CN219174635U - 自控温型电解槽 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了自控温型电解槽，包括电解壳体和电极，电解壳体包括外层壳体和内层壳体、控温空间、电解空间；在靠近所述电解壳体的第一端处的外层壳体上开设有控温进水口；在靠近所述电解壳体的第二端处的内层壳体上开设有电解进水口；在靠近所述电解壳体的第一端处的外层壳体上开设有出水管道；从所述控温进水口进入的工作介质流经所述控温空间后通过所述电解进水口进入电解空间，经过电解反应的工作介质在电解空间内从电解壳体的第二端流动至第一端后从出水管道流出。本方案可对进水进行升温，对反应过程进行降温，同时，还降低了出水产物的温度。既提高了反应效率、产物浓度、产量，也降低了副产物的生成和产物的分解速度。

Description

自控温型电解槽

技术领域

本实用新型涉及电解消毒设备技术领域，特别涉及自控温型电解槽。

背景技术

次氯酸钠在消毒方面的应用已有100多年历史，目前在医疗、卫生防疫、工农业等各行业的消毒得到广泛的应用。近年来，为了解决不稳定性和储存运输问题，消毒学家们进行了大量的研究。这些配方克服了次氯酸钠的某些缺点，增强了实用性。在生产上研究出了多种类型的次氯酸钠发生器，可以就地生产就地使用。

当电解稀的氯化钠水溶液时, 阳极析出的氯和阴极产生的碱相互作用, 在阳极附近生成游离次氯酸, 与OH-在离电极较远的地方生成次氯酸钠。次氯酸钠液是目前较为广泛的消毒液, 其氧化能力的强弱 用有效氯浓度定量表示。由于NaClO生成过程中阴阳极存在许多副反应, 所以次氯酸钠发生器性能的优劣由有效氯反映, 有效氯表示每升溶液所具有的氧化能力, 它相当于若干克质量的氯气在水中所具有的氧化能力, 即在额定条件下产生的以NaClO为主的消毒液含量的多少[GB/ 1217690, 次氯酸钠发生器]。而影响次氯酸钠有效氯的因素与多个技术参数有关, 如电流密度、盐浓度和温度，等等。

多项研究表明，电解过程中温度会较大程度的影响电解效率。同时，温度的升高还会导致副产物氯酸盐、高氯酸盐的生成。因此，控制次氯酸钠发生器反应时的温度，对提高次氯酸钠发生器整体性能和降低副产物的生成具有至关重要的作用。

目前，市面上的次氯酸钠发生器多使用前端外加冷水机或后端外加散热器的形式，对进水或产物进行降温。在实现本实用新型的过程中，发明人发现现有技术中对于无冷却措施、前端降温、后端降温等方式均存在有缺陷，具体如下：

1、无冷却措施，会使得电解槽中的反应效率低，产物浓度低，副产物多，产物分解速度快。

2、前端外加冷水机的方式，虽然可以通过降低进水温度，来降低反应过程和出水产物的温度，一定程度上降低了副产物的生成，小幅度提高了反应的速率。但是，进水温度的降低的同时，也减少了参与反应的活化分子数量，减少了分子间的有效碰撞次数，从而减缓了反应的正向进行，使次氯酸钠产率下降；此外，外加冷水机还增加的次氯酸钠发生器的整体电耗，增加了运行成本。

3、后端外加散热器的形式，从本质上并未对反应过程产生有效作用，仅降低了产物的温度，减缓了产物从电解槽出口至储罐过程中的分解速度，对次氯酸钠发生器的整体效率提升作用微乎其微。

有鉴于此，如何提供一种能够解决上述各种问题的用于电解的电解槽，便成为本实用新型所要研究解决的课题。

实用新型内容

本实用新型的目的是为解决上述问题而提供一种自控温型电解槽，可对进水进行升温，对反应过程进行降温，同时，还降低了出水产物的温度。

为达到上述目的，本实用新型提出了一种自控温型电解槽，包括电解壳体和装设于所述电解壳体内部的电极，其创新点在于：

所述电解壳体为由外层壳体和内层壳体构成的双层套管结构,所述内层壳体为热传导层，在所述电解壳体中具有位于所述外层壳体和内层壳体之间的控温空间以及位于所述内层壳体内侧的电解空间；所述电解壳体具有位于双层套管结构两端的第一端和第二端；

