[实用新型]一种微波化学反应系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种微波化学反应系统。 

背景技术

微波是波长1mm～1m，频率为300MHz-300GHz的超高频电磁波。微波化学是研究在化学中应用微波的一门新兴的前沿交叉学科，而微波化学反应系统是微波应用于化学的关键。近年，随着微波加热技术被引入到化学反应过程中，有效提高了反应转化率和选择性，而且体现出节能、环保等诸多优点，已经受到人们的广泛关注。 

目前，大部分利用微波技术进行的化学反应是在商业化家用微波炉内完成的，这些微波化学反应器主要存在两方面问题：1、温度控制不精确或者不能够控温；2、反应体系功能相对单一，无法满足广泛需求，并且功能扩展难度较大，制约了微波技术在化学反应中的应用。 

为此重点从改变上述两方面问题入手，设计微波炉改造方案，满足微波化学反应需求，同时实现造价低，体积小，适用于各种实验室的应用。 

发明内容

为了克服现有微波化学反应器存在的问题，本实用新型提供一种微波化学反应系统，较好实现了温度的准确控制和反应系统功能的方便、简单、快捷扩展。系统整体上达到使用简单、功能强大、扩展性强、数据准确。 

本实用新型所采用的技术方案是：1、该系统包括温度测量及控制、化学反应体系及附属部件三部分，其中温度测量及控制部分由红外测温探头11、温度调节仪表12、电路控制器14和微波炉开关15构成，化学反应体系由磨口烧瓶3、三口连接管4、搅拌棒5、搅拌塞头6、滴液漏斗7、冷凝管8、搅拌器支架9和搅拌器主机10构成，附属部件包括微波炉炉腔1、升降台2和220V外电路13。2、在微波炉侧壁开孔安装先进的非接触式红外温度传感器，高精度测量反应溶液温度，将信号传送至控制器，通过测量值与设定值的比对，由控制器控制输出，实现温度测量及自动控制，具有测温范围宽、寿命长、性能可靠、反应快和非接触性等优点，可以实现反应体系的相对独立，因此可以用来测量腐蚀性和运动物体的温度，而且不会破坏被测对象的温度场，使得测温精度达到≤±2℃，0.1℃分辨率，主要用于精密化学反应。3、在微波炉炉腔上壁开孔外接模块化化学反应体系，通过组装相应标准磨口反应仪器，实现回流、滴加、搅拌、通入保护气、冷凝功能，同时搅拌可以采用微波炉上部施加的机械搅拌，具有速度可调和实时显示搅拌速度的功能。 

本实用新型的有益效果是，可以准确测量反应体系的温度并进行自动控制，方便简洁地对模块化的化学反应体系进行组装以实现不同的功能需求，整个系统结构简单、使用方便、 造价低廉。 

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。 

图1为本实用新型的结构示意图。 

图2为本实用新型的温度调节控制仪原理图。 

图3为本实用新型的测量、控制和供电示意图。 

图中1.微波炉炉腔；2.升降台；3.磨口烧瓶；4.三口连接管；5.搅拌棒；6.搅拌塞头；7.滴液漏斗；8.冷凝管；9.支架；10.搅拌器主机；11.红外测温探头；12.温度调节仪表；13.220V外电路；14.电路控制器；15.微波炉开关。 

具体实施方式

一种微波化学反应系统的结构示意图见图1。反应系统是在微波炉的炉腔1上壁开孔，用于伸出放置在炉腔内升降台2上的磨口烧瓶3的磨口部位，伸出的磨口部位与三口连接管4相连，三口连接管的中间口可用于安装机械搅拌器的搅拌棒5，搅拌棒材质可以是聚四氟乙烯材质也可以是玻璃材质，搅拌棒通过聚四氟乙烯搅拌塞头6伸入三口连接管4中，保证反应体系的密闭性，另外两个磨口可以根据需要组装其他仪器，比如滴液漏斗7、冷凝管8、惰性气体保护等；搅拌器安装在支架9上，同时搅拌器主机10具有测速、调节和显示功能，能够根据需求调整搅拌速度，并实时显示，实现对搅拌速度的控制与调节；在微波炉的左侧壁上开孔安装红外测温探头11，使探头与磨口烧瓶3的中央部位对齐，红外探头与温度控制器相连，实现温度的设定、测量和控制功能。 

一种微波化学反应系统的温度调节控制仪原理图见图2。红外温度传感器由单片集成信号处理电路和环境温度补偿电路构成，由传感器送来的信号在测量桥路中进行冷端自动补偿后，送入放大器，把信号放大的同时，把非线性信号校正为线性信号，一路通过A/D转换电路把模拟量转换成数字信号进行数字显示，另一路传输到调节网络，进行比较，输出控制信号控制温度调节控制仪的输出，实现温度的测量、显示与调节。 

一种微波化学反应系统的测量、控制和供电示意图见图3。温度调节控制仪表12与220V外电路13相连，温度调节控制仪表向红外测温探头11供电，并获得由红外测温探头11传递的信号，通过信号处理，在显示温度信号的同时，将与设定温度比对得到的结果传递给电路控制器14，由电路控制器14控制220V外电路13向微波炉开关15的输入，进而控制磁控管的电压，实现微波功率的调节，最终改变反应体系的温度，使反应体系的温度精度满足实验需求。