Лабораторный дистиллятор Советский патент 1980 года по МПК B01D3/32 

(54) ЛАБОРАТОРНЫЙ ДИСТИЛЛЯТОР

1

Изобретение относится к лабораторному оборудованию, а именно, к аппаратам, используемым для получения дистиллированной воды, и может найти широкое применение в химической, пищевой, фармацевтической и других отраслях промышленности.

Известен лабораторный дистиллятор, включающий кипятильник, электронагреватели, установленный над кипятильником брызгоуловитель, последовательно соединенные с кипятильником основной и дополнительный холодильники со штуцерами входа и выхода пара и охлаждающей воды, и регулятор подачи воды, соединенный с дополнительным холодильником 1.

Недостатком известного дистиллятора является, прежде всего, то, что он слишком неэкономно расходует электроэнергию на нагрев и испарение воды.

Происходит это потому, что, во-первых, в аппаратах подобных описанному выше обычно используют электронагреватели погружного типа с закрытыми спиралями, коэффициент полезного действия которых не слишком высок, во-вторых, потому, что неполностью используют тепло, выделяющееся

при конденсации пара в холодильниках, так как оно идет на нагрев всей массы охлаждающей воды, нагреваемой незначительно (45 50°С), из которой в кипятильник подают только небольшую часть.

,Кроме того, известный дистиллятор имеет слишком большой расход охлаждающей воды из-за плохого теплообмена в холодильниках, который является результатом несовершенства конструкции последних. И, наконец, из-за большого объема кипятильника по отношению к нагревателю, дистиллятор имеет значительную длительность выхода в режим, т. е. нагрев воды до кипения занимает много времени (до 30 мин) Все эти недостатки отрицательно влияют на производительность аппарата и значи15тельно снижают его коэффициент полезного действия.

Цель изобретения - повышение коэффициента полезного действия дистиллятора. Для достижения указанной цели дистиллятор снабжен размещенными в кипятильнике стеклянными трубками с открытыми концами, в которых расположены электронагреватели, и трубкой, соединяющей штуцер выхода воды основного холодильника

СО штуцером входа воды дополнительного холодильника и регулятором подачи воды, а штуцер выхода воды дополнительного холодильника размещен над устройством для входа воды в кипятильник. Дополнительно холодильники выполнены змеевиковыми и снабжеными центральной нисходящей трубой, сечение которой в 3-5 раз больше сечения змеевиков, а электронагреватели выполнены в виде открытых спиралей из высокоомной проволоки.

На чертеже изображен продольный разрез дистиллятора, общий вид. : Лабораторный дистиллятор состоит из кипятильника 1, в котором установлены стеклянные трубки 2, открытые с обоих концов с помещенными в них электронагревателями 3. Кипятильник 1 сбоку имеет сливное устройство 4.

Верхняя часть стеклянных трубок 2 помещена в брызгоуловитель 5, который своей Нижней частью установлен в кипятильнике 1 и в верхней части имеет гидравлический затвор, позволяющий соединять брызгоуловитель 5 с дополнительным холодильником 6, имеющим змеевик 7 и нисходящую трубку 8, переходящую в выходной штуцер 9, свободный конец которого расположен над верх ней открытой частью кипятильника 1, являющейся устройством для входа воды.

Дополнительный холодильник 6 соединен в нижней части с основным холодильником 10, имеющим змеевик 11, началом которого ;является входной штуцер 12, центральную нисходящую трубку 13, заканчиваюпдуюся выходным штуцером 14, и сливную трубку 15, соединенную с приемным сосудом 16. Выходной штуцер 14 соединен с соединительной трубкой 17, один отвод которой соединен гибким шлангом с входным штуцером 18 дополнительного холодильника 6, а другой - с регулятором 19 подачи воды в дополнительный холодильник 6.

Дистиллятор работает следующим образом.

Электронагреватель 3 нагревает воду в стеклянной трубке 2, образуя паровоздушную смесь, которая имеет меньшую плотность, чем вода, и потому выбрасывается через верхнее отверстие стеклянной трубки 2 в брызгоуловитель 5, где происходит отделение пара от воды, вода стекает обратно в кипятильник 1 и затем в стеклянную трубку 2 через ее нижнее отверстие, а пар поднимается вверх и поступает в дополнительный холодильник 6 и затем в основной холодильник 10, откуда дистиллят через сливную трубку 15 поступает в приемный сосуд 16.

Вода для конденсации пара и заполнения кипятильника подается в дистиллятор через входной щтуцер 12 основного холодильника 10, проходит по змеевику 11, затем по центральной нисходящей трубке 13 поступает в соединительную трубку 17,

где распределяется на два потока: в дополнительный холодильник 6 и регулятор 19 подачи воды в дополнительный холодильник. Поток воды в дополнительном холодильнике 6 поднимается по змеевику 7, затем

стекает по нисходящей трубке 8 через выходной штуцер 9 в кипятильник 1.

