无冷却水外冷式电子冷凝蒸馏水器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及化学、化工、制药、食品、环境等行业的科研院所、高等院校、企业研发机构；具体属于实验仪器和设备技术制造领域，尤其涉及一种代替水冷式冷凝的无冷却水外冷式电子冷凝蒸馏水器。
【背景技术】
[0002]长期以来，全社会都在大力倡导节约用水，在工业、农业、服务业、日常生活等方面的节约用水设施，都采取了积极有效的节水方法及手段，并取得了明显的效果。然而，对于科研院所、学校实验室等研究教育机构、或自身从事节水研究的科研部门，对实验研究用水的浪费却置若罔闻，没有引起社会及研究人员足够的重视。在进行科学研究、实验教学、产品研发等都需要制备蒸馏水，目前普遍使用的蒸馏水器都是将自来水直接通入蒸馏水器的冷凝管进行冷却，造成了自来水的大量排放，浪费了许多珍贵的洁净水；以每台蒸馏水器每小时产1.6升蒸馏水，经实测每分钟需2升冷凝自来水的流量计算，就要消耗掉120升冷却用自来水，制备一桶20升蒸馏水则需耗费1.5吨的洁净自来水。因此，在水资源危机的当今，科学研究、教育行业节约用水应当成为科研人员、教育工作者及全社会非常值得关注的问题。
[0003]电子制冷又称半导体制冷，或者热电制冷、温差电制冷，是从50年代发展起来的一门介于制冷技术和半导体技术边缘的学科，它利用特种半导体材料构成的P-N结，形成热电偶对，产生珀尔帖效应，即通过直流电制冷的一种新型制冷方法，与压缩式制冷和吸收式制冷并称为世界三大制冷方式。如今技术的发展使电子制冷的优势逐步显现出来。电子制冷是一种固体制冷方式，它是靠空穴和电子在运动中直接传递热量来实现的。与压缩机制冷系统相比，没有机械转动部分，无需制冷剂，无噪声，无污染，可靠性高，寿命长，易于恒温控制等等。现在电子制冷技术已在军事、科学、航空航天、工业、农业、医疗卫生、生化和日常生活用品等许多领域得到较广泛的应用，特别是随着我国经济建设的快速发展以及对环境保护越来越高的要求，逐步禁止污染大气、破坏臭氧层的氟利昂作为制冷剂，电子制冷技术更呈现出诱人的前景；电子制冷，是当之无愧的21世纪新的绿色“冷源”。CN 101862689B发明专利公开了一种无冷却水直冷式电子冷凝器实验装置，它是通过电子制冷元件冷端吸收热量传导于冷凝管空间内部的集冷器上，使体系内冷凝温度降低，属于内冷式电子冷凝器；然而冷凝管外部接触的室温环境则还会对冷凝管内部的降温有一定的抵消作用，而且在电子制冷元件冷端向集冷器传导过程中也会造成冷却温度的损失，使电子冷凝器的制冷效果尚没有得到有效的发挥，并且内冷式电子冷凝器结构比较复杂，不易制造加工。
【发明内容】
[0004]本实用新型为了解决目前蒸馏水器水冷式冷凝浪费自来水的问题，消除内置电子冷凝器受环境温度和传导过程对冷却效果产生的影响，提供了一种可以使冷凝管外部与环境温度隔离、增大冷却面积使冷凝效率提高，结构简单的无冷却水外冷式电子冷凝蒸馏水器，可以从根本上解决目前蒸馏水器的节水问题，并提高蒸馏水器的蒸馏效率。
[0005]为了解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的:
[0006]—种无冷却水外冷式电子冷凝蒸馏水器，主要包括电子冷凝器、蒸馏水器主机；所述电子冷凝器由电子制冷元件、气流散热器、冷凝管组成，所述电子制冷元件呈圆筒状结构，冷凝管可插在圆筒形电子制冷元件内，电子制冷元件内表面与冷凝管外表面相互接触；所述气流散热器呈圆筒状结构，圆筒形电子制冷元件可插在圆筒形气流散热器内，圆筒形气流散热器内表面与圆筒形电子制冷元件外表面之间保留一定间隔；所述冷凝管内壁设置了许多翅片。
