CN100460072C - 逆流式回流冷凝管 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种玻璃仪器，特别是一种逆流式回流冷凝管。它包括外管及贯穿外管上、下两端的内管，其主要特点是外管上部一侧设有进水管，另一侧设有排气管，排气管上设有阀门，外管下部有一往上延伸且其上端位置不低于外管上端部的排水管，排水管上端与排气管末端汇合后形成出水管。本发明通过改变冷却水的流向，使内、外管中两种流体之间形成逆流关系，大大提高了冷凝管的热交换效率，减少被冷却流体的挥发损失并节约冷却水，具有热传导效率高、冷却效果好、适用范围大等优点。

Description

逆流式回流冷凝管
技术领域
本发明涉及一种玻璃仪器，具体是一种逆流式回流冷凝管。
背景技术
冷凝管是蒸馏和回流装置中不可缺少的冷却部件，现有的冷凝管通常由内管和外管组成，外管上设有进水口和出水口。其工作原理是被冷却的流体从内管流过，作为冷却剂的水则从外管流过，冷热两种流体通过内管的管壁交换热量，内管中的流体被外管中的水所冷却。回流装置中的冷凝管都是竖直安装在烧瓶的上方，烧瓶中产生的热流体沿内管向上运动，被冷却后向下回流，故又称回流冷凝管。由于回流冷凝管是竖直安装的，如果进水口设在外管上部且出水口设在外管下部，外管里的水在重力的作用下会很快从出水口流出，冷却水无法充满外管，不能充分利用其热交换面积，整个冷凝管的热传导效率会大大降低，因此只能将出水口设在外管上部而将进水口设在外管下部，使外管中的冷却水从下部向上部流动。尽管如此，由于内管中的热流体和外管中的冷却水都是从下向上流动，两种流体间形成并流，按照热传导理论，冷凝管中冷、热流体间并流时的热传导效率比逆流时明显降低。因此，现有的回流冷凝管的热传导效率较低，致使被冷却的流体挥发损失较多，冷却水消耗量也较大。另外，由于刚进入回流冷凝管外管下部进水口处的冷却水为室温状态，而到达内管中该位置的被冷却流体的温度却还很高，内管内、外的温差就很大。当被冷却流体的沸点高于140℃时，进水口一带内管管壁的内、外温差将高达100℃以上，玻璃管壁就有爆裂的危险。因此，在有些沸点高于140℃的流体的回流操作过程中，只能改用以空气为冷却剂的空气冷凝管，但由于空气的热传导效率要比水的热传导效率低得多，空气冷凝管的冷却效果很差，被冷却的流体会有较多的挥发损失，难以进行满意的回流操作。由于现有的回流冷凝管应用时受到被冷却流体的沸点温度范围的限制，因此其适用范围较小。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种热传导效率高、冷却效果好、适用范围大的逆流式回流冷凝管。
本发明的目的是以如下方式实现的：一种逆流式回流冷凝管，包括外管及贯穿外管上、下两端的内管，其特征在于外管上部一侧设有进水管，另一侧设有排气管，排气管上设有阀门，外管下部有一往上延伸且其上端位置不低于外管上端部的排水管，排水管上端与排气管末端汇合后形成出水管。
本发明的阀门内设有活塞，活塞上开有通孔。
在该逆流式回流冷凝管中，由于冷却水充满外管后是经过排水管从出水管流出的，而排水管上端不低于外管上端部，即外管中的冷却水水位至少不会低于排水管上端，因此能保证外管中始终充满冷却水，使冷凝管的热交换面积得到充分利用，其热传导效率可显著提高；同时，因为进水管设在外管上部，冷却水从进水管进入外管后自上而下流动，而被冷却的流体以蒸汽的形式从内管下端进入内管后则是由下而上流动，这样内、外管里的两种流体之间就形成逆流关系，所以可使冷凝管的热传导效率进一步得到提高。由于冷凝管的热传导效率得以提高，其冷却效果也就大大增强，不仅可使冷却水的用量减少，起到节水的作用，而且当被冷却流体的蒸汽从内管下端进入内管向上流动时，通常流经冷凝管中部时就会遇冷凝结成液体回流至烧瓶内，被冷却流体的蒸汽也就很少到达内管上口，逸出而损失的流体量就很少。另外，由于内、外管中的两种流体是逆向流动的，两种流体之间始终通过内管管壁进行热交换，外管中的冷却水自上而下流动时温度逐渐升高，而内管中的被冷却流体由下而上流动时温度则是逐渐降低，内管管壁内外就不会有很大的温差，因此该冷凝管受到被冷却流体的沸点范围的限制就较小，扩大了冷凝管的适用范围。
与现有技术相比，本发明具有热传导效率高、冷却效果好、适用范围大等优点。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中：1表示进水管；2表示内管；3表示外管；4表示活塞；5表示阀门；6表示出水管；7表示通孔；8表示排气管；9表示排水管。
具体实施方式
以下将结合附图并通过实施例对本发明作进一步的描述。
如图1所示，逆流式回流冷凝管具有一外管3及贯穿外管3上、下两端的内管2，外管3上部一侧有一进水管1，另一侧有一排气管8，排气管8上有一阀门5，阀门5内有一活塞4，活塞4上开有通孔7，外管3下部有一往上延伸且其上端位置不低于外管3上端部的排水管9、排水管9上端与排气管8末端汇合后形成一出水管6。使用该逆流式回流冷凝管进行回流操作时，先转动活塞4打开阀门5使排气管8开通，冷却水通过进水管1进入外管3，外管3中原有的空气和冷却水中夹带的空气会通过排气管8排出。待外管3中的空气排出后，转动活塞4将阀门5关闭，冷却水就平稳地在外管3中从上到下流动，充满外管3后经排水管9从出水管6流出。内管2中的热流体以蒸汽的形式从内管2下端向上流动，流经冷凝管中部时遇冷凝结成液体回流至内管2下方的烧瓶内，完成回流操作过程。
对于沸点高于100℃的被冷却流体，冷却过程中冷凝管外管3下端的冷却水可能会有一些被加热成为水蒸气而向上运动到达外管上端，此时转动活塞4开启阀门5，可将产生的水蒸气通过排气管8排出外管3，保证外管3中始终充满冷却水，使冷凝管能充分利用热交换面积，从而提高冷凝管的热交换效率。
该逆流式回流冷凝管的内、外管中的两种流体之间形成的逆流关系，不仅可进一步提高热交换效率，而且可使内管管壁内外不致有太大的温差，使其能适应沸点在140℃～200℃的被冷却流体的回流操作过程，扩大了冷凝管的适用范围。

Claims (2)

1.一种逆流式回流冷凝管，包括外管(3)及贯穿外管上、下两端的内管(2)，其特征在于外管上部一侧设有进水管(1)，另一侧设有排气管(8)，排气管(8)上设有阀门(5)，外管(3)下部有一往上延伸且其上端位置不低于外管(3)上端部的排水管(9)，排水管(9)上端与排气管(8)末端汇合后形成出水管(6)。
2.根据权利要求1所述的逆流式回流冷凝管，其特征在于阀门(5)内设有活塞(4)，活塞(4)上开有通孔(7)。
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