CN103991917B - 一种实验室二次蒸馏水装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实验室二次蒸馏水装置，包括第一蒸馏瓶、第二蒸馏瓶、第一冷凝管、第二冷凝管和收集瓶，第一蒸馏瓶和第二蒸馏瓶上均设有加水口和蒸气出口，第一冷凝管及第二冷凝管分别与第一蒸馏瓶及第二蒸馏瓶连通对接，第一冷凝管的蒸馏水流出口与第二蒸馏瓶连通，第二冷凝管的蒸馏水流出口与收集瓶连通，收集瓶置于一水浴皿内，该水浴皿与第一蒸馏瓶连通。采用本发明，可实现两次蒸馏操作间的无缝衔接，减少中间环节，简化操作步骤，压缩操作时间，从而大大提高工作效率，降低工作强度，且使用过程中蒸馏产物以及热交换后的冷却水的热能都得到了利用，提高了材料、能源综合利用率。

Description

一种实验室二次蒸馏水装置

技术领域

本发明涉及一种实验室设备，更具体的说，它涉及一种实验室二次蒸馏水装置。

背景技术

分析测定实验室中常常要用到电导率较低的二次蒸馏水，现有的二次蒸馏水制取方法一般是先通过蒸馏装置进行第一次蒸馏并接收，再将接收的一次蒸馏水再通过蒸馏装置进行第二次蒸馏，达到二次蒸馏的目的，使用该方法分两次进行同样的操作，效率低下，费时费力，有时会严重影响实验任务的完成，此外还存在着物耗能耗相对较高的问题。公开号为CN202849106U的实用新型于2013年4月3日公开了一种二次蒸馏水发生装置，包括三通蒸馏头、冷凝管、铁夹、铁架台、接液管、压力平衡孔、重蒸馏水集瓶、温控加热板、烧瓶、烧瓶出汽口；其特征在于烧瓶位于在温控加热板上，烧瓶出汽口连接三通蒸馏头下口，三通蒸馏头上口装有胶塞，蒸馏头侧口连接冷凝管，冷凝管连接接液管，接液管连接重蒸馏水集瓶；补液口上装有胶塞；冷凝管连接铁夹固定在铁架台上，冷凝管上方有冷凝管出水口，下方有冷凝管进水口。本实用新型的二次蒸馏水发生装置结构简单，用实验室常用玻璃仪器即可组装，所用仪器价廉易得；本实用新型的二次蒸馏水发生装置现有技术中的辐射传热改为传导传热，热效率高，能耗低。但该实用新型只是改进了加热方式，在提高工作效率，以及材料、能源综合利用率方面挖掘得不够。

发明内容

现有的二次蒸馏水方法，效率低下，物耗能耗也相对较高，为克服这些缺陷，本发明提供了一种可以大大提高工作效率以及材料、能源综合利用率的实验室二次蒸馏水装置。

本发明的技术方案是：一种实验室二次蒸馏水装置，包括第一蒸馏瓶、第二蒸馏瓶、第一冷凝管、第二冷凝管和收集瓶，第一蒸馏瓶和第二蒸馏瓶上均设有加水口和蒸气出口，第一冷凝管及第二冷凝管分别与第一蒸馏瓶及第二蒸馏瓶连通对接，第一冷凝管的蒸馏水流出口与第二蒸馏瓶连通，第二冷凝管的蒸馏水流出口与收集瓶连通，收集瓶置于一水浴皿内，该水浴皿与第一蒸馏瓶连通。在常规做法中，需要花费较多时间收集到一定量的一次蒸馏水后在重复执行一次同样的实验程序，采用本装置后，在第一冷凝管中凝结的蒸馏水无需收集直接进入第二蒸馏瓶中进行进一步蒸馏提纯，可以减少实验产物倒换或器材重新拆装等中间环节，避免重复劳动，从而大大节省等待及工作时间，提高工作效率。再者，刚产生的一次蒸馏水具有一定的温度，转入第二蒸馏瓶后只需再吸收较少的热量就能达到沸点蒸发，相比常规做法中一次蒸馏水收集到一定量后再重新加热的情形，在本装置上产生的一次蒸馏水再次加热前，其中间过程的热能损失较少，一次蒸馏水的余热得到充分利用，减少二次蒸馏所需消耗的能量。而最终得到二次蒸馏水同样也有余热，由于收集瓶置于水浴皿内，在水浴皿内注入水后，就能通过热传导方式与收集瓶内的二次蒸馏水进行热交换，使水浴皿内的水升温，水浴皿内具有一定温度的水可作为原料水补充到第一蒸馏瓶中，再加热较短时间，吸收较少热量后又可以沸腾蒸发，从而进一步提高了工作效率以及材料、能源综合利用率。

