CN115307454B - 一种实验室用冷凝器 - Google Patents

Abstract

本发明属于冷凝装置技术领域，具体涉及一种实验室用冷凝器，包括冷凝管，所述冷凝管上方开设有出水口，下方开设有进水口，还包括第一降温组件，包括第一腔体，所述第一腔体内设置有多个第一管道，所述第一管道的进口与所述出水口连通；所述第一腔体与所述第一管道之间的腔体填充有制冷剂；第二降温组件，包括第二腔体，所述第二腔体内设置有多个第二管道，所述第二管道的进口与所述第一管道的出口连通，所述第二管道的出口与所述进水口连通；所述第二腔体与所述第二管道之间的腔体内填充有制冷剂。通过本发明的设置，实现了冷凝水的循环使用，且无需使用大量电能，节能环保。

Description

一种实验室用冷凝器

技术领域

本发明属于冷凝装置技术领域，具体涉及一种实验室用冷凝器。

背景技术

在有机合成实验中，需要用到各种各样的反应器，其中冷凝器是经常使用的反应器之一，其作用是用于将高温气体冷却成液态，其使用场景：一是蒸馏反应回收蒸发出的气体成分，二是反应过程中起到回流作用，防止反应原料因为高温汽化而流失，通过冷凝回流使汽化的物质重新回到反应体系中。

有机合成实验室阶段常用的冷凝器，包括内管和外管，外管下侧设置有进水口，上侧设置有出水口，需要冷凝的物质走内管，外管与内管之间的腔体用于通入冷凝水；由于实验室条件限制，实验室用的冷凝水一般是直接用自来水，自来水通过软管与冷凝管的进水口连接，为了保持自来水的冷凝效果，冷凝器中的自来水直接通过出水口连接的软管排出，自来水没有得到循环使用，而是不断地输入新的水源，使用的水量较大，造成浪费；还有一种方式可以节约水资源，该装置是将冷凝水进行冷却并实现循环使用，其是通过通电的方式不断对冷凝水进行降温，并通过泵体实现水的循环使用，该方式需要消耗较大的电量，虽然节约了水资源，但是却提高了用电量；因此如何通过更加节能的方式使上述冷凝水进行循环使用是本发明要解决的技术问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种实验室用冷凝器。

本发明具体是通过如下技术方案来实现的。

一种实验室用冷凝器，包括冷凝管，所述冷凝管上方开设有出水口，下方开设有进水口，还包括：

第一降温组件，包括第一腔体，所述第一腔体内设置有多个并联的第一管道，所有的所述第一管道的进口均与所述出水口连通；所述第一腔体与所述第一管道之间的腔体内填充有制冷剂；

第二降温组件，包括第二腔体，所述第二腔体内设置有多个并联的第二管道，所述第二管道的进口与所述第一管道的出口连通，所有的所述第二管道的出口均与所述进水口连通；所述第二腔体与所述第二管道之间的腔体内填充有制冷剂。

优选的，所述第一腔体内设置有第一布水管，所述第一腔体上连通并固接有第一连接口，所述第一连接口的上端通过软管与所述出水口连通，所述第一连接口的下端与所述第一布水管连通，所有的所述第一管道的进口均与所述第一布水管连通；

所述第一腔体内还设置有第二布水管，所述第一腔体上连通并固接有第二连接口，所述第二布水管与所述第二连接口的上端连通，所有的所述第一管道的出口均与所述第二布水管连通。

优选的，所述第二腔体内设置有第三布水管，所述第二腔体上连通并固接有第三连接口，所述第三连接口的上端通过软管与所述第二连接口的下端连通，所述第三连接口的下端与所述第三布水管连通，所有的所述第二管道的进口均与所述第三布水管连通；

所述第二腔体内还设置有第四布水管，所述第二腔体上连通并固接有第四连接口，所述第四布水管与所述第四连接口的上端连通，所有的所述第二管道的出口均与所述第四布水管连通，所述第四连接口的下端通过软管与所述进水口连通。