在靠近所述电解壳体的第一端处的外层壳体上开设有控温进水口，所述控温进水口联通至所述控温空间；

在靠近所述电解壳体的第二端处的内层壳体上开设有电解进水口，所述电解进水口联通所述控温空间和电解空间；

在靠近所述电解壳体的第一端处的外层壳体上开设有出水管道，所述出水管道贯穿过所述外层壳体、内层壳体后联通至所述电解空间；

所述自控温型电解槽被配置成：从所述控温进水口进入的工作介质流经所述控温空间后通过所述电解进水口进入电解空间，经过电解反应的工作介质在电解空间内从电解壳体的第二端流动至第一端后从出水管道流出。

本实用新型的有关内容解释如下：

1.本实用新型的上述技术方案中，其基本原理为：温度较低的工作介质（盐水）通过控温进水口进入电解壳体的控温空间中，并从电解壳体的第一端流通至电解壳体第二端处的电解进水口处，在这个过程中，温度较低的工作介质会与电解壳体内层的电解空间处已经经过电解反应产生热量的电解液进行热传导，从而对电解过程中的电解液进行降温，降温效果会在电解壳体的第一端处较明显，在控温空间中的工作介质流动至第二端后，工作介质的温度已升高；此时，温度已升高的工作介质再从电解进水口处进入电解空间中；电解空间中的工作介质从第二端流动至第一端，经电解反应完成后的电解液经过与控温空间中的新进的低温工作介质进行热交换降温后从出水管道排出电解槽。通过设计出以上由结构来实现自动控温的自控温系统，利用温度较低的进水，从产物出口处循环至进水口，从而对整个电解槽进行控温，既实现了出口与反应过程的降温，同时，由于热量的传导作用，提供了进水温度，增加了反应的活化分子数量和分子间的有效碰撞次数，从而进一步提高反应速率；可对进水进行升温，对反应过程进行降温，同时，还降低了出水产物的温度。既提高了反应效率、产物浓度、产量，也降低了副产物的生成和产物的分解速度。同时，对于控温进水口、电解进水口、出水管道的位置布置，可以保证降温效果、保证电解效果。

2. 在上述技术方案中，所述电极采用串、并联复合电极，所述电极的阳极为钌或铱系钛基析氯电极，所述电极的阴极为钛电极、石墨电极或不锈钢电极，以此带来良好的电解效果，具有良好的化学稳定性，使用寿命长。

3. 在上述技术方案中，所述控温空间中除了与所述控温进水口和电解进水口联通外的其余部分为密闭空间，以提供良好的导热、温度调控的空间，满足设计出所需的自控温系统的要求。

4. 在上述技术方案中，所述电解壳体为圆筒状结构或方形结构，所述控温进水口与电解进水口分别布置在圆筒状结构的径向两侧或分别布置在方形结构的上下两侧，以使需要进行热交换的工作介质的流动路径最长，提升热交换效率，以保证降温效果。

5. 在上述技术方案中，所述出水管道与所述控温进水口分别布置在圆筒状结构的径向两侧或分别布置在方形结构的上下两侧，加上所述出水管道与所述控温进水口均位于电解壳体的第一端的特征，使得刚进入电解壳体的控温空间内的温度最低的工作介质，能够与刚要流出出水管道中的电解液进行热交换，确保排出的电解液温度得以降低，以保证降温效果。

6. 在上述技术方案中，所述控温空间的体积与所述控温空间和电解空间的体积总和之间的体积比为1～2：3。以此来达到以下两个目的：一、保障控温进水口处于低温进水（0℃）时，电解进水口处盐水温度不至于过低，从而影响前端电极电解效率；二、保障控温进水口处于高温进水（30℃）时，电解进水口处盐水温度不至于过高，从而影响后端电极电解效率和加速次氯酸钠产物的分解。