作为优选，第一冷凝管和第二冷凝管均包括冷凝管体和设于冷凝管体内部的通水内管，通水内管包括进水腔和出水腔，进水腔和出水腔分别与冷凝管体上的冷却水进口和冷却水出口连通，进水腔和出水腔之间连通有多根平行的水流管，水流管呈束状排列。冷却水在冷凝管体内部沿水流管分成多路流动，可充分增加冷却水与水蒸气的热交换面积，提高水蒸气冷凝效率。

作为优选，第一蒸馏瓶的加水口处设有一加水控制阀，该加水控制阀与一三通接头连接，该三通接头同时又与第一蒸馏瓶或第二蒸馏瓶的冷却水出口连通。在第一冷凝管和第二冷凝管中与水蒸气进行过热交换的冷却水水温有所升高，通过加水控制阀的控制可以适量导入第一蒸馏瓶，进行部分利用，这些水部分转入第一蒸馏瓶中，不仅可以补充第一蒸馏瓶中的原料水，而且由于具有一定温度，因此只需再吸收更少的热量便可达到沸腾蒸发。与冷却水全部排掉的现有做法相比，或多或少取得了节省原料及降低能耗的效果。

作为优选，第一蒸馏瓶和第二蒸馏瓶均呈倒T形，包括扁平柱形的瓶体和突起的蒸气出口管，第一蒸馏瓶和第二蒸馏瓶的瓶体底部设有电加热丝。第一蒸馏瓶和第二蒸馏瓶的瓶体做成扁平状，瓶体底部可以接受加热的面积较大，容纳在瓶体内的水也有更大的蒸发面积，这样可以加速水的蒸发，提高工作效率。不装置不需使用明火加热，而采用电加热，更易控制，加热效率更高，且更为安全。

作为优选，第一冷凝管的位置高于第二蒸馏瓶的加水口位置。高于第二蒸馏瓶的加水口位置，第一冷凝管中生成的一次蒸馏水相对第二蒸馏瓶的加水口具有势能，可自行流入第二蒸馏瓶而无需借助其它产生水压的装置赋予一次蒸馏水进入第二蒸馏瓶的动力，因此更为节能。

作为优选，所述水浴皿的位置高于第一蒸馏瓶的加水口位置。同样，水浴皿中生成的一次蒸馏水相对第一蒸馏瓶的加水口具有势能，可自行流入第一蒸馏瓶而无需借助其它产生水压的装置赋予一次蒸馏水进入第一蒸馏瓶的动力，因此更为节能。

作为优选，第一冷凝管的蒸馏水流出口与第二蒸馏瓶间，第二冷凝管的蒸馏水流出口与收集瓶间，水浴皿与第一蒸馏瓶间均通过硅胶管连通。实验室常用的引流管多用玻璃或金属制成，但玻璃或金属容易散热，而本装置中一次蒸馏水、二次蒸馏水和水浴皿中的温度都还要加以利用，因此采用不易导热的硅胶管引流一次蒸馏水、二次蒸馏水和水浴皿中的水，可以减少这些水的热能散失，加强节能效果。

作为优选，第一蒸馏瓶中设有液位传感器。设置液位传感器与可以与加水控制阀配合使用，控制第一蒸馏瓶的补水时机，使第一蒸馏瓶中保持较低水位，减少水底和水面之间的对流传热时间，加快蒸发速度，提高工作效率。

本发明的有益效果是：

提高工作效率，降低工作强度。使用本装置可实现两次蒸馏操作间的无缝衔接，减少中间环节，简化操作步骤，压缩操作时间，从而大大提高工作效率，同时可使操作人员从容操作，避免忙乱，降低工作强度。

提高材料、能源综合利用率。使用本装置进行制取二次蒸馏水操作时，蒸馏产物以及热交换后的冷却水的热能都得到了利用，减少了物耗、能耗，提高了材料、能源综合利用率。

附图说明

图1为本发明的一种结构示意图；

图2为本发明中通水内管的一种结构示意图；

图3为本发明中通水内管去掉进水腔后的一种俯视图。

图中，1-第一蒸馏瓶，2-第二蒸馏瓶，3-第一冷凝管，4-第二冷凝管，5-收集瓶，6-进水腔，7-出水腔，8-水流管，9-水浴皿，10-冷凝管体，11-三通接头，12-液位传感器。

