Обратный холодильник что это такое?

Обратный холодильник что это такое?

Виды Лабораторных холодильников:

Обратные, или восходящие, холодильники используются при проведении реакции при температуре кипения реакционной смеси, но без отгонки жидкости; они обеспечивают конденсацию паров и стекание конденсата обратно в реактор по стенкам холодильника.

Дефлегматор — холодильник для частичной конденсации лёгкой части пара, дефлегмации.

Простейшим типом лабораторного холодильника является воздушный, представляющий собой обычно просто стеклянную трубку, которая охлаждается окружающим воздухом. Он применяется исключительно в работе с высококипящими жидкостями (желательно с точкой кипения не ниже 300 °С), которые в работе с водяным холодильником за счёт большой разницы температур могли бы дать в стекле холодильника трещину.

Привычный многим кальян тоже своеобразных холодильник, при чём известен людям более 2000 лет.

Холодильник Либиха — может использоваться в качестве прямого и обратного
Холодильник Веста — модификация холодильника Либиха, отличается изогнутой трубкой.

Примерно в два раза более производителен, но мало пригоден для фракционной перегонки, так как часть конденсата задерживается в изгибах.

При работе с жидкостями, имеющими температуру кипения ниже 180 °С, используются различные по форме водяные холодильники — либиховский, шариковый, змеевиковые и т. п. Для перегонки с наклонно установленным нисходящим холодильником наиболее удобен холодильник Либиха (за исключением случая перегонки жидкостей с очень низкой температурой кипения, например диэтилового эфира). Пальцеобразные холодильники применяются обычно в качестве обратных либо для конценсации паров при проведении сублимации.

Относится к простейшим по конструкции холодильникам и представляет из себя длинную стеклянную трубку. Такой холодильник применяется только при работе с высококипящими жидкостями (т.кип. >150°С), поскольку охлаждающее действие воздуха невелико. Холодильник может применяться в качестве прямого или обратного. Как обратный, холодильник такого типа малоэффективен: движение жидкости преимущественно отвечает ламинарному потоку и вещество легко «выбрасывается». В качестве нисходящего такой холодильник можно использовать при не слишком большой скорости перегонки для веществ с температурой кипения >150°С.

Шариковый воздушный холодильник:

Применяется в качестве обратного. Шариковые холодильники более эффективны, чем обычные (прямые по конструкции) воздушные холодильники, за счет большей поверхности теплообмена. Такие холодильники нашли применение для полумикросинтезов, где количество отводимого тепла невелико и для конденсации даже низкокипящих веществ воздушное охлаждение оказывается вполне достаточным. (При необходимости в этом случае холодильник можно обмотать влажной фильтровальной бумагой.)

Применяется преимущественно в качестве нисходящего примерно до 160°С. Охлаждающим средством для веществ с температурой кипения < 120°С служит в нем проточная вода, а в интервале 120—160°С — непроточная.

Холодильник Либиха состоит из двух стеклянных трубок запаянных одна в другую. По внутренней трубке движутся пары жидкости, а по внешней (рубашка) охлаждающий агент (холодная вода).

В качестве обратного такой холодильник малоэффективен, так как имеет малую охлаждающую поверхность и ламинарное течение паров; с этой целью он применяется только для относительно высококипящих (т.кип. >100°С) соединений. На наружной поверхности холодильника конденсируется атмосферная влага, которая через капиллярные течи в шлифе может попадать внутрь колбы, поэтому шлифы на холодильнике и колбе следует тщательно смазывать. Рекомендуется также на холодильнике выше шлифа надевать манжету из сухой фильтровальной бумаги. Более высококипящие жидкости в месте спая А (рис.1-в) могут обусловить возникновение внутреннего напряжения, что вызывает растрескивание стекла. Поэтому холодильники Либиха нельзя изготовлять из нетермостойкого стекла.