优选的，所述第一管道整体为螺旋状结构，所述第一管道内部自进口至出口均匀固接有多个集水件，所述集水件周向与第一管道的内壁固接，所述集水件上开设有通水孔，且相邻的两个通水孔不重合；所述第二管道和所述第一管道内部结构相同。

优选的，所述集水件中间设置有凸起，所述凸起的高度是第一管道内径的0.2-1.5倍。

优选的，所述第二连接口与所述第三连接口之间设置有第一温度计，所述第四连接口的下端设置有第二温度计。

优选的，所述第四连接口在第二温度计的下端处与所述第三连接口的上端之间连通有循环管道，所述循环管道上设置有阀门和第一循环泵。

优选的，所述第一腔体上设置有多个第一进料口和第一出料口；所述第二腔体上设置有多个第二进料口和第二出料口。

优选的，第四连接口和所述进水口之间还设置有第二循环泵。

优选的，所述冷凝管的内管填充有多孔结构介质。

本发明与现有技术相比具有如下有益效果：

本发明设置有第一降温组件和第二降温组件，两者串联，第一降温组件包括第一腔体，内设置有多个第一管道，两者之间的腔体填充有制冷剂，第二降温组件包括第二腔体，内设置有多个第二管道，两者之间的腔体之间填充有制冷剂，上述制冷剂可随时进行填充、更换，制冷剂可以选择冰块、冰渣，冷凝管内的水进入第一降温组件时，被分流至多个第一管道中，并与外第一管道外侧的制冷剂进行热量交换，分流的设置提高了热量交换的效率，使得水温快速降低，经过第一管道的水再汇集到一起，进行混合，之后再通过第二降温组件，同样的方式，经过第一降温组件降温后的水再次被分流至第二管道内，再次与制冷剂进行热量交换，温度进一步降低，经过第二管道的水再次汇集，此时可将温度降低后的水再次通入冷凝管进行使用；

为了提高降温效果，第一管道和第二管道内部均设置有用于提高降温效果的集水件，集水件可降低水向下流动的速度，延长经过的时间，使其与制冷剂能更充分的进行接触降温；

为了防止经过第二降温组件后的水不能得到冷凝的要求，在第一降温组件出口和第二降温组件的出口分别设置有温度计，进行降温效果监测，假若经过第二降温组件处理后，水的温度还不达标，可以通过设置的循环管道将水循环通入第二降温组件，循环降温，直至温度达标；

另外，本发明还改进了冷凝管，冷凝管内填充有多孔结构，可延长高温气体的经过的时间，提高与冷凝水接触的时间，提高冷凝效果；

通过本发明的设置，实现了冷凝水的循环使用，且无需使用大量电能，节能环保。

附图说明

图1为本发明实验室用冷凝器的结构示意图；

图2为图1中内管的结构示意图；

图3是图2内管俯视图；

图4是图1第一管道的结构示意图；

图5是图4第一管道俯视图；

附图标记说明：

1、冷凝管，11、进水口，12、出水口，13、内管，131、多孔结构介质，14、外管，2、第一腔体，21、第一管道，211、集水件，212、通水孔，213、凸起，22、第一连接口，23、第一布水管，24、第二连接口，25、第二布水管，26、第一出料口，27、第一进料口，28、第一温度计，3、第二腔体，31、第二管道，32、第三连接口，33、第三布水管，34、第四连接口，35、第四布水管，36、第二出料口，37、第二进料口，38、第二温度计，4、循环管道，41、阀门，42、第一循环泵，43、控流阀门，5、第二循环泵。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案能予以实施，下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，但所举实施例不作为对本发明的限定。

