CN115265220A - 尾气冷凝装置及其使用方法、生物反应器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种尾气冷凝装置，所述尾气冷凝装置包括传热护套、设置在所述传热护套内的冷凝管组件、与所述传热护套抵接的温控组件，所述传热护套中空设置，且在中部形成有柱状的收容腔，所述冷凝管组件设置在所述收容腔内，且与所述传热护套间隔设置以形成间隙，所述间隙内填充有冷媒液。本发明的尾气冷凝装置，结构紧凑、占地空间小、操作方便、使用灵活，设置传热护套可以将冷凝管组件全包裹、半密封，具有更大的换热接触面积，配合少量冷媒液的使用可以显著提升其传热系数，达到更好的冷凝效果。

Description

尾气冷凝装置及其使用方法、生物反应器

技术领域

本发明涉及一种尾气冷凝装置及其使用方法、生物反应器。

背景技术

常规的生物反应器的尾气冷凝装置大都是采用夹层式冷媒交换的方式，使用的过程中需要额外配备冷水机等辅助设备，并且设备占据空间比较大，培养的过程中还需要时刻注意到循环介质管路是否存在跑冒滴漏等现象，费时费力，对于微小型生物反应器，因其受到操作空间的限制，所以传统的循环介质冷却尾气的方式就显得不是很适用。当前也有针对于微小型生物反应器应用的无水（液）的半导体尾气冷凝装置，该类装置仅靠冷凝管和散热器两个平行端面的接触传热，受加工精度、表面光洁度、以及长期使用后的磨损（铝合金材质不耐磨）等问题等影响，导致接触面积不足，两部分之间存在隔热空气层，大大降低了整体传热系数，效率较低，冷凝效果不理想。为了满足尾气冷凝的需要，不得不加大整个装置的体积，无法适配微小型反应器有限的空间。

有鉴于此，有必要对现有的尾气冷凝装置予以改进，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种尾气冷凝装置，以解决现有冷凝装置体积过大、传热效率低的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种尾气冷凝装置，所述尾气冷凝装置包括传热护套、设置在所述传热护套内的冷凝管组件、与所述传热护套抵接的温控组件，所述传热护套中空设置，且在中部形成有柱状的收容腔，所述冷凝管组件设置在所述收容腔内，且与所述传热护套间隔设置以形成间隙，所述间隙内填充有冷媒液。