7. 在上述技术方案中，所述电解壳体为导热性能优良且绝缘材质特制的双层套管式电解槽。

8.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

9.在本实用新型中，术语“中心”、“上”、“下”、“轴向”、“底”、“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装配关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。

10. 此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

由于上述方案的运用，本实用新型与现有技术相比具有以下优点和效果：

1. 本实用新型的上述方案，通过设计出以上由结构来实现自动控温的自控温系统，利用温度较低的进水，从产物出口处循环至进水口，从而对整个电解槽进行控温，既实现了出口与反应过程的降温，同时，由于热量的传导作用，提供了进水温度，增加了反应的活化分子数量和分子间的有效碰撞次数，从而进一步提高反应速率；可对进水进行升温，对反应过程进行降温，同时，还降低了出水产物的温度。既提高了反应效率、产物浓度、产量，也降低了副产物的生成和产物的分解速度。

2.本实用新型的上述方案中，对于控温进水口、电解进水口、出水管道的位置布置，可以保证降温效果、保证电解效果。

3.本实用新型的上述方案中，对反应速率具有明显增强作用，且产物浓度高，反应稳定，能有效提高次氯酸钠发生器的整体性能。

附图说明

附图1为本实用新型实施例自控温型电解槽的立体结构示意图；

附图2为本实用新型实施例自控温型电解槽中的主视图；

附图3为本实用新型实施例自控温型电解槽中的右视图；

附图4为本实用新型实施例自控温型电解槽中的截面示意图；

附图5为本实用新型实施例自控温型电解槽中的工作介质流动路径示意图；

附图6为在电流效应试验曲线图；

附图7为有效氯浓度对照试验曲线图。

以上附图各部位表示如下：

1 电解壳体

11 外层壳体

12 内层壳体

2 电极

3 控温空间

4 电解空间

5 控温进水口

6 电解进水口

7 出水管道。

附图中的箭头示意为工作介质的流动路径示意。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

如附图1至附图5所示，本实用新型实施例提出了一种自控温型电解槽，包括电解壳体1和装设于所述电解壳体1内部的电极2，所述电解壳体1为由外层壳体11和内层壳体12构成的双层套管结构,所述内层壳体12为热传导层，在所述电解壳体1中具有位于所述外层壳体11和内层壳体12之间的控温空间3以及位于所述内层壳体12内侧的电解空间4；所述电解壳体1具有位于双层套管结构两端的第一端和第二端；在靠近所述电解壳体1的第一端处的外层壳体11上开设有控温进水口5，所述控温进水口5联通至所述控温空间3；在靠近所述电解壳体1的第二端处的内层壳体12上开设有电解进水口6，所述电解进水口6联通所述控温空间3和电解空间4；在靠近所述电解壳体1的第一端处的外层壳体11上开设有出水管道7，所述出水管道7贯穿过所述外层壳体11、内层壳体12后联通至所述电解空间4。

在本实用新型实施例中，所述自控温型电解槽被配置成：从所述控温进水口5进入的工作介质流经所述控温空间3后通过所述电解进水口6进入电解空间4，经过电解反应的工作介质在电解空间4内从电解壳体1的第二端流动至第一端后从出水管道7流出。

如附图5所示的工作介质流动路径示意，本实用新型实施例的基本工作流程可参考如下：

1、温度较低的工作介质（盐水）通过控温进水口5进入电解壳体1的控温空间3中；

2、工作介质在控温空间3中从电解壳体1的第一端流通至电解壳体1第二端处的电解进水口6处，在这个过程中，温度较低的工作介质会与电解壳体1内层的电解空间4处已经经过电解反应产生热量的电解液进行热传导，从而对电解过程中的电解液进行降温，降温效果会在电解壳体1的第一端处较明显，在控温空间3中的工作介质流动至第二端后，工作介质的温度已升高；

