本發(fā)明涉及到化工設備和蒸餾塔領域，特別涉及到一種低壓節(jié)能蒸餾塔。

背景技術：

蒸餾水是化學、醫(yī)療、材料等試驗不可缺少的用水，小型實驗室常用電加熱的方法生產(chǎn)蒸餾水。眾所周知，液體在蒸發(fā)過程中，其沸點受到外界壓強的影響,其數(shù)據(jù)變化如表1中所示。如水在0.1MPa時，其沸點約99.6℃；壓強降為0.01MPa時，其沸點將降到約45.8℃。由此，我們可以通過降壓（降到0.01MPa左右）的方式實現(xiàn)較低溫度下（46℃左右）讓水沸騰，產(chǎn)生低溫蒸汽，制取蒸餾水，節(jié)約加熱所需能量和冷凝所需冷卻水，

常見蒸餾塔的外觀和內(nèi)部結(jié)構(gòu)組成如圖4所示。蒸餾塔下部（34）安裝有電加熱裝置和控制電路，中部（35）為貯水箱兼蒸汽發(fā)生器，上部（29）為冷凝裝置。冷卻水（30）流經(jīng)螺繞管熱交換器（29）從出水口（31）導出，低溫的冷卻水將（35）產(chǎn)生的高溫水蒸汽冷凝為液態(tài)水并從（36）導出。部分冷卻水在注水漏斗（32）經(jīng)管道與（35）內(nèi)部連通，進行補水，維持（35）中液面高度。這種結(jié)構(gòu)的蒸餾水發(fā)生器具有結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)點，但也存在熱利用率不高和浪費大量冷卻水等不足，主要表現(xiàn)在：1）制取蒸餾水需加熱到100℃（標態(tài)下純水的沸點）左右才能沸騰和產(chǎn)生大量的水蒸汽，此過程需消耗大量熱量；2）冷凝高溫水蒸氣時需要大量的冷卻水，而后這些冷卻水被排放到下水道，浪費大量的水資源；3）進水漏斗（32）處的連通管道中的下層水溫高于上層水溫，在管道內(nèi)形成對流，隨冷卻水散失大量熱；蒸發(fā)室（35）沒有保溫外殼進行保溫，這些設計上的不足都導致了熱資源和水資源的大量浪費，亟待進行節(jié)能降耗方面的改進。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種低壓節(jié)能蒸餾塔。其目的為解決現(xiàn)有小型蒸餾塔在制取蒸餾水存在的高耗能和水資源浪費等不足。

本發(fā)明利用了水流抽氣機制造低壓環(huán)境的原理，使用水流抽氣機和密閉容器實現(xiàn)可持續(xù)低壓環(huán)境，讓水在較低溫度下沸騰，其工作原理如下：根據(jù)伯努利流體力學方程（見式1）可知當流體在經(jīng)過截面積突變的界面時其壓強將產(chǎn)生明顯變化：

突然變小，使得該處其壓強與附近空氣存在壓力梯度，在該作用下周圍空氣持續(xù)向低壓處定向運動，隨后被水流裹挾帶走，直至壓力梯度消失，實現(xiàn)動態(tài)平衡。由上可知，可以通過流體截面積的突變，外加水泵增大界面兩側(cè)流速差異，可實現(xiàn)持續(xù)的低壓環(huán)境（現(xiàn)有實驗數(shù)據(jù)表明，加力后的水流抽氣機可產(chǎn)生小于0.01MPa的負壓）。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術方案為：

一種低壓節(jié)能蒸餾塔，包括基座、控制面板、控制器、保護傳感器、電加熱管、保溫外殼、浮球閥、觀察窗、蒸汽導管、冷卻管、水位計、水流抽氣機、水泵、蓄水池、冷凝水塔和蒸汽通管，所述蒸餾塔在基座上部裝有保溫外殼，基座上裝有控制機構(gòu)，保溫外殼底部一側(cè)裝有排污閥，且底部裝有加熱機構(gòu)，保溫外殼內(nèi)的上部裝有進水機構(gòu)，并開有觀察窗，保溫外殼的頂部用蒸汽導管與冷凝水塔內(nèi)的蒸汽通管相連通，冷凝水塔的底部裝有蒸餾水排放閥，冷凝水塔的一側(cè)裝有水位計，冷凝水塔內(nèi)裝有冷卻機構(gòu)，冷卻機構(gòu)的出水管與水泵的進水口相連通，水泵的排出口用水管與蓄水池相連通，可實現(xiàn)冷卻水的循環(huán)利用。

所述的控制機構(gòu)是在基座底部裝有控制器，基座的一側(cè)裝有控制面板，控制器用導線分別與控制面板、電加熱管、水位計和水泵相連接。

所述的加熱機構(gòu)是在保溫外殼的底部裝有電加熱管和保護傳感器，電加熱管用電源線與電源相連接。

所述的進水機構(gòu)是在進水管的端部裝有浮球閥。

所述的冷卻機構(gòu)是在冷凝水塔內(nèi)裝有蒸汽通管，蒸汽通管外部裝有冷卻管，冷卻管的一端與冷卻水進水管相連接，另一端用帶噴嘴的混合管與水流抽氣機相連通，水流抽氣機一側(cè)的抽氣管通入蒸餾水塔內(nèi)，水流抽氣機的出水管與水泵相連接。