Используется исключительно как обратный. Поскольку этот холодильник имеет шаровидные расширения, ток паров становится в нем турбулентным; охлаждающее действие такого холодильника значительно выше, чем у холодильника Либиха. Однако на внешней его поверхности также конденсируется атмосферная влага и место спая А также является опасным. Подача охлаждающего агента производится снизу-вверх. Через шариковый холодильник удобно вставлять ось мешалки, вводить в реактор различные вещества, хорошо смываемые в колбу конденсатом и подогреваемые им. Обычно число шариков у таких холодильников колеблется от 3 до 8. Во избежание захлебывания, когда конденсат не успевает стекать обратно в колбу с кипящей жидкостью, обратный шариковый холодильник устанавливают в наклонном положении, но наклон не должен быть слишком большим, чтобы конденсат не скапливался в шарах. Скопление конденсата приводит к уменьшению эффективной охлаждающей поверхности холодильника.

Никогда не используется как обратный, так как конденсат, который недостаточно хорошо стекает по сгибам змеевика, может быть выброшен из холодильника и послужить причиной несчастного случая. Змеевиковый холодильник, установленный вертикально, является наиболее эффективным нисходящим холодильником, особенно для низкокипящих веществ.

Модификация змеевикового холодильника, в котором охлаждающий сосуд может быть заполнен смесью льда с поваренной солью, твердой углекислотой с ацетоном и т. д. Такой холодильник можно применять для конденсации веществ, кипящих при очень низких температурах.

Очень эффективный обратный холодильник. Его также используют в качестве нисходящего если можно пренебречь относительно большими потерями дистиллята на змеевике. Спай змеевика с рубашкой А находится вне зоны с большим перепадом температур, поэтому, применяя такой холодильник при работе с жидкостями, кипящими выше 160°С, можно не опасаться осложнений. Поскольку внешней рубашкой холодильника является воздух при комнатной температуре, на ее поверхности не конденсируется атмосферная влага (см. выше). Правда, низкокипящие вещества могут «ползти» по внутренней стороне рубашки и тем самым «протаскивать» зону охлаждения. Холодильник Димрота поэтому не подходит в качестве обратного для сравнительно низкокипящих веществ, например для эфира. У верхнего открытого конца холодильника на подводящих воду шлангах легко конденсируется атмосферная влага, поэтому его снабжают хлоркальциевой трубкой.

Погружной холодильник —«охлаждающий палец»

Этот обратный холодильник особой формы (его можно специально не закреплять в системе охлаждения) используется прежде всего в приборах для полумикрометодов. Если «охлаждающий палец» введен в реакционный сосуд на пробке прибор не должен быть герметичным.
Монтаж

Химические холодильники могут использоваться либо как обратные, либо как нисходящие (различаются положением и способом закрепления при установке прибора).

Верхнюю часть холодильника присоединяют к колбе Вюрца, насадке Вюрца или трубке, отходящей от колбы, в которой имеется исходная смесь. Нижнюю часть соединяют с аллонжем, через который продукт синтеза или перегонки поступает в приёмник.

Следует отдельно заметить, что охлаждающий агент (вода) подается исключительно снизу вверх. При подаче хладоагента сверху-вниз заполнение рубашки холодильника будет неполным, что сделает охлаждение неэффективным. Кроме того при такой подаче холодильник может выйти из строя (треснуть) из-за локальных перегревов рубашки.

Общее примечание: необходимо постоянно следить, чтобы через рубашку холодильника не прекращалась циркуляция воды, так как отключение холодильника может привести к пожарам и взрывам!

Вопрос по химии

Вы используете Internet Explorer устаревшей и не поддерживаемой более версии. Чтобы не было проблем с отображением сайтов или форумов обновите его до версии 7.0 или более новой. Ещё лучше — поставьте браузер Opera или Mozilla Firefox.

Обсудить и задать вопросы можно в этой теме.

CaRRibeaN

координатор

Раз уж все химики здесь

В чем смысл процедуры кипячения с обратным холодильником?

Wyvern

аксакал

CaRRibeaN>Раз уж все химики здесь

CaRRibeaN>В чем смысл процедуры кипячения с обратным холодильником?

Не смысл, а смыслЫ Чаще всего — не допустить выкипания растворителя, т.е. пар возгоняется, и посредь дороги -пожалуйте охладится и домой

Serge77

модератор

CaRRibeaN>В чем смысл процедуры кипячения с обратным холодильником?

