率按时间权重的平均值；②微波炉腔内的功率分布是不均匀的，集中在底部托盘附近；③反应器内的反应物对微波能量的吸收也是不均匀的，靠近瓶壁比近中心的多。 

微波化学反应器应该具有下列性能：①功率连续可调，②输出不同水平的恒定功率(不是平均功率)；③控制恒温，其精度＜±1℃；④具有可调速并显示搅拌速度的机械搅拌器；⑤显示微波功率；⑥微波炉炉腔内功率分布均匀；⑦通过计算机采样、记录反应过程中的各项参数；⑧微波泄漏符合国家标准。但是目前市售的微波化学反应器难于全面地满足上述要求，为此重点从改善上述三方面的缺陷着手，设计了对家用微波炉改造的方案，改造后的微波化学反应器，明显消除了这三方面的缺陷，其功能可满足以上八项要求。 

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题重点是改善上述微波化学反应器在三方面存在的明显缺陷，功能可满足以上八项要求的微波化学反应器。 

本实用新型所采用的技术方案是：①调控部分：可连续改变恒定输出功率(不是平均功率)的工作模式，不采取必须经专业微波炉制造厂专门设计制造调制磁控管阳极高压的办法，而是用连续改变微波电源变压器的输入电压的方法，并采用智能功率/电能等多功能测量仪显示和传送功率数据；在恒温的工作模式工作，不同于文献报导的在默认功率和无零功率之间切换，而是在通过事先设置调压变压器的高低两种输出电压之间切换，从而减小了功率的波动范围；将原转盘更换成铝制不规则形状风扇叶片组成风扇电机组合，改善微波功率在炉腔内分布 的均匀性；采用具有可调速并显示搅拌速度的机械搅拌器以改善反应器内的反应物对微波能量的吸收的均匀性，提高实验条件的重现性；最后通过计算机采样、记录反应过程中的各项参数(功率，温度，转速等)；②反应器部分：在微波炉的炉腔上壁开孔，用于安装三口瓶；搅拌叶片和搅拌叶片组合件安装在三口瓶中间的口；搅拌器上装有测速传感器；玻璃直形冷凝管和测、控温传感器组合分别安装在三口瓶的两个侧口；三口瓶被固定在炉腔底部的直径为4.5cm的聚四氟乙烯螺旋升降台上；搅拌器安装在搅拌器支持架上。 

本实用新型的具体技术方案是，包括搅拌器支持架，机械搅拌器，搅拌叶片，玻璃直形冷凝管，微波炉门上的保护开关，微波电源变压器，磁控管和天线，220V交流电源线，微波化学反应器是由化学反应器和微波化学反应器的各项参数的测量、控制和供电仪表部分两个部分组成，其中化学反应器还包括三口瓶，三口瓶的中间磨口装有固定在所述搅拌器支持架上的具有转速传感器的机械搅拌器和包含有搅拌叶片的搅拌叶片组合件，三口瓶的两侧的两个磨口上分别装有玻璃直形冷凝管和带有一端封口的玻璃套管的测、控温传感器组合，铂电阻温度计伸入管内直达封口端；微波化学反应器的测量、控制和供电仪表还包括调压变压器，智能功率/电能等多功能测量仪，计算机，智能温度控制器，测速传感器，智能转速表，风扇和电机。 

三口瓶是直口的标准磨口玻璃烧瓶；中间的是24^#磨口，两侧的是19^#磨口A和19^#磨口B。 

搅拌叶片组合件是包括配套24^#磨口的聚四氟乙烯搅拌头，搅拌头上有通过搅拌棒的通孔和密封用的O型四氟乙烯密封圈的舱位，在搅拌状态下保持体系密封的组合件。 

在微波炉的炉腔底部安装直径为4.5cm的聚四氟乙烯螺旋升降台，三口瓶用螺旋升降台固定。 

调压变压器是自耦变压器，其输出电压在0～250V之间连续变化，也可以按设定的高低两种电压输出。 

通过铂电阻温度计将温度信号传送到所述智能温度控制器，并以数字的形式显示和通过通信接口传输给计算机，测、控温精度＜±1℃。 

通过测速传感器将搅拌速度信号经智能转速表以数字的形式显示并通过通 信接口传输给计算机。 

通过通过智能功率/电能等多功能测量仪显示调压变压器的输出功率、并通过通信接口传输给计算机。