3、温度已升高的工作介质再从电解进水口处进入电解空间4中，并且进行电解反应，电解过程中，所有电解液均被控温空间3内的新进的工作介质通过热传导进行了降温处理；

4、电解空间4中的工作介质从第二端流动至第一端，经电解反应完成后的电解液经过与控温空间3中的新进的低温工作介质进行热交换降温后从出水管道7排出电解槽。

通过设计出以上由结构来实现自动控温的自控温系统，利用温度较低的进水，从产物出口处循环至进水口，从而对整个电解槽进行控温，既实现了出口与反应过程的降温，同时，由于热量的传导作用，提供了进水温度，增加了反应的活化分子数量和分子间的有效碰撞次数，从而进一步提高反应速率；可对进水进行升温，对反应过程进行降温，同时，还降低了出水产物的温度。既提高了反应效率、产物浓度、产量，也降低了副产物的生成和产物的分解速度。同时，对于控温进水口5、电解进水口6、出水管道7的位置布置，可以保证降温效果、保证电解效果。

下面再对本实用新型的较佳实施例进行详细说明。

在本实用新型的其中一种较佳实施例中，自控温型电解槽包括电解壳体1和装设于所述电解壳体1内部的电极2，所述电解壳体1为圆筒状或方形结构，由导热性能优良且绝缘材质特制；所述电极2采用串、并联复合电极2，所述电极2的阳极为钌或铱系钛基析氯电极2，所述电极2的阴极为钛电极2、石墨电极2或不锈钢电极2，以此带来良好的电解效果，具有良好的化学稳定性，使用寿命长。

在该较佳实施例中，所述电解壳体1为由外层壳体11和内层壳体12构成的双层套管结构,所述内层壳体12为热传导层，在所述电解壳体1中具有位于所述外层壳体11和内层壳体12之间的控温空间3以及位于所述内层壳体12内侧的电解空间4；所述电解壳体1具有位于双层套管结构两端的第一端和第二端，如附图4中所示，图示中的右端为第一端，左端为第二端。

在靠近所述电解壳体1的第一端处的外层壳体11上开设有控温进水口5，所述控温进水口5联通至所述控温空间3；在靠近所述电解壳体1的第二端处的内层壳体12上开设有电解进水口6，所述电解进水口6联通所述控温空间3和电解空间4；具体的，所述控温空间3中除了与所述控温进水口5和电解进水口6联通外的其余部分为密闭空间，以提供良好的导热、温度调控的空间，满足设计出所需的自控温系统的要求。进一步的，所述控温进水口5与电解进水口6分别布置在圆筒状结构的径向两侧或分别布置在方形结构的上下两侧，以使需要进行热交换的工作介质的流动路径最长，提升热交换效率，以保证降温效果。

在靠近所述电解壳体1的第一端处的外层壳体11上开设有出水管道7，所述出水管道7贯穿过所述外层壳体11、内层壳体12后联通至所述电解空间4；所述出水管道7与所述控温进水口5分别布置在圆筒状结构的径向两侧或分别布置在方形结构的上下两侧，加上所述出水管道7与所述控温进水口5均位于电解壳体1的第一端的特征，使得刚进入电解壳体1的控温空间3内的温度最低的工作介质，能够与刚要流出出水管道7中的电解液进行热交换，确保排出的电解液温度得以降低，以保证降温效果。

在该较佳实施例中，采用3%盐浓度的盐水作为进水的工作介质，从所述控温进水口5进入的工作介质流经所述控温空间3后通过所述电解进水口6进入电解空间4，经过电解反应的工作介质在电解空间4内从电解壳体1的第二端流动至第一端后从出水管道7流出。

在该较佳实施例中，所述控温空间的体积与所述控温空间和电解空间的体积总和之间的体积比为1～2：3，其中电解空间的体积为内层壳体12内侧除了电极2的以外空间体积。以此来达到以下两个目的：

一、保障控温进水口处于低温进水（0℃）时，电解进水口处盐水温度不至于过低，从而影响前端电极电解效率；举例来说，在0℃的低温进水从控温进水口进入，该有效体积比能够使得工作介质从控温空间3流通至电解进水口后升温的温度不低于15℃，避免过低的温度影响电解效率。