作为本发明的进一步改进，所述传热护套的内壁下端沿径向向外凹陷形成有密封槽，所述传热护套和所述冷凝管组件之间设有收容在所述密封槽内且与所述冷凝管组件抵持的密封圈。

作为本发明的进一步改进，所述密封槽和所述密封圈的数量均为两个，两个所述密封槽和所述密封圈沿高度方向间隔设置。

作为本发明的进一步改进，所述传热护套的内壁沿径向向外凹陷形成有导流槽，所述传热护套的上表面设有与所述导流槽连通的加注口，所述导流槽沿高度方向延伸。

作为本发明的进一步改进，所述导流槽自所述传热护套的上表面延伸至所述密封槽。

作为本发明的进一步改进，所述尾气冷凝装置还包括设置在所述传热护套的上方用以遮蔽所述加注口的盖体。

作为本发明的进一步改进，所述冷凝管组件包括位于所述收容腔内的第一部分、自所述第一部分的顶端向上凸伸的第二部分，所述第二部分的直径小于第一部分。

作为本发明的进一步改进，所述第二部分的顶端向内凹陷形成有用以收容冷媒液的凹槽。

作为本发明的进一步改进，所述尾气冷凝装置还包括采用隔热材料制得的隔热套，所述传热护套具有与所述温控组件接触的第一表面、与所述隔热套接触的第二表面。

作为本发明的进一步改进，所述第一表面为平面，所述第二表面为曲面。

作为本发明的进一步改进，所述温控组件包括与所述传热护套抵接的半导体件、与所述半导体件抵接的散热片、用以将散热片上热量吹走的导流风扇。

作为本发明的进一步改进，所述温控组件还包括隔热板，所述半导体件包括半导体板、自所述半导体板朝向所述散热片凸伸的传热板，所述隔热板环绕所述传热板设置。

作为本发明的进一步改进，所述温控组件还包括与所述半导体件连接以降低所述半导体件温度的制冷回路。

作为本发明的进一步改进，所述冷媒液为加有十二烷基磺酸钠溶液、乙醇溶液中的一种或者两种。

作为本发明的进一步改进，所述传热护套和所述冷凝管组件之间的间隙小于5mm。

作为本发明的进一步改进，所述传热护套采用金属材料制得。

本发明还提供一种如上述尾气冷凝装置的使用方法，所述尾气冷凝装置的使用方法包括如下步骤：

S1：提供如上述尾气冷凝装置；

S2：向所述传热护套和所述冷凝管组件之间的间隙内充注冷媒液；

S3：启动所述温控组件，带走所述冷凝管组件传递给冷媒液和所述传热护套的热量。

本发明还提供一种生物反应器，所述生物反应器包括如上述的尾气冷凝装置。

本发明的有益效果是：本发明的尾气冷凝装置，结构紧凑、占地空间小、操作方便、使用灵活，设置传热护套可以将冷凝管组件全包裹、半密封，具有更大的换热接触面积，配合少量冷媒液的使用可以显著提升其传热系数，达到更好的冷凝效果。

附图说明

图1是本发明的尾气冷凝装置的结构示意图；

图2是本发明的尾气冷凝装置的分解结构示意图；

图3是本发明的另一实施例的尾气冷凝装置的结构示意图；

图4是本发明的尾气冷凝装置的传热护套的结构示意图；

图5是本发明的尾气冷凝装置的传热护套另一方向的结构示意图；

图6是本发明的尾气冷凝装置的传热护套和盖体的结构示意图；

图7是本发明的尾气冷凝装置的温控组件的分解结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖 直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间 未构成冲突就可以相互结合。

如图1至图7所示，本发明的生物反应器包括尾气冷凝装置100。

所述尾气冷凝装置100包括传热护套1、设置在所述传热护套1内的冷凝管组件2、与所述传热护套1抵接的温控组件3、采用隔热材料制得的隔热套4。所述冷凝管组件2和所述传热护套1之间存有冷媒液。

所述冷凝管组件2包括第一部分21、自所述第一部分21的顶端向上凸伸的第二部分22，所述第二部分22的直径小于第一部分21。

如图3所示，在某些实施例中，所述第二部分22的顶端向内凹陷形成有用以收容冷媒液的凹槽23。当拆卸所述传热护套1的时候，可以将残存在所述传热护套1和冷凝管组件2中少量的冷媒液收集到所述凹槽23中，更加便于冷媒液的回收处理

如图4至图6所示，所述传热护套1的外壁具有与所述温控组件3接触的第一表面11、与所述隔热套4接触的第二表面12。本实施例中，所述传热护套1呈拱形，所述第一表面11为平面，所述第二表面12为曲面。

第一平面用以将热量传递至温控组件3，所述第二表面12与所述隔热套4抵持并密封，所述隔热套4采用保温效能较优的尼龙材质制得，可以有效的防止因环境中的热量传递到冷凝管组件2而损失制冷效能。

所述传热护套1中空设置，且在中部形成有柱状的收容腔13，所述冷凝管组件2设置在所述收容腔13内，且与所述传热护套1间隔设置以形成间隙14，所述间隙14内填充有冷媒液。所述冷凝管组件2的第一部分21位于所述收容腔13内，所述第二部分22位于所述收容腔13外。冷媒液可以提高所述传热护套1和所述冷凝管组件2的换热效果。所述传热护套1和所述冷凝管组件2之间的间隙14小于5mm。优选的，间隙14小于1mm。较小的间隙14可以降低传热阻力，提升其传热效能。另外，较小的间隙14也可以降低冷媒液的充注量，冷媒液的使用量非常少，停止使用后，如果需要拆除所述传热护套1，在拆除传热护套1后只需要简单擦拭冷凝管组件2外壁和传热护套1内壁即可。

