溫度可控式電子冷凝旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及化學、化工、制藥、食品、環(huán)境等行業(yè)的科研院所、高等院校、企業(yè)研發(fā)機構(gòu)；具體屬于實驗儀器和設備技術(shù)制造領(lǐng)域，尤其涉及一種代替冷卻水冷凝的溫度可控式電子冷凝旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀。
【背景技術(shù)】
[0002]長期以來，全社會都在大力倡導節(jié)約用水，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、服務業(yè)、日常生活等方面的節(jié)約用水設施，都采取了積極有效的節(jié)水方法及手段，并取得了明顯的效果。然而，對于科研院所、學校實驗室等研宄教育機構(gòu)、或自身從事節(jié)水研宄的科研部門，對實驗研宄用水的浪費卻置若罔聞，沒有引起社會及研宄人員足夠的重視。實驗室在進行科學研宄、實驗教學等需要冷卻水冷凝的實驗中，普遍使用自來水直接通入實驗裝置，實驗過程中自來水大量排放，白白浪費了許多珍貴的潔凈水。因此，科學研宄、教育行業(yè)節(jié)水應當成為科研人員、教育工作者及全社會非常值得關(guān)注的問題。
[0003]旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀是化工、醫(yī)藥、生物等行業(yè)科研生產(chǎn)的重要儀器，主要用于在減壓條件下連續(xù)蒸餾回收大量易揮發(fā)溶劑，其應用范圍包括提取溶劑的回收、萃取溶劑的回收和色譜分離后溶劑的回收等；并且在涉及物質(zhì)的提純、濃縮與分離等實驗中，也常用到旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀；其結(jié)構(gòu)包括:蒸餾燒瓶、恒溫水浴鍋、冷凝器、減壓泵和接收瓶?；驹硎菧p壓蒸餾，即在減壓條件下，蒸餾燒瓶連續(xù)轉(zhuǎn)動，使被蒸餾物質(zhì)在蒸餾燒瓶表面形成大面積薄膜得到快速蒸發(fā)。目前旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀都使用水冷式冷凝器，一般都是直接將自來水通入到旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀的冷凝器上，自來水進入冷凝器使冷凝器溫度降低，自來水吸收熱量后從冷凝器排出直接放掉，一般滿足最低冷卻溫度要求時，冷卻水的流速大約為每分鐘2升，那么把自來水作為廢水排放的水量為每小時120升，況且每次的蒸餾都需要數(shù)小時，造成水資源的嚴重浪費。有時遇到突然停水時，必須立即停止實驗，給正常的科學研宄及實驗工作帶來極大的不便。旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀對于一些低沸點的揮發(fā)性溶劑的回收率比較低，現(xiàn)有的冷凝器，一般采用低溫冷卻液循環(huán)泵，需要不停的更換冰水才能達到冷卻的效果，使用循環(huán)泵不但使結(jié)構(gòu)復雜，而且設備儀器成本高，運行消耗大。此外，傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀的冷凝器尚存一定缺陷，主要表現(xiàn)為如果待蒸發(fā)的溶劑極易揮發(fā)，冷凝器難以達到所需的冷凝溫度，很容易被真空泵直接抽走，造成對泵體損害并排入大氣的同時，冷凝回收的溶劑也必然減少，這樣就造成了原料的浪費和環(huán)境的污染；此外很重要的是傳統(tǒng)的冷凝器對于不同冷凝溫度的餾分無法進行相應溫度的準確控制；不能對體系中不同氣化溫度的物質(zhì)進入冷凝器后進行不同溫度的分段冷凝。
[0004]電子制冷又稱半導體制冷，或者熱電制冷、溫差電制冷，是從50年代發(fā)展起來的一門介于制冷技術(shù)和半導體技術(shù)邊緣的學科，它利用特種半導體材料構(gòu)成的P-N結(jié)，形成熱電偶對，產(chǎn)生珀爾帖效應，即通過直流電制冷的一種新型制冷方法，與壓縮式制冷和吸收式制冷并稱為世界三大制冷方式。如今技術(shù)的發(fā)展使電子制冷的優(yōu)勢逐步顯現(xiàn)出來。電子制冷是一種固體制冷方式，它是靠空穴和電子在運動中直接傳遞熱量來實現(xiàn)的。與壓縮機制冷系統(tǒng)相比，沒有機械轉(zhuǎn)動部分，無需制冷劑，無噪聲，無污染，可靠性高，壽命長，易于恒溫控制等等?