二、保障控温进水口处于高温进水（30℃）时，电解进水口处盐水温度不至于过高，从而影响后端电极电解效率和加速次氯酸钠产物的分解；举例来说，在30℃的高温进水从控温进水口进入，该有效体积比能够使得工作介质从控温空间3流通至电解进水口后升温的温度不超过10℃，即工作介质的温度不超过40℃，避免过高的温度影响电解效率。

下面再对采用本实用新型的较佳实施例后，在常温下对电解槽分情况进行探究温度对反应的影响以及自控温电解槽的效果的试验与发现来进行说明，分别为：

a、无冷却措施；

b、前置冷水机；

c、自控温型电解槽。

由附图6可见，在相同盐浓度下，随着温度的升高，电流效率呈明显下降趋势。

由附图7可见，无冷却措施时，反应速率明显低于有控温措施的反应，且产物浓度到达4000mg/L时，反应速率急剧下降，此后的一段反应时间内，产物浓度几乎无增长。前置冷水机的情况下，反应速率情况有明显改善，但反应过程存在明显波动，且相较于本专利提供的自控温型电解槽，在反应速率、产物浓度、反应稳定性等方面仍然存在差距。而采用本实用新型较佳实施例提供的自控温型电解槽，对反应速率具有明显增强作用，且产物浓度高，反应稳定，能有效提高次氯酸钠发生器的整体性能，从而能达到本实用新型的目的。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种自控温型电解槽，包括电解壳体(1)和装设于所述电解壳体(1)内部的电极(2)，其特征在于：

所述电解壳体(1)为由外层壳体(11)和内层壳体(12)构成的双层套管结构,所述内层壳体(12)为热传导层，在所述电解壳体(1)中具有位于所述外层壳体(11)和内层壳体(12)之间的控温空间(3)以及位于所述内层壳体(12)内侧的电解空间(4)；所述电解壳体(1)具有位于双层套管结构两端的第一端和第二端；

在靠近所述电解壳体(1)的第一端处的外层壳体(11)上开设有控温进水口(5)，所述控温进水口(5)联通至所述控温空间(3)；

在靠近所述电解壳体(1)的第二端处的内层壳体(12)上开设有电解进水口(6)，所述电解进水口(6)联通所述控温空间(3)和电解空间(4)；

在靠近所述电解壳体(1)的第一端处的外层壳体(11)上开设有出水管道(7)，所述出水管道(7)贯穿过所述外层壳体(11)、内层壳体(12)后联通至所述电解空间(4)；

所述自控温型电解槽被配置成：从所述控温进水口(5)进入的工作介质流经所述控温空间(3)后通过所述电解进水口(6)进入电解空间(4)，经过电解反应的工作介质在电解空间(4)内从电解壳体(1)的第二端流动至第一端后从出水管道(7)流出。

2.根据权利要求1所述的自控温型电解槽，其特征在于：所述电极(2)采用串、并联复合电极(2)，所述电极(2)的阳极为钌或铱系钛基析氯电极(2)，所述电极(2)的阴极为钛电极(2)、石墨电极(2)或不锈钢电极(2)。

3.根据权利要求1所述的自控温型电解槽，其特征在于：所述控温空间(3)中除了与所述控温进水口(5)和电解进水口(6)联通外的其余部分为密闭空间。

4.根据权利要求1所述的自控温型电解槽，其特征在于：所述电解壳体(1)为圆筒状结构或方形结构，所述控温进水口(5)与电解进水口(6)分别布置在圆筒状结构的径向两侧或分别布置在方形结构的上下两侧。

5.根据权利要求4所述的自控温型电解槽，其特征在于：所述出水管道(7)与所述控温进水口(5)分别布置在圆筒状结构的径向两侧或分别布置在方形结构的上下两侧。

6.根据权利要求1所述的自控温型电解槽，其特征在于：所述控温空间(3)的体积与所述控温空间(3)和电解空间(4)的体积总和之间的体积比为1～2：3。

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