外冷式電子冷凝器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及化學、化工、制藥、食品、環境等行業的科研院所、高等院校、企業研發機構;具體屬于實驗儀器和設備技術制造領域,尤其涉及一種替代水冷式冷凝器的外冷式電子冷凝器。
【背景技術】
[0002]長期以來,全社會都在大力倡導節約用水,在工業、農業、服務業、日常生活等方面的節約用水設施,都采取了積極有效的節水方法及手段,并取得了明顯的效果。然而,對于科研院所、學校實驗室等研宄教育機構、或自身從事節水研宄的科研部門,對實驗研宄用水的浪費卻置若罔聞,沒有引起社會及研宄人員足夠的重視。實驗室在進行科學研宄、實驗教學等需要冷卻水的實驗中,普遍使用自來水直接通入實驗裝置,實驗過程中自來水大量排放,白白浪費了許多珍貴的潔凈水。因此,科學研宄、教育行業節水應當成為科研人員、教育工作者及全社會非常值得關注的問題。
[0003]許多科學研宄及實驗內容使用實驗儀器進行實驗時,樣品的合成、分離、濃縮普遍要涉及到蒸餾、回流方法,這就需要用冷卻水對冷凝器進行冷卻,一般都是直接將自來水通入到儀器的冷凝器上,自來水進入冷凝器使冷凝器溫度降低,自來水吸收熱量后從冷凝器排出直接放掉,造成水資源的嚴重浪費。以有機化學實驗中的蒸餾實驗為例,滿足最低冷卻溫度要求時,冷卻水的流速大約為每分鐘2升,一套實驗裝置把自來水作為廢水排放的水量為每小時120升,每組實驗學生人數30名,就要用30套實驗裝置,每完成一個有機實驗的平均時間約為6小時,那么完成一個實驗,就平均排放了 21.6噸潔凈自來水。而這只是一所院校一個實驗室中一個實驗項目的用量,如果以全國院校、實驗室、實驗項目的數量來統計將是一個十分驚人的數字。并且有時遇到突然停水時,必須立即停止實驗,給正常的科學研宄及實驗教學帶來極大的不便。目前用于實驗室的循環水裝置也有多種,普遍使用的是不帶制冷系統的循環水泵,但使用一段時間后水溫逐漸升高,失去冷卻效果;有帶壓縮機制冷系統的循環水機,但這類循環水冷卻設備耗電量大,價格高,雖然冷卻效果好,但實驗運行成本高,難以在科學研宄、實驗教學中得到廣泛的普及和推廣。
[0004]電子制冷又稱半導體制冷,或者熱電制冷、溫差電制冷,是從50年代發展起來的一門介于制冷技術和半導體技術邊緣的學科,它利用特種半導體材料構成的P-N結,形成熱電偶對,產生珀爾帖效應,即通過直流電制冷的一種新型制冷方法,與壓縮式制冷和吸收式制冷并稱為世界三大制冷方式。如今技術的發展使電子制冷的優勢逐步顯現出來。電子制冷是一種固體制冷方式,它是靠空穴和電子在運動中直接傳遞熱量來實現的。與壓縮機制冷系統相比,沒有機械轉動部分,無需制冷劑,無噪聲,無污染,可靠性高,壽命長,易于恒溫控制等等。現在電子制冷技術已在軍事、科學、航空航天、工業、農業、醫療衛生、生化和日常生活用品等許多領域得到較廣泛的應用,特別是隨著我國經濟建設的快速發展以及對環境保護越來越高的要求,逐步禁止污染大氣、破壞臭氧層的氟利昂作為制冷劑,電子制冷技術更呈現出誘人的前景;電子制冷,是當之無愧的21世紀新的綠色“冷源”。