逆流式回流冷凝管的研制与测试-大学化学.PDF

第 24卷 　第 4 期 大 学 化 学 2009年 8月 逆流式回流冷凝管的研制与测试 1 1 2 杨晓东 　 肖珊美 　 朱妙琴 (1 2 ) 金华职业技术学院　浙江金华 32 1007; 　 浙江教育学院　浙江杭州 310012 　摘要 　研制了一种逆流式回流冷凝管 。分别以乙醚 、乙醇 、蒸馏水 、环己醇 、乙二醇作为工作 流体 , 以自来水作为冷却剂 ,测试其热交换效率 。与 目前通用的并流式冷凝管比较 ,逆流式回流冷 凝管具有热交换效率高 、节水 、被冷却流体损失少 、乳胶管不易老化等优点 。 　　冷凝管是蒸馏和回流实验中不可缺少的仪器 。冷凝管的冷却效率主要取决于热交换面积 的最大化和热交换效率的最大化 。按照热传导的理论 ,在热交换面积一定时 ,冷凝管中被冷却 的流体和冷却剂之间逆流走向时比并流走向时热传导效率更高 ,冷却效果更好 [ 1 ] 。目前通用 的冷凝管在蒸馏装置中两种流体间为逆流走向 ,热传导效率高 ,被冷却的流体损失少 ;而在回 流装置中两种流体间为并流走向 ,热传导效率低 ,被冷却的流体损失多 。造成这种缺陷的原因 是 目前使用的冷凝管用于回流装置时无法兼顾热交换面积的最大化和现有面积条件下热传导 效率的最大化两方面的问题 。如果冷却水下进上出 ,虽然可以使冷却水充满外管而保证热交 换面积的最大化 ,但由于两种流体之间形成并流关系而不能保证在现有面积条件下热交换效 率的最大化 ;如果冷却水上进下出 ,虽然由于两种流体之间形成逆流关系而保证了在现有面积 条件下热交换效率的最大化 ,但是操作上却很难使冷却水充满外管而保证热交换面积的最大 化 。 　　我们设计了专门用于回流装置的逆流式回流冷凝管 ,并已获得国家发明专利 。本文分别 以乙醚 、乙醇 、蒸馏水 、环己醇 、乙二醇作为工作流体 , 以自来水作为冷却剂 ,对逆流式回流冷凝 管和 目前通用的并流式回流冷凝管的热交换效果进行了比较 。 1　仪器和试剂 1. 1　逆流式回流冷凝管的结构和使用方法 　　逆流式回流冷凝管结构见图 1。 ( ) ( ) ( ) ( ) 　　使用时 ,冷却水从进水口 1 进入 ,充满外管 3 后从出水口 6 流出。先转动活塞 4 开 ( ) ( ) ( ) ( ) 启阀门 5 ,将外管上部空气从排气管 8 排出。再转动活塞 4 关闭阀门 5 ,使冷却水从上 ( ) ( ) 到下流经外管后从排水管 9 流到出水 口 6 流出。这样 ,不但可以保证外管始终充满冷却 ( ) 水 ,而且可以保证冷却水与内管 2 被冷却流体之间形成逆流关系 ,从而保证热交换面积的最 大化和现有面积条件下热传导效率的最大化 。 1. 2　实验仪器 ( ) 　　普通球形冷凝管 d = 24mm , 300mL ,江苏省申海玻璃仪器公司 , 自行设计并由同一型号 5 1 图 1　逆流式回流冷凝管的结构示意图 1 进水口; 2 内管 ; 3 外管 ; 4 活塞 ; 5 阀门; 6 出水口; 7 活塞的通孔 ; 8 排气管 ; 9 排水管 。 ( ) 普通球形冷凝