Основная суть — проведение реакции при определённой постоянной температуре. Можно, конечно, сделать супер термостат для этой цели, но гораздо проще поставить обратный холодильник. При этом колебания нагревательной бани не будут сказываться на температуре раствора, у него будет температура кипения растворителя. Учитывая, что эту процедуру изобрели не только раньше компьютеров, но и раньше электричества вообще, её можно признать просто гениальной.
На подобном принципе основан аппарат для сушки веществ при постоянной температуре — аппарат (или пистолет) Фишера. В нём вещество помещают в колбу, снаружи которой рубашка, в которой проходят пары кипящей жидкости. В зависимости от необходимой температуры сушки берут жидкость с соответствующей температурой кипения.

CaRRibeaN

координатор

varban

администратор

Ник прав. Кроме того, надо учесть факт, что конденсат возвращается в колбе практически при температуре кипения.
Т.е. обратный холодильник очень эффективно отбирает «лишнюю» теплоту, загнанную в реакционную систему, таким образом являясь идеальным регулятором *
Причем если тепла мало, то мало кипит и мало отбирается; холодильник работает на небольшую длину.
Если же тепла много, то кипит сильно и пары поднимаются выше.
Если же совсем уж сильно нагрет, наступает «пробой» и пары выползают из холодильника.
Такое может случится и если уменьшится (остановиться) ток воды в рубашке. И тогда, если растворитель горюч, а рядом на столе горит бунзен/работает плитка с открытой спиралью, наступает полный абзац, приправленный черно-бурым северным песцом Потому и запрещено пользоваться открытым огнем или открытыми плитками в большинстве лабораторий. Также запрещено оставлять без надзора работающую аппаратуру.

Читайте также  Как поменять реле в холодильнике?

Когда мне потребовалось особенно точно термостатировать хроматографические колонки, я использовал жидкостной термостат с обратными (10 шт. ) холодильниками. В роль термостата выступало старое медное ведро, накрытое полусферическим куполом. В ведре во время оно таскали нитроглицерин, а полусфера от старого каплеуловителя. Кипел этанол

Serge77

модератор

CaRRibeaN>Т.е. это как бы совмещенная жидкосная баня?

Не очень понял, что ты имеешь в виду. При кипячении с обратным холодильником можно нагревать на бане, просто на плитке или даже прямо на горелке, при этом температура раствора будет одна и та же.

CaRRibeaN> Блин, нафига такие тонкости, думаеться супер-термостата-то не нужно. М.б. есть не только термальный смысл но и химический?

Есть ещё один смысл, вытекающий из первого. Простой и точный контроль температуры реакции приводит к её воспроизводимости, причём не только тем же химиком, но и любым другим. Если в методике написано «нагревали 1 час в бане 100С», то никто не знает, сколько было в колбе. Если поставить синтез в большем или меньшем масштабе, то температура в колбе будет другая при неизменной температуре бани. А если написано «кипятили 1 час», то при любом объёме раствора температура будет одинаковой, а значит и реакция будет идти одинаково. Конечно, есть ещё нюансы типа разной скорости нагревания разных количеств раствора и т.д.

CaRRibeaN

координатор

CaRRibeaN

координатор

Serge77

модератор

CaRRibeaN>Здесь не оффтопик — надо посчитать (достаточно срочно) теплоту сгорания глюкозы.

3743 кал/г при 18С и постоянном объёме, вода — жидкость.
674 ккал/г-моль при 18С и постоянном давлении, вода — жидкость.

CaRRibeaN

координатор

CaRRibeaN

координатор

Serge77

модератор

CaRRibeaN>Еще один вопрос

Может ты просто расскажешь, что ты хочешь сделать? А то пересказывать весь практикум очень долго.

Maggot

втянувшийся

администратор

varban

администратор

CaRRibeaN>Еще один вопрос — обратный холодильник от прямого (для перегонки) отличаеться только наклоном?

Обратный холодильник отличается от прямого только подключением.
В случае обратного холодильника пары входят, а конденсат выходит в/из одун и тот же штуцер (ну, трубка, муфта, керн. не суть).
В случае прямого холодильника пары входят в аппарат с одной стороны, а конденсат вытекает с другой.

