本实用新型专利技术公开了一种热管半导体制冷直冷式无水冷凝器及实验装置，包括蒸馏瓶、反应瓶、冷凝器、接收瓶、接液管、搅拌器等。由筒形半导体制冷元件、热管、散热器、散热风扇、聚四氟乙烯塞、玻璃套管、冷凝器直流电源与配套冷凝管组合构成热管半导体制冷冷凝器，由热管半导体制冷冷凝器与实验仪器装置构成直冷式无水冷凝实验装置，以热管半导体制冷冷凝器代替水冷式冷凝器，直接对实验装置进行冷却；通过对冷凝器输入电流的控制，可实现高精度冷凝温度的控制；热管半导体制冷冷凝器结构简单、制造成本低，易于普及推广。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及化学、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，尤其涉及一种热管半导体制冷直冷式 无水冷凝器及实验装置。
技术介绍
如何从长期困扰我国社会经济发展的水资源匮乏状况中找出一条合理、可行又可 产生积极效果的解决水资源问题的出路，已是当前亟待研究解决的重要课题。因其水资源 的有限，故必须科学合理地用水，各行各业都在探索各种节水措施。减少水的使用量是最传 统也是最有效的一种节水途径。随着科技进步和社会的不断发展，这种节水技术也在不断 改进、提高，对此，各国都积累了较多的经验和做法，在工业用水中方面，已推广蒸汽冷凝回 用、间接冷却水循环利用、污水处理回用等节水技术；在农业灌溉节水技术的应用，世界农 业灌溉节水技术经过了地面灌溉、喷灌、微灌(滴灌及微喷灌)及渗灌等发展过程，目前已 达到较高的技术水平；在城市建筑及生活用水方面，大力推广中水回用技术、防渗漏技术及 节水型器具、卫生洁具，提高用水重复利用率。然而，对于科研院所、学校、企业实验室等机构实验用水的浪费却无人问津，没有 引起社会足够的重视。实验室在进行科学研究、实验教学、新产品研发、蒸馏水制备等需要 冷却水的实验中，普遍使用自来水直接通入实验装置，实验过程中自来水大量排放，白白浪 费了许多珍贵的洁净水。因此，科学研究、教育、研发机构节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。许多科学研究及实验内容使用实验仪器进行实验时，样品的合成、分离、浓缩普遍 要涉及到蒸馏、回馏方法，这就需要用冷却水对冷凝器进行冷却，一般都是直接将自来水通 入到仪器的冷凝器上，自来水进入冷凝器使冷凝器温度降低，自来水吸收热量后从冷凝器 排出直接放掉，造成水资源的严重浪费。以有机化学实验中的蒸馏实验为例，满足最低冷却 温度要求时，冷却水的流速大约为每分钟2升，一套实验装置把自来水作为废水排放的水 量为每小时120升，每组实验学生人数30名，就要用30套实验装置，每完成一个有机实验 的平均时间约为6小时，那么完成一个实验，就平均排放了 21. 6吨洁净自来水。而这只是 一所院校一个实验室中一个实验项目的用量，如果以全国院校、实验室、实验项目的数量来 统计将是一个十分惊人的数字。除此之外，全国从事科学研究实验教学的科研院所及院校 实验用蒸馏水配置了不少制备蒸馏水设备，每小时产1. 6升蒸馏水，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吨洁净自来水，另外还要耗费37. 5度电能；由 此可以看出每升蒸馏水的制作成本。并且有时遇到突然停水时，必须立即停止实验，给正常 的科学研究及实验教学带来极大的不便。目前用于实验室的循环水装置也有多种，普遍使 用的是不带制冷系统的循环水泵，但使用一段时间后水温逐渐升高，失去冷却效果；有带压 缩机制冷系统的循环水机，但这类循环水冷却设备耗电量大，价格高，虽然冷却效果好，但 实验运行成本高，难以在科学研究、实验教学中得到广泛的普及和推广。热管又名热导管或超导管。热管技术是1963年美国LosAlamos国家实验室的 G. M. Grover专利技术的一种称为“热管”的传热元件，它充分利用了热传导原理与致冷介质的快 速热传递性质，透过热管将发热物体的热量迅速传递到热源外，其导热能力超过任何已知 金属的导热能力。在上个世纪70年代后，热管才由理论阶段进入应用阶段，但由于技术的 不成熟以及高昂的成本，当时使用范围仅仅限制在航天、核电等高端