[0007]本实用新型的技术问题还由如下方案来实现:
[0008]所述圆筒状电子制冷元件可以是整体圆筒结构，也可以由两个半圆形结构组合成圆筒；所述圆筒形气流散热器由内外两个圆筒连接成双层圆筒结构，内外筒之间保留一定间隔；内筒壁上开有许多与筒壁呈向上倾斜角度的小孔，外筒壁一侧装有散热风扇，风扇排气口与内外筒之间相通，散热器用来散发由电子制冷元件外表面放出的热量；所述冷凝管内壁设置的许多翅片呈圆环状，翅片与管壁呈向下的倾斜角，以增加冷凝管内的冷却面积。通常电子制冷元件冷热端的温差可以达到40?65度之间，如果通过主动散热的方式来降低热端温度，那冷端温度也会相应的下降，从而达到更低的温度。
[0009]制备蒸馏水时，接通散热风扇和电子制冷元件直流电源，电子冷凝器开始工作，电子制冷元件内表面吸收热量成为冷端温度降低，同时传导于冷凝管使其温度降低，外表面放出热量成为热端温度升高；与此同时，散热风扇将气流导入筒形气流散热器，气流通过散热器内表面的许多小孔将电子制冷元件外表面放出的热量导出；由于散热器内表面的小孔呈向上的倾斜角，使得散热器内表面与电子制冷元件外表面之间形成自下而上的气流，这样就在散热器内表面与电子制冷元件外表面之间的下端产生负压，又可使气流不断吸入，增强了散热效果。蒸馏水制备中，通过控制蒸馏水器内的水位，即可使不断蒸发的水蒸汽进入电子冷凝器的冷凝管内与管壁及翅片接触产生冷凝，热端的热量不断被散热器导出，使电子制冷元件冷端持续保持低温状态，被冷凝的蒸馏水则不断从冷凝管出水口流出。
[0010]本实用新型带来的有益效果是:
[0011 ] 1.实现了蒸馏水器的无冷却水冷凝，节约了大量的洁净自来水。
[0012]2.使冷凝管外部与环境温度隔离、冷却面积增大使冷凝效率得到提高。
[0013]3.比水冷式冷凝器的冷凝温度更低，加快了冷凝速度。
[0014]4.电子冷凝器结构简单，容易加工制造，易于普及推广，对建设节水型社会具有重大意义。
【附图说明】
[0015]图1为平板型电子制冷元件结构及工作原理示意图。
[0016]图2为圆筒形电子制冷元件结构及工作原理示意图。
[0017]图3为无冷却水外冷式电子冷凝蒸馏水器结构示意图。
[0018]图4为两个半圆形电子制冷元件结构示意图。
[0019]图5为冷凝管结构示意图。
[0020]图6为圆筒形散热器结构示意图。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图与【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细描述:
[0022]平板型、圆筒形电子制冷元件结构及工作原理如图1、图2所示，1-U2-1为绝缘陶瓷，1-2,2-2为金属导体，1-3,2-3为N型及P型半导体，1-4,2-4为直流电源。将直流电源通入电子制冷元件后，即刻产生能量的转移，电流由N型元件流向P型元件的接头吸收热量，1-A、2-A面成为冷端温度降低；由P型元件流向N型元件的接头释放热量，1-B、2-B面成为热端温度升高。通常电子制冷元件冷热端的温差可以达到40?65度之间，如果通过主动散热的方式来降低热端温度，那冷端温度也会相应的下降，从而达到更低的温度。
[0023]本实用新型的无冷却水外冷式电子冷凝蒸馏水器结构、半圆形电子制冷元件结构、冷凝管结构、圆筒形散热器结构如3图、图4、图5、图6所示，其中的电子制冷元件3-1呈圆筒形结构，冷凝管3-3插于圆筒形的电子制冷元件内，电子制冷元件内表面3-1-A与冷凝管外表面相互接触，电子制冷元件工作时圆筒内表面3-1-A吸收热量温度降低，圆筒外表面3-1-B放出热量温度升高；其中的气流散热器3-2亦呈圆筒形结构，套在电子制冷元件3-1外部，气流散热器的内外筒之间留有一定间隔，外筒壁一侧装有散热风扇3-2-1，风扇排气口与筒内部相通；内筒壁上开有许多与筒壁呈一定倾斜角度的小孔3-2-2，气流散热器与电子制冷元件之间留有一定的空隙3-4，使小孔流出的气流可以从中通过；冷凝管3-3内壁设置的翅片3-3-1增加了冷凝管内的冷却面积。