具体实施方式

下面结合附图具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

如图1所示，一种实验室二次蒸馏水装置，包括第一蒸馏瓶1、第二蒸馏瓶2、第一冷凝管3、第二冷凝管4和收集瓶5，第一蒸馏瓶1和第二蒸馏瓶2上均设有加水口和蒸气出口，其中第一蒸馏瓶1有两个加水口，第一冷凝管3及第二冷凝管4分别与第一蒸馏瓶1及第二蒸馏瓶2连通对接，第一冷凝管3和第二冷凝管4形状相同，均带有冷却水进口、冷却水出口和蒸馏水流出口三个孔口，冷却水进口、冷却水出口和蒸馏水流出口依次自上而下设置，蒸馏水流出口位于各冷凝管的底部附近。第一冷凝管3的蒸馏水流出口与第二蒸馏瓶2连通，第二冷凝管4的蒸馏水流出口与收集瓶5连通，收集瓶5置于一带出水口的水浴皿9内，该水浴皿与第一蒸馏瓶1连通。第一蒸馏瓶1和第二蒸馏瓶2均呈倒T形，包括扁平圆柱形的瓶体和突起的蒸气出口管，第一蒸馏瓶1和第二蒸馏瓶2的瓶体底部设有螺旋盘装的电加热丝。第一冷凝管3和第二冷凝管4均包括冷凝管体10和设于冷凝管体10内部的通水内管，冷凝管体10底端有开口并设有密封圈，冷凝管体10通过自身底端开口与所述蒸气出口管的密封插套配合实现与第一蒸馏瓶1及第二蒸馏瓶2的连通，如图2和图3所示，通水内管包括进水腔6和出水腔7，进水腔6呈扁圆柱形，出水腔7呈带有中心孔的圆环形，以便冷凝管体10与第一蒸馏瓶1和第二蒸馏瓶2配合时蒸气出口管可穿过出水腔7的中心孔，进水腔6和出水腔7上分别设有水嘴，进水腔6和出水腔7上的水嘴分别与冷凝管体上的冷却水进口和冷却水出口一体烧制，使得进水腔6和出水腔7冷凝管体上的冷却水进口和冷却水出口连通，同时又使得通水内管与冷凝管体10隔绝，进水腔6和出水腔7之间连通有九十一根平行的圆柱形水流管8，水流管8呈束状排列成三个同心圆，最内层和最外层水流管8均围成圆环形，每层中相邻水流管8的中心距为3mm。第一蒸馏瓶1的两个加水口处各设有一电磁式加水控制阀，其中一加水控制阀与一三通接头11连接，该三通接头11同时又与第一蒸馏瓶1的冷却水出口连通，这样既不影响冷却水排出，又可以在需要时提取部分冷却水作为原料水补入第一蒸馏瓶1，另一加水控制阀通过管路与水浴皿9的出水口连通，这样从最终蒸馏产物上吸收了热量的水浴皿9中的水也可以作为原料水补入第一蒸馏瓶1。第一蒸馏瓶1中设有液位传感器12，水液位传感器12和带动所述加水控制阀的继电器均连接在一控制器上，液位传感器12接在该控制器的输入端，所述加水控制阀的继电器接在该控制器的输出端，该控制器还带有显示窗及设定按钮，可以进行参数设置。各仪器在布置时，第一冷凝管3的整体位置高于第一蒸馏瓶1的加水口位置，这样生成于第一冷凝管3中的一次蒸馏水能自然流入第二蒸馏瓶1；水浴皿9置于一托台上，以确保收集瓶5和水浴皿9位置能高于第一蒸馏瓶1的加水口位置，这样水浴皿9中的水不需额外动力就能输入第一蒸馏瓶1进行补水。第一冷凝管3的蒸馏水流出口与第二蒸馏瓶2间，第二冷凝管4的蒸馏水流出口与收集瓶5间，水浴皿9出水口与第一蒸馏瓶1加水口处的三通接头间，以及第一蒸馏瓶1的冷却水出口与三通接头之间均通过硅胶管连通。