，F(xiàn)在電子制冷技術(shù)已在軍事、科學、航空航天、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生、生化和日常生活用品等許多領(lǐng)域得到較廣泛的應用，特別是隨著我國經(jīng)濟建設的快速發(fā)展以及對環(huán)境保護越來越高的要求，逐步禁止污染大氣、破壞臭氧層的氟利昂作為制冷劑，電子制冷技術(shù)更呈現(xiàn)出誘人的前景；電子制冷，是當之無愧的21世紀新的綠色“冷源”。CN 101862689B發(fā)明專利公開了一種無冷卻水直冷式電子冷凝器實驗裝置，它是通過電子制冷元件冷端吸收熱量傳導于冷凝管空間內(nèi)部的集冷器上，使體系內(nèi)冷凝溫度降低，屬于內(nèi)冷式電子冷凝器；然而冷凝管外部接觸的室溫環(huán)境則還會對冷凝管內(nèi)部的降溫有一定的抵消作用，而且在電子制冷元件冷端向集冷器傳導過程中也會造成冷卻溫度的損失，使電子冷凝器的制冷效果尚沒有得到有效的發(fā)揮，并且內(nèi)冷式電子冷凝器結(jié)構(gòu)比較復雜，不易制造加工。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明為了改變傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀對水資源浪費嚴重的狀況，解決其水冷式冷凝器難以達到所需的冷凝溫度，使得低沸點揮發(fā)性溶劑的回收率低，造成了原料的浪費和環(huán)境的污染；對于不同冷凝溫度的餾分無法進行相應溫度的準確控制；不能對反應體系中不同氣化溫度的物質(zhì)進入冷凝器后進行溫度分段冷凝；以及內(nèi)置電子冷凝器受環(huán)境溫度和傳導過程對冷卻效果產(chǎn)生的影響等諸多缺陷；提供了一種可以使旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀冷凝管外部與環(huán)境溫度隔離、增大冷卻面積使冷凝效率提高，可根據(jù)不同餾分調(diào)整冷凝溫度的可控式電子冷凝旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0007]一種溫度可控式電子冷凝旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，主要包括蒸餾燒瓶、恒溫水浴鍋、減壓泵、接收瓶、電子冷凝器；所述電子冷凝器由電子制冷元件、氣流散熱器、冷凝管組成，所述電子制冷元件呈圓筒狀結(jié)構(gòu)，冷凝管可插在圓筒形電子制冷元件內(nèi)，電子制冷元件內(nèi)表面與冷凝管外表面相互接觸；所述氣流散熱器呈圓筒狀結(jié)構(gòu)，圓筒形電子制冷元件可插在圓筒形氣流散熱器內(nèi)，圓筒形氣流散熱器內(nèi)表面與圓筒形電子制冷元件外表面之間保留一定間隔；所述冷凝管內(nèi)壁設置了許多翅片。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)問題還由如下方案來實現(xiàn):
[0009]所述圓筒狀電子制冷元件可以是整體圓筒結(jié)構(gòu)，也可以由兩個半圓形結(jié)構(gòu)組合成圓筒；所述圓筒形氣流散熱器由內(nèi)外兩個圓筒連接成雙層圓筒結(jié)構(gòu)，內(nèi)外筒之間保留一定間隔；內(nèi)筒壁上開有許多與筒壁呈向上傾斜角度的小孔，外筒壁一側(cè)裝有散熱風扇，風扇排氣口與內(nèi)外筒之間相通，散熱器可散發(fā)掉由電子制冷元件外表面放出的熱量；所述冷凝管內(nèi)壁設置的許多翅片呈圓環(huán)狀，并與管壁形成向下的傾斜角，以增加冷凝管內(nèi)的冷卻面積，提高冷卻效率。通常電子制冷元件冷熱端的溫差可以達到40?65度之間，如果通過主動散熱的方式來降低熱端溫度，那冷端溫度也會相應的下降，從而達到更低的溫度。
[0010]進行蒸餾工作時，接通散熱風扇和電子制冷元件直流電源，電子制冷元件內(nèi)表面吸收熱量成為冷端溫度降低，同時傳導于冷凝管使其溫度降低，外表面放出熱量成為熱端溫度升高；與此同時，散熱風扇將氣流導入筒形氣流散熱器，氣流通過散熱器內(nèi)表面的許多小孔將電子制冷元件外表面放出的熱量導出；由于散熱器內(nèi)表面的小孔呈向上的傾斜角，使得散熱器內(nèi)表面與電子制冷元件外表面之間形成自下而上的氣流，這樣就在散熱器內(nèi)表面與電子制冷元件外表面之間的下端產(chǎn)生負壓，又可使氣流不斷吸入，增強散熱效果。在蒸餾過程中，被蒸餾物質(zhì)在蒸餾燒瓶中被加熱，產(chǎn)生的熱蒸氣進入被電子冷凝的冷凝管與管壁及翅片接觸產(chǎn)生冷凝，熱端的熱量不斷被散熱器導出，使電子制冷元件