*CN102974419A*
(10)申请公布号 CN 102974419 A(43)申请公布日 2013.03.20
(12)发明专利申请
(21)申请号 201210429578.X(22)申请日 2012.10.31
(71)申请人山西大学
地址030006 山西省太原市小店区坞城路
92号(72)发明人李广科 师帅 郑焘
(74)专利代理机构山西五维专利事务所(有限
公司) 14105
代理人杨耀田(51)Int.Cl.
B01L 7/00(2006.01)
权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 1 页权利要求书1页 说明书5页 附图1页
(54)发明名称
一种小型实验室循环冷却设备(57)摘要
一种小型实验室循环冷却设备，主要由潜水泵、气泵、储水池、布气装置、穿孔板、调节池、布水系统、填料等组成。该设备冷却过程主要采用两种方式：自然通风冷却和鼓风强化冷却。当热水水温与外界温差小于设定值时，采用自然通风冷却，当温差过大时鼓风强化冷却自动启动，从而保证冷却出水合乎实验要求。该设备水资源消耗少，冷却效果好，体积小，便于携带，结构简单，拆装方便，可用于野外作业，易于广泛推广。
CN 102974419 ACN 102974419 A
权 利 要 求 书
1/1页
1.一种小型实验室循环冷却设备，其特征在于包括箱体（3），所述箱体（3）由穿孔板（5）分为上下两部分，上部装有填料（8），填料上方设有布水装置（7），布水装置（7）和调节池（6）中的布水水泵（9）连接；下部用于储放冷却水，水面上方设有布气装置（4），布气装置（4）与气泵（2）连接。
2.如权利要求1所述的一种小型实验室循环冷却设备，其特征在于，所述的填料（8）为鲍尔环。
3.如权利要求1所述的一种小型实验室循环冷却设备，其特征在于，所述的布气装置（4）为穿孔管。
4.如权利要求1所述的一种小型实验室循环冷却设备，其特征在于，所述的布水装置（7）为穿孔管或蘑菇头。
2
CN 102974419 A
说 明 书
一种小型实验室循环冷却设备
1/5页
技术领域
[0001]
本发明涉及一种实验室冷却设备，具体属于一种小型实验室循环冷却设备。
背景技术
环境类实验室经常需要测定化学需氧量（CODCr）、氨氮、挥发酚等项目，测定过程中
要对废水进行加热回流或蒸馏预处理，因此冷却装置是必不可少的。[0003] 目前高校实验室常用的冷却装置是自来水直流冷却系统，这种冷却方式造成了水资源的极大浪费。例如，重铬酸钾法测定CODCr时，测定一个水样（2个空白加2个平行样品为一组）加热回流2小时，整个实验过程冷却需要的自来水约为120-200升。同样，氨氮、挥发酚等其它项目的测定也都需要加热回流，每年实验室测定一个指标用于冷却的自来水在数十吨以上。[0004] 此外，某些边远地区水资源缺乏且供水不连续、不稳定，甚至有时野外作业时无现成水源，因此设计开发一个小型实验室循环冷却设备是必不可少的。
[0002]
发明内容
[0005] 本发明的目的是提供一种适用于实验室的小型循环冷却设备，该设备水资源消耗少，冷却效果好，体积小，便于携带，结构简单，拆装方便，可用于野外作业，易于广泛推广。[0006] 本发明的目的是这样实现的：该设备主要由循环潜水泵1、气泵2、箱体3、布气装置4、穿孔板5、调节池6、布水装置7、填料8、布水水泵9组成。所述的箱体3由穿孔板5分为上下两部分，上部装有填料8用于冷却，填料上方设有布水装置7，布水装置7和调节池6中的布水水泵9连接；下部作为储水池用于储放冷却水，水面上方设有布气装置4，布气装置4与气泵2连接。
[0007] 所述的布气装置4为穿孔管；所述的布水装置7为穿孔管或蘑菇头等。[0008] 工作原理：首先冷却水经循环潜水泵对实验加热回流装置进行冷却，产生的热水通过布水装置喷洒在由穿孔板支撑的填料上形成水膜。当水温与外界温差小于设定值时，经过填料的水直接进入储水池。当水温与外界温差大于设定值时，通过温控开关启动气泵，此时空气由气泵经布气装置、穿孔板与水膜充分接触，对热水进行强化冷却，冷却后的水进入储水池循环使用。