采用本装置制取二次蒸馏水时，操作人员只需在开始和结束连个节点上动手操作，其余工作均自动完成。第一蒸馏瓶1中的水被电加热至沸腾蒸发，在第一冷凝管3中与水流管8充分进行热交换后凝结成水滴并汇流到第一冷凝管3底部，从第一冷凝管3的蒸馏水流出口流出，经第二蒸馏瓶2的加水口转入第二蒸馏瓶2进行二次蒸馏。在此过程中，第一蒸馏瓶1的水位可通过液位传感器12的监测和加水控制阀的适时通断控制在一个较低的范围内，在所述控制器上可设定一水位极限值，当液位传感器12所测得的水位低于该水位极限值时，所述控制器输出指令，加水控制阀导通，水浴皿9中的水及从流出第一蒸馏瓶1的冷却水中分流部分补入第一蒸馏瓶1，加水控制阀导通后延时五秒后，控制器又输出指令使加水控制阀关闭，这样第一蒸馏瓶1的水保持较浅的状态，缩短水的对流传热过程，使补入第一蒸馏瓶1的水也能很快达到沸点并蒸发，提高蒸馏效率。

实施例2：

三通接头与第二蒸馏瓶2的冷却水出口连通，水流管8为八十根。其余同实施例1。

实施例3：

通水内管为蛇形螺旋管，三通接头11连接所述加水控制阀的同时只与水浴皿9出水口通过硅胶管连通，而不连第一蒸馏瓶1或第二蒸馏瓶2的冷却水出口，第一蒸馏瓶1中也不设液位传感器12。所述加水控制阀为手动阀。其余同实施例1。蒸馏过程中，第一蒸馏瓶1的补水用手动控制，当第一蒸馏瓶1中水位很低或测得水浴皿9中水温接近20℃时，可手动操作加水控制阀进行补水。

Claims (8)

1.一种实验室二次蒸馏水装置，其特征是包括第一蒸馏瓶（1）、第二蒸馏瓶（2）、第一冷凝管（3）、第二冷凝管（4）和收集瓶（5），第一蒸馏瓶（1）和第二蒸馏瓶（2）上均设有加水口和蒸气出口，第一冷凝管（3）及第二冷凝管（4）分别与第一蒸馏瓶（1）及第二蒸馏瓶（2）的蒸气出口连通对接，第一冷凝管（3）的蒸馏水流出口与第二蒸馏瓶（2）连通，第二冷凝管（4）的蒸馏水流出口与收集瓶（5）连通，收集瓶（5）置于一水浴皿内，该水浴皿与第一蒸馏瓶（1）连通。

2.根据权利要求1所述的实验室二次蒸馏水装置，其特征是第一冷凝管（3）和第二冷凝管（4）均包括冷凝管体和设于冷凝管体内部的通水内管，通水内管包括进水腔（6）和出水腔（7），进水腔（6）和出水腔（7）分别与冷凝管体上的冷却水进口和冷却水出口连通，进水腔（6）和出水腔（7）之间连通有多根平行的水流管（8），水流管（8）呈束状排列。

3.根据权利要求1所述的实验室二次蒸馏水装置，其特征是第一蒸馏瓶（1）的加水口处设有一加水控制阀，该加水控制阀与一三通接头连接，该三通接头同时又与第一蒸馏瓶（1）或第二蒸馏瓶（2）的冷却水出口连通。

4.根据权利要求1所述的实验室二次蒸馏水装置，其特征是第一蒸馏瓶（1）和第二蒸馏瓶（2）均呈倒T形，包括扁平柱形的瓶体和突起的蒸气出口管，第一蒸馏瓶（1）和第二蒸馏瓶（2）的瓶体底部设有电加热丝。

5.根据权利要求1所述的实验室二次蒸馏水装置，其特征是第一冷凝管（3）的位置高于第一蒸馏瓶（1）的加水口位置。

6.根据权利要求1所述的实验室二次蒸馏水装置，其特征是所述水浴皿的位置高于第一蒸馏瓶（1）的加水口位置。

7.根据权利要求1或2或3或4或5或6所述的实验室二次蒸馏水装置，其特征是第一冷凝管（3）的蒸馏水流出口与第二蒸馏瓶（2）间，第二冷凝管（4）的蒸馏水流出口与收集瓶（5）间，水浴皿与第一蒸馏瓶（1）间均通过硅胶管连通。

8.根据权利要求3所述的实验室二次蒸馏水装置，其特征是第一蒸馏瓶（1）中设有液位传感器。