所述传热护套1采用金属材料制得，导热性能较优的金属材质制成的传热护套1降温后也会收缩，进一步缩小冷凝管组件2与传热护套1之间的间隙14。

所述传热护套1的内壁下端沿径向向外凹陷形成有密封槽15，所述传热护套1和所述冷凝管组件2之间设有收容在所述密封槽15内且与所述冷凝管组件2抵持的密封圈16。

所述密封槽15和所述密封圈16的数量均为两个，两个所述密封槽15和所述密封圈16沿高度方向间隔设置。所述密封圈16可以避免冷媒液从下方流走。两个密封圈16和密封槽15可以提高密封效果。

所述传热护套1的内壁沿径向向外凹陷形成有导流槽17，所述导流槽17沿高度方向延伸，所述传热护套1的上表面设有与所述导流槽17连通的加注口18。所述导流槽17自所述传热护套1的上表面延伸至所述密封槽15。冷媒液可以从所述加注口18注入所述传热护套1与冷凝管组件2之间的间隙14，利用所述导流槽17的导流作用，迅速填充所述传热护套1与冷凝管组件2之间的间隙14，排出所有空气，提高尾气冷凝装置100的换热系数和冷凝效能。

如图6所示，在某些实施例中，所述尾气冷凝装置100还包括设置在所述传热护套1的上方用以遮蔽所述加注口18的盖体5。所述盖体5所述传热护套1与冷凝管组件2之间的间隙14密封起来，减少间隙14填充的冷媒液的挥发。

如图7所示，所述温控组件3包括与所述传热护套1抵接的半导体件31、与所述半导体件31抵接的散热片32、用以将散热片32上热量吹走的导流风扇33、隔热板34、与所述半导体件31连接以降低所述半导体件31温度的制冷回路。

所述半导体件31包括半导体板311、自所述半导体板311朝向所述散热片32凸伸的传热板312，所述隔热板34环绕所述传热板312设置，所述传热板312直接与所述散热片32抵接以传递热量。

所述半导体件31为帕尔贴控件，所述制冷回路制冷，从而可以带走冷凝管组件2传递至传热护套1的热量。

所述散热片32采用导热性能较优的铝合金类金属材料制得，可以快速的将半导体件31交换得到的热量传递出去，所述导流风扇33提高散热效果。所述散热片32上设有多个散热筋，以提高散热效果。

所述冷媒液为加有十二烷基磺酸钠溶液、乙醇溶液中的一种或者两种。十二烷基磺酸钠可降低水的表面张力，达到提高浸润性能，使十二烷基磺酸钠溶液更容易充满传热护套1与冷凝管组件2之间间隙14。

所述尾气冷凝装置100的使用方法包括如下步骤：

S1：提供所述尾气冷凝装置100；

S2：向所述传热护套1和所述冷凝管组件2之间的间隙14内充注冷媒液；间隙14在1mm一下，冷媒液可以选择75%的乙醇溶液或者十二烷基磺酸钠溶液；

S3：启动所述温控组件3，带走所述冷凝管组件2传递给冷媒液和所述传热护套1的热量，其中热量传递至半导体件31后，进一步传递至散热片32，所述导流风扇33启动，可以带走所述散热片32上的热量。

本发明的尾气冷凝装置100及其使用方法、生物反应器，结构紧凑、占地空间小、操作方便、使用灵活，设置传热护套1可以将冷凝管组件2全包裹、半密封，具有更大的换热接触面积，配合少量冷媒液的使用可以显著提升其传热系数，达到更好的冷凝效果。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (18)