[0009] 与现有技术相比本发明具有如下优点和效果：[0010] 实验结果表明，与自来水直流冷却系统相比，在鼓风强化冷却条件下，工作2小时测定系统节水率最高可达97.7%，冷却效率最高可达98.4%。[0011] 冷却后的水循环使用，可大大节约水资源。[0012] 该设备体积小、结构简单、拆装方便，既可用于实验室使用，也可用于野外作业。
[0013]
该设备冷却效果好，节水效果明显，易于广泛推广。
附图说明
3
CN 102974419 A[0014]
说 明 书
2/5页
图1：实验室小型循环冷却设备结构示意图
[0015] 图中：1-循环潜水泵、2-气泵、3-箱体、4-布气装置、5-穿孔板、6-调节池、7-布水装置、8-填料、9-布水水泵、10-溢流口。
[0016] 图2小型实验室循环冷却设备在CODCr测定中流程图[0017] 图3小型实验室循环冷却设备在氨氮测定中流程图
具体实施方式
[0018] 如图1所示的一种小型实验室循环冷却设备，由循环潜水泵1、气泵2（用于鼓风，对系统进行强化冷却）、箱体3、布气装置4（为穿孔管，将空气输送到填料中，与热水充分接触，使其冷却）、穿孔板5（均匀布气，支撑填料）、调节池6（通过溢流口10调节热水水位，保证布水水泵正常工作）、布水装置7（为蘑菇头，使热水形成花洒与空气充分接触，得到初步冷却，同时将热水均匀分布在填料层表面）、填料8（填料为鲍尔环，在其表面形成水膜与空气充分接触，使热水得到充分冷却）、布水水泵9组成。循环冷却设备的箱体3由穿孔板5分为上下两部分，上部装有填料8用于冷却，填料上方设有布水装置7，布水装置7和调节池6中的布水水泵9连接；下部作为储水池用于储放冷却水，水面上方设有布气装置4，布气装置4与气泵2连接。
[0019] 工作时首先冷却水经循环潜水泵对实验加热回流装置进行冷却，产生的热水通过布水装置喷洒在由穿孔板支撑的填料上形成水膜。当水温与外界温差小于设定值时，经过填料的水直接进入储水池。当水温与外界温差大于设定值时，通过温控开关启动气泵，此时空气由气泵经布气装置、穿孔板与水膜充分接触，对热水进行强化冷却，冷却后的水进入储水池循环使用。
[0020] 小型实验室循环冷却设备在水样CODCr测定过程中的应用实验[0021] 在CODCr测定过程中，要对水样加热回流2小时，此时需要冷却水进入加热回流冷凝系统，保证回流效果。本实施案例利用循环冷却设备向加热回流系统提供冷却水源，同时以自来水直流水源作为参照。其流程如图2所示。
[0022] 本案例实验内容根据GB11914-89《水质化学需氧量的测定重铬酸盐法》进行。实验所用水样有两种，第一种是自配的已知CODcr值为500mg/L的标准水样；第二种是采自某垃圾卫生填埋场的实际渗滤液水样，共3份水样，分别为：水样1、水样2、水样3。标准水样和水样1在高温季节（气温25～30℃）测定。水样2，水样3在常温季节（气温15～25℃）测定。每份水样测定3个平行值，取平均值作为最终结果。实验中利用常规自来水水源作为对照。对最终结果进行误差分析及差异显著性分析。其结果见表1。[0023] 表1两种冷却系统下各水样CODcr测定过程中各项指标值
[0024]
4
CN 102974419 A
说 明 书
3/5页
由表1结果分析表明：
[0026] 1、本实验循环冷却设备耗水量是自来水直流冷却系统的1/23，节水效率在高温季节和常温季节均达95.7%。且循环冷却设备中的水在以后的测试实验中加以适当补充后可以继续使用，而自来水直流冷却系统的水一般都外排，很少循环使用。可见本实验循环冷却设备在节水方面有很大优势。[0027] 2、就两种冷却方式对CODcr测定值的影响方面，由标准水样的测定结果表明：高温条件下，循环冷却系统的测定值为518mg/L，自来水系统为525mg/L。同水样的实际值500mg/L相比较，测定误差在允许范围之内，属于有效值。比较两种系统测定标准水样和水样1CODcr值的差异显著性分析表明，两种冷却系统测定的CODcr值不存在显著性差异（P=0.275>0.05）。同样，在常温季节，两种冷却系统所测得的水样2和水样3的CODcr值之间也无显著性差异（P=0.958>0.05）。