CN 101862689B發明專利公開了一種無冷卻水直冷式電子冷凝器實驗裝置,該電子冷凝器無污染、無噪聲、無需冷卻介質,能夠徹底解決自來水資源浪費的問題;它是通過電子制冷元件冷端吸收熱量降低溫度傳導于冷凝管空間內部的集冷器上,使體系內冷凝溫度降低,屬于內冷式電子冷凝器;然而冷凝管外部接觸的室溫環境則還會對冷凝管內部的降溫有一定的抵消作用,而且在電子制冷元件冷端向集冷器傳導過程中也會造成冷卻溫度的損失,使電子冷凝器的制冷效果尚沒有得到有效的發揮,并且內冷凝式電子冷凝器結構比較復雜,不易制造加工。
【發明內容】
[0005]本發明為了改變目前水冷式冷凝器浪費水資源的狀況,克服內冷式電子冷凝器受環境溫度和傳導過程對冷卻效果產生的影響,提供了一種可以使冷凝管外部與環境溫度隔離、增大冷卻面積使冷卻效率提高,并且結構簡單的外冷式電子冷凝器。
[0006]為了解決上述技術問題,本發明是通過以下技術方案實現的:
[0007]一種外冷式電子冷凝器,主要由電子制冷元件、氣流散熱器、冷凝管組成;所述電子制冷元件呈圓筒狀結構,冷凝管可插在圓筒狀電子制冷元件內,電子制冷元件內表面與冷凝管外表面相互接觸;所述氣流散熱器呈圓筒狀結構,圓筒狀電子制冷元件可插在圓筒狀氣流散熱器內,圓筒狀氣流散熱器內表面與圓筒狀電子制冷元件外表面之間保留一定間隔;所述冷凝管內壁設置了許多翅片。
[0008]本發明的技術問題還由如下方案來實現:
[0009]所述圓筒狀電子制冷元件接入直流電,內表面吸收熱量成為冷端溫度降低;外表面放出熱量成為熱端溫度升高;所述圓筒狀氣流散熱器由內外兩個圓筒連接成雙層圓筒結構,內外筒之間保留一定間隔;內筒壁上開有許多與筒壁呈向上傾斜角度的小孔,外筒壁一側裝有散熱風扇,風扇排氣口與內外筒之間相通,散熱器可散發掉由電子制冷元件外表面放出的熱量;所述冷凝管內壁設置的許多翅片呈圓環狀,翅片與管壁形成向下的傾斜角,以增加冷凝管內的冷凝面積,提高冷卻效率。通常電子制冷元件冷熱端的溫差可以達到40?65度之間,如果通過主動散熱的方式來降低熱端溫度,那冷端溫度也會相應的下降,從而達到更低的溫度;根據餾分的冷凝溫度通過對電子冷凝器中電子制冷元件輸入電流的調整,可實現高精度冷凝溫度的控制。
[0010]進行冷凝工作時,將電子冷凝器安裝在所需冷凝的實驗裝置上,接通散熱風扇和電子制冷元件直流電源,電子冷凝器開始工作,電子制冷元件內表面吸收熱量成為冷端溫度降低,同時傳導于冷凝管使其溫度降低,外表面放出熱量成為熱端溫度升高;與此同時,散熱風扇將氣流導入筒狀氣流散熱器,氣流通過散熱器內表面的許多小孔將電子制冷元件外表面放出的熱量導出;由于散熱器內表面的小孔呈向上的傾斜角,使得散熱器內表面與電子制冷元件外表面之間形成自下而上的氣流,這樣就在散熱器內表面與電子制冷元件外表面之間的下端產生負壓,又可使氣流不斷吸入,增強了散熱效果。實驗裝置在進行蒸餾或回流過程中,實驗物質在反應器中被加熱,產生的熱蒸氣進入電子冷凝器的冷凝管內與管壁及翅片接觸產生冷凝,熱端的熱量不斷被散熱器導出,使電子制冷元件冷端持續保持低溫狀態,被冷凝的餾分不斷餾出或回流。
[0011]本發明帶