当时在太空 中运行的航天器由于其面向太阳和背向太阳的部件温差太大，导致其无法正常工作且容易 损坏，利用热管技术使其达到热平衡良好地解决了这个问题。进入80年代后，随着技术的 不断完善及成本的降低，热管技术开始广泛的进入大专院校、科研院所、民用工业、大型工 业设备以及生产上。热管(heat tube)，按较精确的定义，应称之谓“封闭两相传热系统”，即在一个封 闭的体系内，依靠流体的相态变化(液相变为汽相或汽相变为液相)来传递热量的装置。 众所周知，当某种介质由液相变为汽相(如水蒸发或沸腾)时，会吸收热量；而当介质由汽 相变为液相(如蒸汽的凝结)时，会放出热量。将这两种过程巧妙地结合在一起，并置于封 闭的容器内，就构成了一个先进的传热元件——热管了。热管的典型结构是由一个园筒状 的容器，内部衬以多孔性的材料，将容器内部抽成某种程度的真空，然后注入一定量的液体 (介质)并将容器密封起来。目前热管技术被广泛应用在宇航、军工、石油、化工、冶金、机 械、电力、电子、煤炭、铁路、通讯、纺织、家电、IT产品等领域。半导体制冷又称电子制冷，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。如今技术的发展使半导体制冷的优势逐步显现出来。半 导体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，而 且可电流反向加热，易于恒温控制等等。现在半导体制冷技术已在军事、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，半导体制冷技术更呈现出诱人的前景。半导体制冷是当之无愧的21世 纪新的绿色“冷源”。
技术实现思路
本技术的目的在于有效利用热管快速传递热量及半导体制冷技术的功能与 特征，提供一种无需冷却水冷凝既可进行蒸馏、回馏实验和蒸馏水生产的热管半导体制冷 直冷式无水冷凝器及实验装置；该热管半导体制冷冷凝器无污染、无噪声、无需冷却介质， 可以满足需要冷凝实验装置的冷却；并能够彻底解决自来水资源浪费、保障实验顺利进行 等问题；装置结构简单，易于广泛普及和推广，对建设节水型社会具有重大意义。为了解决上述技术问题，本技术是通过以下技术方案实现的一种热管半导体制冷直冷式无水冷凝器及实验装置，主要包括蒸馏瓶、反应瓶、冷 凝器、接收瓶、接液管、搅拌器等。由筒形半导体制冷元件、热管、散热器、散热风扇、聚四氟 乙烯塞、玻璃套管、冷凝器直流电源与配套冷凝管组合构成热管半导体制冷冷凝器，由热管半导体制冷冷凝器与实验仪器装置构成直冷式无水冷凝实验装置，以热管半导体制冷冷凝 器代替水冷式冷凝器，直接对实验装置进行冷却。本技术的技术问题还由如下方案来实现所述热管半导体制冷冷凝器中聚四氟乙烯塞与配套冷凝管的上口密切配合，配套 冷凝管的下口与侧管口可与实验仪器装置的标准口玻璃仪器配套连接；配套冷凝管可以无 下口 ；可以有一个以上侧管，其管口方向可以与冷凝管上口一致、相反或垂直。所述热管半 导体制冷冷凝器中聚四氟乙烯塞的一端连接一个平面矩形座，二者为一体结构；聚四氟乙 烯塞的圆心处及平面矩形座中心处开有可供热管穿过的圆孔，平面矩形座的四角开有小孔 供装配螺丝装配用。所述热管半导体制冷冷凝器中的玻璃套管为一端本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种热管半导体制冷直冷式无水冷凝器及实验装置，主要包括蒸馏瓶、反应瓶、冷凝器、接收瓶、接液管、搅拌器，其特征是：由筒形半导体制冷元件、热管、散热器、散热风扇、聚四氟乙烯塞、玻璃套管、冷凝器直流电源与配套冷凝管组合构成热管半导体制冷冷凝器，由热管半导体制冷冷凝器与实验仪器装置构成直冷式无水冷凝实验装置，以热管半导体制冷冷凝器代替水冷式冷凝器，直接对实验装置进行冷却。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李景峰，
申请(专利权)人：李景峰，内蒙古师范大学，
类型：实用新型
国别省市：15
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