[0028] 3.在实验循环冷却设备对环境温度的适应性方面，由表中结果表明：循环冷却设备在高温季节与常温季节测得的四种水样的CODcr值，通过差异显著性分析，与自来水直流冷却系统的测定结果相比较，不存在显著性差异（P=0.295>0.05）。以自来水吸收的热量为基础，在高温和常温下，实验循环冷却设备的冷却效率分别为96.4%、86.6%。说明，本实验循环冷却设备对环境温度变化具有较高适应性，且环境温度越高，效果越好。[0029] 综上所述，本实验室循环冷却设备完全可以替代自来水直流冷凝系统用于水样CODcr的测定。且能大大节约水资源。对实际生产、科研等领域的节能降耗具有重要意义。[0030] 小型实验室循环冷却设备在水样氨氮测定过程中的应用实验[0031] 在氨氮测定过程中，要对水样加热蒸馏，此时需要冷却水进入加热回流冷凝系统，
[0025]
5
CN 102974419 A
说 明 书
4/5页
保证蒸馏效果。本实施案例冷却设备循环过程与实施例1相似，同时以自来水直流水源作为参照。其流程如图3所示。
[0032] 本案例实验内容根据GB7479-87《水质氨氮的测定纳氏试剂分光光度法》进行。实验所用水样是某垃圾卫生填埋场的实际渗滤液水样，共4份，分别为：水样4、水样5、水样6、水样7。水样4和水样5在高温季节（气温25～30℃）测定。水样6，水样7在常温季节（气温15～25℃）测定。每份水样测定3个平行值，取平均值作为最终结果。实验中利用常规自来水水源作为对照。对最终结果进行差异显著性分析。其结果见表2。[0033] 表2两种冷却系统下各水样氨氮测定过程中各项指标值
[0034]
[0035]
由表2结果分析表明：
[0037] 1、冷却设备耗水量是自来水直流冷却系统的1/3.61，节水效率在高温季节和常温季节均达72.3%。且循环冷却设备中的水在以后的测试实验中加以适当补充后可以继续使用，而自来水直流冷却系统的水一般都外排，很少循环使用。可见本实验循环冷却设备在节水方面有很大优势。[0038] 2、就两种冷却方式对氨氮测定值的影响方面，由实验测定结果表明：高温条件下，比较两种系统测定水样4和水样5氨氮值的差异显著性分析表明，两种冷却系统测定的氨氮值不存在显著性差异（P=0.295>0.05）。同样，在常温季节，两种冷却系统测得的水样6和水样7的氨氮值之间也无显著性差异（P=0.874>0.05）。
[0039] 3.在实验循环冷却设备对环境温度的适应性方面，由表中结果表明：循环冷却设
[0036]
6
CN 102974419 A
说 明 书
5/5页
备在高温季节与常温季节测得的四种水样的氨氮值，通过差异显著性分析，与自来水直流冷却系统的测定结果相比较，不存在显著性差异（P=0.266>0.05）。以自来水吸收的热量为基础，在高温和常温下，实验循环冷却设备的冷却效率分别为79.2%、64.2%。说明，本实验循环冷却设备对环境温度变化具有较高适应性，且环境温度越高，效果越好。[0040] 综上所述，本实验室循环冷却设备完全可以替代自来水直流冷凝系统用于水样氨氮的测定。
[0041] 由表1和表2得，两种系统测定CODCr值、氨氮值的运行时间分别为120min、23min，由此可见，冷却设备冷却效率、节水率与运行时间有关，随时间的延长，设备冷却效率和节水率逐步提高。
[0042] 由此可见，该冷却设备完全可以替代自来水直流冷凝系统用于实验室设备的冷却。且能大大节约水资源。对实际生产、科研等领域的节能降耗具有重要意义。
7
CN 102974419 A
说 明 书 附 图
1/1页
图2
图1
图3
8
因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容