化学合成实验室阶段使用的冷凝管，如图1所示，冷凝管1通常是包括内管13和外管14，需要冷却的物质走内管13，内管13和外管14之间的空腔走冷凝水，冷凝水从下方的进水口11进入，与待冷却的物质进行热交换后，通过位于上方的出水口12流出，由于合成处于实验室阶段，且受实验条件限制，通过进水口11进入的冷凝水一般是直接用的自来水，热交换后，水直接通过出水口12排出了，并没有得到循环使用；实验室中还有可以实现冷凝水循环使用的设备，但如背景技术中所阐述的，该设备耗电量较大，而由于化学合成的时间一般较长，8小时以上的反应是常见的情况，因此上述方式虽然节约水资源，但是不节能；为此，本发明提供了一种适用于化学有机合成实验室中使用的冷凝器，可以实现冷凝水的循环利用，并且节能。

具体的，通过以下实施例进行说明。

实施例1

一种实验室用冷凝器，如图1所示，还包括：

第一降温组件，包括第一腔体2，所述第一腔体2内设置有多个并联的第一管道21，所有的所述第一管道21的进口与所述出水口12连通；所述第一腔体2与所述第一管道21之间的腔体填充有制冷剂；

第二降温组件，包括第二腔体3，所述第二腔体3内设置有多个并联的第二管道31，所述第二管道31的进口与所述第一管道21的出口连通，所有的所述第二管道31的出口与所述进水口11连通；所述第二腔体3与所述第二管道31之间的腔体内填充有制冷剂。

本发明设置有第一降温组件和第二降温组件，由上述可知，两者串联，第一降温组件的作用是对冷凝水进行初步降温，第二降温组件，也可以称为降温补充组件，是对初步降温的冷凝水进一步进行更加细化的降温，从而保证冷凝水的温度能有效地降低，并再次循环至冷凝管1中使用；第一腔体2和多个第一管道21之间的腔体填充有制冷剂，第二腔体3和多个第二管道31之间的腔体之间填充有制冷剂，上述制冷剂可随时进行填充、更换，制冷剂可以选择冰块、冰渣，冷凝管内的水进入第一降温组件时，被分流至多个第一管道21中，并与第一管道21外侧的制冷剂进行热量交换，分流的设置提高了热量交换的效率，使得水温降低，经过第一管道21的水再汇集到一起，进行混合，之后再通过第二降温组件，同样的方式，经过第一降温组件降温后的水再次被分流至第二管道31内，再次与制冷剂进行热量交换，温度进一步降低，经过第二管道31的水再次汇集，此时可将温度降低后的水再次通入冷凝管1进行使用。上述方式既能降低冷凝水的温度，又不会浪费电能，并且安装、操作简单，非常适合实验室使用。

上述更换制冷剂的方式较灵活，其中一种方法可以是，在第一腔体2上设置有多个第一进料口27和第一出料口26；在第二腔体3上设置有多个第二进料口37和第二出料口36，制冷剂(冰渣)吸收冷凝水中的温度后液化，可通过第一出料口26或第二出料口36排出，排出后不用扔掉，而是可以进行收集，化学实验室一般都配备有冰箱或制冰设备，可将收集后的制冷剂重新放置于制冰设备中冷却制冰，之后可以通过第一进料口27或第二进料口37重新作为制冷剂进行使用。

如上所述，冷凝水通过出水口12进入第一降温组件时被分流，可提高降温效果，具体的分流方式可以采用以下设置：所述第一腔体2内设置有第一布水管23，所述第一腔体2上连通有第一连接口22，所述第一连接口22的上端通过软管与所述出水口12连通，所述第一连接口22的下端与所述第一布水管23连通，所有的所述第一管道21的进口分别与所述第一布水管23连通；所述第一腔体2内还设置有第二布水管25，所述第一腔体上连通有第二连接口24，所述第二布水管25与所述第二连接口24的上端连通，所有的所述第一管道21的出口分别与所述第二布水管25连通。也就是说，冷凝水从出水口12流出后，先通过软管、第一连接口22进入第一布水管23中，第一布水管23中的水再分别进入各个第一管道21内，进行第一次分流冷却，这样分流的设置，可提高冷凝水与制冷剂的接触面积，提高降温效果，经过第一管道21的冷凝水再次汇集至第二布水管25中，通过第二连接口24进入第二降温组件进行降温；