[0024]制备蒸馏水时，接通散热风扇3-2-1和电子制冷元件3-1直流电源，电子冷凝器开始工作，电子制冷元件内表面3-1-A吸收热量成为冷端温度降低，同时传导于冷凝管3-3使其温度降低，外表面3-1-B放出热量成为热端温度升高；与此同时，散热风扇3-2-1将气流3-5导入筒形气流散热器3-2内，气流通过散热器内表面的许多小孔3-2-2流出，将电子制冷元件外表面3-1-B放出的热量导出；由于散热器内表面的小孔呈向上的倾斜角，使得散热器内表面与电子制冷元件外表面之间形成自下而上的气流3-6，与此同时在散热器与电子制冷元件之间的下端空间产生负压，又可使气流3-7不断吸入，增强了散热效果。蒸馏水制备中，通过控制蒸馏水器3-8内的水位，即可使不断蒸发的水蒸汽进入电子冷凝器的冷凝管3-3与管壁及翅片3-3-1相接触产生冷凝，热端的热量不断被散热器导出，使电子制冷元件冷端持续保持低温状态，被冷凝的蒸馏水则不断从冷凝管出水口 3-3-2流出。由于冷凝温度更低，冷凝效率得到提高；可替代水冷式冷凝器，实现了蒸馏水器的无冷却水冷凝，节约了宝贵的水资源。
【主权项】
1.一种无冷却水外冷式电子冷凝蒸馏水器，主要包括电子冷凝器、蒸馏水器主机；其特征是:所述电子冷凝器由电子制冷元件、气流散热器、冷凝管组成，所述电子制冷元件呈圆筒状结构，冷凝管可插在圆筒状电子制冷元件内，电子制冷元件内表面与冷凝管外表面相互接触；所述气流散热器呈圆筒状结构，圆筒状电子制冷元件可插在圆筒状气流散热器内，圆筒状气流散热器内表面与圆筒状电子制冷元件外表面之间保留一定间隔；所述冷凝管内壁设置了许多翅片。2.根据权利要求1所述一种无冷却水外冷式电子冷凝蒸馏水器，其特征是:所述圆筒状电子制冷元件可以是整体圆筒结构，也可以由两个半圆形结构组合成圆筒。3.根据权利要求1所述一种无冷却水外冷式电子冷凝蒸馏水器，其特征是:所述圆筒状气流散热器由内外两个圆筒连接成双层圆筒结构，内外筒之间保留一定间隔；内筒壁上开有许多与筒壁呈向上倾斜角度的小孔，外筒壁一侧装有散热风扇，风扇排气口与内外筒之间相通。4.根据权利要求1所述一种无冷却水外冷式电子冷凝蒸馏水器，其特征是:所述冷凝管内壁设置的许多翅片呈圆环状，翅片与管壁呈向下的倾斜角。
【专利摘要】本实用新型公开了一种无冷却水外冷式电子冷凝蒸馏水器；解决了目前蒸馏水器浪费大量自来水的问题，由于使冷凝管外部与环境温度隔离、冷却面积增大使蒸馏水器的蒸馏效率显著提高；本实用新型主要包括电子冷凝器、蒸馏水器主机，其中的电子冷凝器由圆筒形电子制冷元件、圆筒形气流散热器、翅片冷凝管组成；工作时，电子制冷元件冷端吸收冷凝管内的热量温度降低，使水蒸汽产生冷凝，电子制冷元件热端放出热量被散热器的气流导出，使电子制冷元件冷端持续保持低温状态，被冷凝的蒸馏水则不断从冷凝管出水口流出；替代水冷式冷凝器实现了蒸馏水器无冷却水冷凝；电子冷凝器结构简单，容易加工制造，易于普及推广，对建设节水型社会具有重大意义。
【IPC分类】B01D3/00, C02F1/04
【公开号】CN204815725
【申请号】CN201520426070
【发明人】李景峰
【申请人】李景峰, 内蒙古师范大学
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年6月14日