本發(fā)明的積極效果為：

1、節(jié)約大量熱能：通過水流抽氣機和水泵加力營造0.01MPa左右的低壓，大幅度降低水的沸點（在接近常壓的0.1MPa壓強下水的沸點約99.6℃；在壓強變?yōu)?.01MPa時，水的沸點降到約45.8℃），可以用較少熱量就可以使水沸騰，產(chǎn)生蒸汽；通過在加熱器外加裝保溫層減少熱量散失；

2、節(jié)約用水：通過循環(huán)利用冷卻水，可以節(jié)約大量水資源；

3、提高蒸餾水質(zhì)量：較低溫度對蒸餾塔容器和水體中雜質(zhì)離子的釋放有較大的抑制作用，在較低溫度下生產(chǎn)蒸餾水，可有效提高蒸餾水的制取質(zhì)量；

4、該蒸餾塔應用了浮球閥實現(xiàn)進水液面的自動化控制，并杜絕傳統(tǒng)漏斗式注水口存在管道回流帶走熱量的不足；

5、該蒸餾塔添加了多項節(jié)能設計，如：1）利用水流抽氣機和水泵加力進行密封容器降壓，降低水的沸點，減少加熱能量需求；2）給蒸餾水發(fā)生器的外殼加裝保溫材料，降低熱源對外熱量的散失；3）改變冷卻水和蒸汽的流向，實現(xiàn)更好的熱交換效率。

附圖說明

圖1、低壓節(jié)能蒸餾塔的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2、水流抽氣機結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3、低壓節(jié)能蒸餾塔的流程框圖；

圖4、現(xiàn)有技術蒸餾塔的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖1-3和實施例對本發(fā)明的技術方案進行清楚、完整的描述。

參見附圖1-3

1、控制機構(gòu)25的參數(shù)設置：

通過裝在基座1側(cè)面的控制面板2分別將電加熱管6的加熱溫度、保溫外殼8內(nèi)空間的最低水位、水位計14的最高和最低水位、水泵17的開啟關閉時間，以及保護傳感器5和電加熱管6干燒報警及斷電等參數(shù)，輸入到控制器3中。

2、往保溫外殼8內(nèi)自動注水：通過進水機構(gòu)23中的進水管9和浮球閥10向保溫外殼8內(nèi)注水，當水位到達一定高度后，浮力將浮球閥10的浮球頂起，經(jīng)杠桿作用使浮球閥10關閉，停止注水。在液面下降時，浮球閥將在重力杠桿作用下重新打開，向內(nèi)注水，直至液面重新達到平衡。

3、加熱蒸發(fā)：將電源線4與電源相連接，加熱機構(gòu)24中的電加熱管6在控制機構(gòu)25的作用下對保溫外殼8內(nèi)的水進行加熱和蒸發(fā)。觀察窗11用于監(jiān)測保溫外殼8內(nèi)所發(fā)生的情況。排污閥7用于排放保溫外殼8內(nèi)的污物。

4、蒸汽的冷卻：水在保溫外殼8內(nèi)經(jīng)加熱后產(chǎn)生水蒸氣，由于抽氣管28不斷抽出冷凝水塔21中的氣體，因此在冷凝水塔21可形成持續(xù)的低壓環(huán)境。在水流抽氣機15產(chǎn)生的負壓作用下，產(chǎn)生的水蒸氣通過蒸汽導管12進入到冷凝水塔21內(nèi)的蒸汽通管22中。冷卻水由冷卻水進水管16進入冷卻管13中，并與蒸汽通管22內(nèi)的水蒸氣進行熱交換，冷凝后的蒸餾水收集于冷凝水塔21下部。同時冷卻管13中的冷卻水通過混合管27進入水流抽氣機15中，水流抽氣機15中抽出來的水汽混合物，經(jīng)管道由水泵17通過冷卻水出水管19排入蓄水池20中。

5、蒸餾水的排放：產(chǎn)生的水蒸氣從蒸汽通管22的底部進入到冷凝水塔21中，當水位計14中的蒸餾水達到較高水位時，收集于冷凝水塔21中的蒸餾水可通過蒸餾水排放閥18放出。

6、報警顯示：當保溫外殼8內(nèi)的水位低于警戒水位時，保護傳感器5觸發(fā)報警信號，并通過控制器3產(chǎn)生聲光報警信號，同時切斷電加熱管6的電源，停止加熱。

本說明書中公開的所有特征，或公開的所有過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。本說明書（包括權利要求、摘要）中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。

以上所述僅是本發(fā)明的非限定實施方式，還可以衍生出大量的實施例，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思和不作出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以做出若干變形和改進的實施例，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。