具体的，所述第二腔体3内设置有第三布水管33，所述第二腔体3上连通有第三连接口32，所述第三连接口32的上端通过软管与所述第二连接口24的下端连通，所述第三连接口32的下端与所述第三布水管33连通，所有的所述第二管道31的进口分别与所述第三布水管33连通；所述第二腔体3内还设置有第四布水管35，所述第二腔体3上连通有第四连接口34，所述第四布水管35与所述第四连接口34的上端连通，所有的所述第二管道31的出口分别与所述第四布水管35连通，所述第四连接口34通过软管与所述进水口11连通。也就是说，从上述第二连接口24流出的冷凝水先通过软管、第三连接口32进入第三布水管33，第三布水管33中的水再次分流至各个第二管道31中，与外侧的制冷剂进行热量交换，经过第二管道31的水再次汇集在第四布水管35中，之后通过第四连接口34、软管进入进水口11中，再次被循环使用。

实施例2

为了进一步提高冷凝水的降温效果，在实施例1的基础上进行了以下改进：通过改进第一管道21和第二管道31，延长冷凝水通过的时间，即延长了冷凝水与制冷剂进行热交换的时间，从而提高降温效果，具体的，如图4和图5所示，所述第一管道21整体为螺旋状的结构，且所述第一管道21内部自进口至出口均匀固接有多个集水件211，所述集水件211周向与第一管道21的内壁固接，所述集水件211上开设有通水孔212，冷凝水进入集水件211后，被拦截，只能通过通水孔212流出，降低了水流速度，可延长冷凝水与制冷剂的接触时间；相邻的两个通水孔212不重合(如图5所示)，假若两者重合的话，那么水可以直接从相邻的通水孔212通过，集水件211就不能发挥降低水流速度的作用，所述集水件211中间设置有凸起213，凸起213具有一定的高度，其高度是第一管道21内径的0.2-1.5均可，其作用可以使水进入集水件211后进行旋转，一方面可将水流内部的热量释放出来，另一方面尽可能与第一管道21接触进行热量交换。所述第二管道31和第一管道21整体结构和内部结构相同。

实施例3

为了准确掌握经过第一降温组件和第二降温组件处理后的水温，可在实施例1或实施例2的基础上再进行以下改进：

在所述第二连接口24与所述第三连接口32之间设置有第一温度计28，所述第四连接口34的下端设置有第二温度计38；第一温度计28可以用于检测从第二连接口24流出的水温，第二温度计38用于监测从第四连接口34流出的水温；所述第四连接口34与所述第三连接口32之间连通有循环管道4，所述循环管道4上设置有阀门41和第一循环泵42，当第二温度计38检测的水温不达标时，打开阀门41，开启第一循环泵42，将从第四连接口34流出的水通过循环管道4再次进入第三连接口32，进行降温，直至温度达标，关闭上述循环系统，将水通入冷凝管1中，另外，在第四连接口34上，且位于第二温度计38下方还可设置一个控流阀门43，当进行上述循环降温过程时，可控制控流阀门43，降低进入冷凝管1的水，使水温达标后，再增加进入冷凝管1的水量；另外，第四连接口34和所述进水口11之间还设置有第二循环泵5，可在需要的时候开启，将冷凝水通入冷凝管内，但只要使第四连接口34的高度高于进水口11，水即可进入，这样可以不使用水泵，节省电能。