Количество воды, подаваемой в дополнительный холодильник 6, равно количеству испаряющейся воды, что достигается с помощью регулятора 19 подачи воды в дополнительный холодильник 6.

При прохождении воды через холодильники охлаждающая вода идет сначала по змеевикам, полностью заполняя их объем, а затем поступает в нисходящие трубки, сечение которых в 3-5 раз больше сечения трубок змеевиков (например, сечение трубки змеевика 1 см2, а сечение нисходящей трубки 4 см). Поэтому вода заполняет нисходящую трубку неполностью и стекает в ней отдельными беспорядочными струйO ками, интенсивно перемешиваясь, что способствует улучшению теплообмена между паром и охлаждающей водой.

Результатом этого является то, что охлаждающая вода в дополнительном холо, дильнике успевает нагреваться до 98-100°С и при этой температуре сливается в кипятильник.

Предлагаемая конструкция дистиллятора обеспечивает более экономичное использование электроэнергии и охлаждающей воды, т. е. более высокий коэффициент полезного действия.

Экономия электроэнергии, необходимой на нагрев и испарение воды, происходит благодаря подаче в кипятильник воды, доведенной до температуры кипения исключительно за счет рационального использования тепла, выделяемого паром при его конденсации, так что для этого уже не используется электроэнергия. При этом экономится 10-13% потребляемой электроэнергии. Экономия электроэнергии происходит также за счет того, что электронагреватель выполнен в виде открытой спира.ти и помещен непосредственно в нагреваемую воду, поэтому потери тепла от электронагревателя в окружаемую среду - минимальные и коэффициент полезного действия такого нагревателя доходит до 95% (против 85% у закрытых нагревателей погруженого типа и 75% нагревателей наружного типа).

0 Поскольку электронагреватель выполнен в виде открытой спирали, помещенной свободно в воду, она соверщает, как пружина, колебательные движения вдоль своей оси при кипении воды в стеклянных трубках. При этом увеличивается контакт спирали с

водой, что улучшает теплообмен.

Общая экономия электроэнергии в предлагаемом дистилляторе равна 20-22%.

Коэффициент полезного, действия повыщается также за счет экономии расхода охлаждающей воды. Применение в холодильнике комбинации змеевика и нисходящей трубки большего сечения имеет два положительных качества: во-первых, такой холодильник обладает при небольших размерах самого холодильника большей поверхностью теплообмена за счет большой длины трубки змеевика, которая к тому же увеличивает время контакта охлаждающей воды с охлаждаемым паром, т. е. способствует большему отбору тепла единицей охлаждающей воды; во-вторых, этому же способствует и интенсивное перемешивание воды в нисходящей трубке, так как тепло от пара передается не только тонкому слою воды, прилегающему к стенке трубки, а в теплообмен вступают все новые порции воды, т. е. в конечном итоге - вся вода. За счет всего этого для нормальной работы дистиллятора необходимо значительно меньшее количество охлаждающей воды, а именно, в 2-3 раза меньше, чем в обычных лабораторных стеклянных дистилляторах такой же производительности (в предлагаемом дистилляторе удельный расход охлаждаюшей воды 10-12 л/л, в обычных дисти«аляторах - 20-30 л/л). Формула изобретения 1. Лабораторный дистиллятор, включающий кипятильник с устройством для входа ВОДЫ, электронагреватели, установленный над кипятильником брызгоуловитель, последовательно соединенные с кипятильником основной и дополнительный холодильники со штуцерами входа и выхода пара и охлаждающей воды, и регулятор подачи воды, соединенный с дополнительным холодильником, отличающийся тем, что, с целью повышения коэффициента полезного действия, он снабжен размещенными в кипятильнике стеклянными трубками с открытыми концами, в которых расположены электронагреватели, и трубкой, соединяющей щтуцер выхода воды основного холодильника со штуцером входа воды дополнительного холодильника и регулятором подачи воды, а штуцер выхода воды дополнительного холодильника размещен над устройством для входа воды в кипятильник. 2.Дистиллятор по п. 1, отличающийся тем, что холодильники выполнены змеевиковыми и снабжены центральной нисходящей трубой, сечение которой в 3-5 раз больше сечения з.меевиков. 3.Дистиллятор по п. 1, отличающийся тем, что электронагреватели выполнены в виде открытых спиралей из высокоомной проволоки. Истсчники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 167674, кл. G 01 N 25/14, 1965 (прототип).