1.一种尾气冷凝装置，其特征在于：所述尾气冷凝装置包括传热护套、设置在所述传热护套内的冷凝管组件、与所述传热护套抵接的温控组件，所述传热护套中空设置，且在中部形成有柱状的收容腔，所述冷凝管组件设置在所述收容腔内，且与所述传热护套间隔设置以形成间隙，所述间隙内填充有冷媒液。

2.根据权利要求1所述的尾气冷凝装置，其特征在于：所述传热护套的内壁下端沿径向向外凹陷形成有密封槽，所述传热护套和所述冷凝管组件之间设有收容在所述密封槽内且与所述冷凝管组件抵持的密封圈。

3.根据权利要求2所述的尾气冷凝装置，其特征在于：所述密封槽和所述密封圈的数量均为两个，两个所述密封槽和所述密封圈沿高度方向间隔设置。

4.根据权利要求2所述的尾气冷凝装置，其特征在于：所述传热护套的内壁沿径向向外凹陷形成有导流槽，所述传热护套的上表面设有与所述导流槽连通的加注口，所述导流槽沿高度方向延伸。

5.根据权利要求4所述的尾气冷凝装置，其特征在于：所述导流槽自所述传热护套的上表面延伸至所述密封槽。

6.根据权利要求4所述的尾气冷凝装置，其特征在于：所述尾气冷凝装置还包括设置在所述传热护套的上方用以遮蔽所述加注口的盖体。

7.根据权利要求1所述的尾气冷凝装置，其特征在于：所述冷凝管组件包括位于所述收容腔内的第一部分、自所述第一部分的顶端向上凸伸的第二部分，所述第二部分的直径小于第一部分。

8.根据权利要求7所述的尾气冷凝装置，其特征在于：所述第二部分的顶端向内凹陷形成有用以收容冷媒液的凹槽。

9.根据权利要求1所述的尾气冷凝装置，其特征在于：所述尾气冷凝装置还包括采用隔热材料制得的隔热套，所述传热护套具有与所述温控组件接触的第一表面、与所述隔热套接触的第二表面。

10.根据权利要求9所述的尾气冷凝装置，其特征在于：所述第一表面为平面，所述第二表面为曲面。

11.根据权利要求1所述的尾气冷凝装置，其特征在于：所述温控组件包括与所述传热护套抵接的半导体件、与所述半导体件抵接的散热片、用以将散热片上热量吹走的导流风扇。

12.根据权利要求11所述的尾气冷凝装置，其特征在于：所述温控组件还包括隔热板，所述半导体件包括半导体板、自所述半导体板朝向所述散热片凸伸的传热板，所述隔热板环绕所述传热板设置。

13.根据权利要求11所述的尾气冷凝装置，其特征在于：所述温控组件还包括与所述半导体件连接以降低所述半导体件温度的制冷回路。

14.根据权利要求1所述的尾气冷凝装置，其特征在于：所述冷媒液为加有十二烷基磺酸钠溶液、乙醇溶液中的一种或者两种。

15.根据权利要求1所述的尾气冷凝装置，其特征在于：所述传热护套和所述冷凝管组件之间的间隙小于5mm。

16.根据权利要求1所述的尾气冷凝装置，其特征在于：所述传热护套采用金属材料制得。

17.一种如权利要求1-16任意一项所述尾气冷凝装置的使用方法，其特征在于：所述尾气冷凝装置的使用方法包括如下步骤：

S1：提供如权利要求1-16任意一项所述尾气冷凝装置；

S2：向所述传热护套和所述冷凝管组件之间的间隙内充注冷媒液；

S3：启动所述温控组件，带走所述冷凝管组件传递给冷媒液和所述传热护套的热量。

18.一种生物反应器，其特征在于：所述生物反应器包括如权利要求1-16任意一项所述的尾气冷凝装置。

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