实施例4

如图2和图3所示，本发明还改进了冷凝管1，冷凝管1的内管13中填充有多孔结构介质131，该介质的材质与内管相同，可延长高温气体的经过的时间，提高与冷凝水接触的时间，提高冷凝效果。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种实验室用冷凝器，包括冷凝管(1)，所述冷凝管(1)上端开设有出水口(12)，下端开设有进水口(11)，其特征在于，还包括：

第一降温组件，包括第一腔体(2)，所述第一腔体(2)内设置有多个并联的第一管道(21)，所有的所述第一管道(21)的进口均与所述出水口(12)连通；所述第一腔体(2)与所述第一管道(21)之间的腔体内填充有制冷剂；

第二降温组件，包括第二腔体(3)，所述第二腔体(3)内设置有多个并联的第二管道(31)，所述第二管道(31)的进口与所述第一管道(21)的出口连通，所有的所述第二管道(31)的出口均与所述进水口(11)连通；所述第二腔体(3)与所述第二管道(31)之间的腔体内填充有制冷剂；

所述第一管道(21)整体为螺旋状结构，所述第一管道(21)内部自进口至出口均匀固接有多个集水件(211)，所述集水件(211)周向与第一管道(21)的内壁固接，所述集水件(211)上开设有通水孔(212)，且相邻的两个通水孔(212)不重合；所述第二管道(31)和所述第一管道(21)整体及内部结构均相同；

所述集水件(211)中间设置有凸起(213)，所述凸起(213)的高度是第一管道(21)内径的0.2-1.5倍。

2.根据权利要求1所述的实验室用冷凝器，其特征在于，所述第一腔体(2)内设置有第一布水管(23)，所述第一腔体(2)上连通并固接有第一连接口(22)，所述第一连接口(22)的上端通过软管与所述出水口(12)连通，所述第一连接口(22)的下端与所述第一布水管(23)连通，所有的所述第一管道(21)的进口均与所述第一布水管(23)连通；

所述第一腔体(2)内还设置有第二布水管(25)，所述第一腔体(2)上连通并固接有第二连接口(24)，所述第二布水管(25)与所述第二连接口(24)的上端连通，所有的所述第一管道(21)的出口均与所述第二布水管(25)连通。

3.根据权利要求2所述的实验室用冷凝器，其特征在于，所述第二腔体(3)内设置有第三布水管(33)，所述第二腔体(3)上连通并固接有第三连接口(32)，所述第三连接口(32)的上端通过软管与所述第二连接口(24)的下端连通，所述第三连接口(32)的下端与所述第三布水管(33)连通，所有的所述第二管道(31)的进口均与所述第三布水管(33)连通；

所述第二腔体(3)内还设置有第四布水管(35)，所述第二腔体(3)上连通并固接有第四连接口(34)，所述第四布水管(35)与所述第四连接口(34)的上端连通，所有的所述第二管道(31)的出口均与所述第四布水管(35)连通，所述第四连接口(34)的下端通过软管与所述进水口(11)连通。

4.根据权利要求3所述的实验室用冷凝器，其特征在于，所述第二连接口(24)与所述第三连接口(32)之间设置有第一温度计(28)，所述第四连接口(34)的下端设置有第二温度计(38)。

5.根据权利要求4所述的实验室用冷凝器，其特征在于，所述第四连接口(34)在第二温度计(38)的下端处与所述第三连接口(32)的上端之间连通有循环管道(4)，所述循环管道(4)上设置有阀门(41)和第一循环泵(42)。

6.根据权利要求1所述的实验室用冷凝器，其特征在于，所述第一腔体(2)上设置有多个第一进料口(27)和多个第一出料口(26)；所述第二腔体(3)上设置有多个第二进料口(37)和多个第二出料口(36)。

7.根据权利要求3所述的实验室用冷凝器，其特征在于，所述第四连接口(34)和所述进水口(11)之间还设置有第二循环泵(5)。

8.根据权利要求1所述的实验室用冷凝器，其特征在于，所述冷凝管(1)的内管(13)填充有多孔结构介质(131)。