短程蒸餾器適用于進(jìn)行分子蒸餾,在進(jìn)行蒸餾的過程中,分子流是通過加熱面而直接到達(dá)冷凝器表面。短程蒸餾器的具體蒸餾過程可以分為四個步驟,步就是分子從液相主體向蒸發(fā)表面擴(kuò)散。通常情況下,液相中的擴(kuò)散速度是控制分子蒸餾速度的主要因素,所以應(yīng)盡量減薄液層厚度及強(qiáng)化液層的流動。
第二步就是分子在液層表面上進(jìn)行自由蒸發(fā),隨著短程蒸餾器的運(yùn)行,實(shí)際所達(dá)到的蒸發(fā)速度會隨著溫度的升高而上升。不過分離因素有時候會隨著溫度的升高而降低。因此需要以被加工物質(zhì)的熱穩(wěn)定性為前提,選擇經(jīng)濟(jì)合理的蒸餾溫度。第三步是分子從蒸發(fā)表面向冷凝面飛射。在蒸氣分子從蒸發(fā)面向冷凝面飛射的過程中可能彼此之間會發(fā)生碰撞,也可能和殘存于兩面之間的空氣分子發(fā)生碰撞。
因?yàn)檫@些蒸發(fā)分子的重量比空氣分子重量大,而且二者保持相同的運(yùn)動方向,因而它們自身碰撞對飛射方向和蒸發(fā)速度影響不大。而殘氣分子在兩面間呈雜亂無章的熱運(yùn)動狀態(tài),因此在短程蒸餾器蒸餾的過程中,其中殘氣分子數(shù)目的多少是影響飛射方向和蒸發(fā)速度的主要因素。
接下來就是分子在冷凝面上進(jìn)行冷凝,在這個過程中要注意確保冷熱兩面之間保持足夠的溫度差,通常是保持在70到100度之間。冷凝表面的形式合理且光滑則認(rèn)為冷凝步驟可以在瞬間完成,所以選擇合理冷凝器的形式相當(dāng)重要。同時為了短程蒸餾器的正常運(yùn)行,我們還必須要提供一定的條件。
首先,在短程蒸餾器工作的過程中,殘余氣體的分壓一定要保持在較低的范圍內(nèi),這樣可使殘余氣體的平均自由程長度是蒸餾器和冷凝器表面之間距離的倍數(shù)。其次在飽和壓力下,蒸汽分子的平均自由程長度必須與蒸發(fā)器和冷凝器表面之間距離具有相同的數(shù)量級。在這樣的條件下,蒸發(fā)在沒有任何障礙的情況下從殘余氣體分子中發(fā)生。
也就是說,在所處的溫度條件下,短程蒸餾器的蒸發(fā)速度將會達(dá)到值,由于蒸發(fā)速度與壓力成正比,因而,分子蒸餾的餾出液量相對比較小。總的來說,在實(shí)際應(yīng)用中,短程蒸餾器完全能滿足分子蒸餾的所有必要條件。