[发明专利]一种利用静电场减小或增加饱和蒸气压的方法

说明书

本发明公开了一种利用静电场减小或增加饱和蒸气压的方法，在温度不变的情况下，当需要降低气液两相平衡系统的饱和蒸气压时，将静电场平行施加于气液两相平衡系统的相界面，或者将静电场仅施加于气液两相平衡系统的液相区域；当需要提高气液两相平衡系统的饱和蒸气压时，将静电场垂直施加于气液两相平衡系统的相界面。本发明通过改变静电场作用方向，在温度不变的情况下，以达到降低或增加蒸气压的目的，提高了蒸馏效率，强化了传热传质过程。

技术领域

本发明涉及静电场改变气液两相系统的饱和蒸气压，特别是电场强化气液相变的传热传质过程，可应用于材料、化工、能源、制药和食品等行业。

背景技术

相变过程同时涉及物质和能量的传递，例如以沸腾和冷凝为特征的相变传热，以蒸发和蒸馏为特征的相变传质等。气液相变现象广泛存在于自然界以及材料、能源、化工、食品和制药等工程领域，食品和药品的浓缩与干燥以及化工蒸馏分离等都涉及到气液相变过程。蒸馏分离是一种典型的气液相变过程，是目前化工和食品上最常用的分离混合物的方法。但蒸馏的最大缺点是能耗高，因为蒸馏操作需要将液体混合物气化和冷凝建立气液两相系统；为了建立气液两相体系，有时需要高压、高温或低压、低温等不易实现的条件。

温度和压强是相变过程中涉及到的两个基本宏观物理量，强化气液相变过程的传统方法是改变系统的温度或压强，这种方法与设备投资和能耗密切相关，而且还常常受到技术和设备的限制。此外，像食品、药品等浓缩干燥时间和温度与产品的质量密切相关，一些热敏性物质对温度有特殊的要求。因此，开发新的强化技术以提高气液相变过程的效率和降低能耗是人们普遍关心的课题。

电场能够有效地改变气液相变过程，提高蒸馏效率，强化传热传质过程。饱和蒸气压是压强在气液相变过程中的重要表现，是液体工质最基本的物性参数之一，是化工生产、科研、设计过程中的重要基础数据，许多工程工艺的流程设计与其应用工质的蒸气压密切相关。电场通过对电介质系统内压强的影响对于提高电场强化传递效率有着极为重要的意义。

发明内容

为了解决现有强化气液相变过程的技术所存在的问题，本发明提出一种利用静电场减小或增加饱和蒸气压的方法，提高了蒸馏效率，达到了强化传热传质过程的目的。

本发明采用如下技术方案来实现：一种利用静电场减小或增加饱和蒸气压的方法，包括以下步骤：

S1、在温度不变的情况下，当需要降低气液两相平衡系统的饱和蒸气压时，将静电场平行施加于气液两相平衡系统的相界面，或者将静电场仅施加于气液两相平衡系统的液相区域；

S2、在温度不变的情况下，当需要提高气液两相平衡系统的饱和蒸气压时，将静电场垂直施加于气液两相平衡系统的相界面。

优选地，气液两相平衡系统的气液两相物质为电介质，如水、乙醇、苯或者四氯化碳等，但不限于这四种物质。

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：静电场可以改变电介质系统的平衡压强，压强降低或增加与电场的作用方向有关，压强变化的大小与电场强度和物质的介电常数有关。对于相界面是平面的两相系统，当静电场的方向平行于相界面时，介电常数较大的相的压强较大；当电场的方向垂直于相界面时，介电常数较大的相的压强较小。对于气液两相平衡系统，当静电场的作用方向平行于相界面时，蒸气压降低；当静电场的作用方向垂直于相界面时，蒸气压上升；当静电场只作用在液相部分时，蒸气压降低。相同温度下，同种物质蒸气压的降低值远大于上升值。本发明通过改变静电场作用方向和作用区域，以达到降低或增加蒸气压的目的，提高了蒸馏效率，强化了传热传质过程。

附图说明

图1是施加的静电场作用方向平行于气液两相界面的示意图；

图2是施加的静电场作用方向垂直于气液两相界面的示意图；

图3是施加的静电场仅作用在液相的示意图。

具体实施方式