Другое дело, что традиционно обратный холодильник монтируется вертикально, а прямой — наклонно. Но надо учесть, что наклонный монтаж холодильника ухудшает его эффективность. Лично я старался монтировать и прямые холодильники вертикально. Тогда пленкообразование на стенках более равномерное и эффективность холодильника заметно возрастает.
К тому же монтировать наклонно холодильник Аллина (шариковый — шарики, соединенные короткими трубками, впаяны в стеклянной рубашке) нельзя — образуются застойные зоны конденсата.

> Если дефлегматор — то и и его «направленностью» ессесено, ну грубо говоря штатив с холодильником развернули на 180 относительно остальной системы.

> А ток воды там какой?

Ток воды всегда снизу вверх — рубашка должна быть целиком заполнена.

> Что обычно одевают на конец холодильника?

Много чего. Если холодильник наклонный, то чаще всего аллонж (в переводе — удлинитель ) — изогнутая такая трубочка с муфтой, надевающейся на холодильник. Второй конец входит в приемник.
Если холодильник вертикальный, можно ничего не одевать.

Если надо менять приемники, применяют «пауки» — три (чаще всего) аллонжа с общим входом.

Я чаще всего присоединял приемник Перкина — благо он у меня есть. Кстати, он сделан для вакуумных перегонок, что не мешает использовать его и под атмосферным давлением.

А что собираешься делать?
Самогон гнать?

CaRRibeaN

координатор

varban

администратор

Я тоже не знаю такой софт.
Было другое — считали электронную плотность молекулы химстабилизатора нитроэфиров. По этим данным оценивали перспективность данного соединения в роли стабилизатора.
И удалось увязать эл. плотность со скоростью распада нитроглицерина.
Проверили на все известные стабилизаторы, испытали еще несколько модельных соединений — «недостабилизаторы» и «антистабилизаторы» и после этого довольно буднично и без приключений вошли в область «суперстабилизаторах»;)

Пробовали считать и устойчивость молекулы, а вот пути синтеза считали, к сожалению, не на компьютере, а при помощью телефона и личных связей.
Удалось найти близкую структуру, начинали с нее.

Нет — начинали с тем, что было. для одного синтеза с бензола 12 стадии, мать его в душу После седмой потерял продукт — осталось меньше полграмма.
Вернулся обратно и начал с ведра.
В конце получил 0.1 грамм чистого продукта.

Это была моя дипломная работа
Рядом работала девушка, она все это проделывала, но вместо азота в ее гетероциклы был кислород. Зато ее продукты были жидкими и можно было перегонять под вакууме.
Я ей чистил продукты после синтеза и давал стекло/помогал собирать установки, а она ходила отлаживать программу расчета и считала и мои соединения.

Вообще, очень удачно я выбрал дипломную работу. Хорошо, что разрешили работать по ней — она ведь поисковая, а иностранцев неохотно в таких группах брали.
Зато я увидел, как надо работать по-настоящему.

А к суперстабилизаторам мне не пришлось возвращаться — для болгарской пороховой промышленности это не было необходимо.

Кстати, весьма вероятно, что одно из веществ, которое я синтезировал, до меня никто не получал. Но по некоторому размышлению решили, что это не важно, поскольку не было времени толком проверить в литературе

Что такое дефлегматор и для чего он нужен

дефлегматор

Дефлегматор – определённо новое и не совсем знакомое устройство для начинающих самогонщиков, в назначении которого стоит разобраться. Возможно, оно многим известно под менее броскими названиями – сухопарник или отстойник. Дефлегматор для самогонного аппарата предназначен для модернизации перегонного куба и улучшения качества получаемой на выходе продукции. Изготавливать алкоголь можно и без него, но уровень напитка в таком случае заметно отличается. Для того, чтобы понять, как работает дефлегматор и в чём его основные преимущества, необходимо подробно разобраться с его устройством и назначением.

Что это такое и для чего нужен?

Рассматривая дефлегматор, стоит начать с того, что же это такое. Это устройство, являющееся дополнением к самогонному аппарату и предназначенное для повышения качества изготавливаемого продукта. Главный враг, который влияет на качество самогона – это сивушные масла, обладающие неприятным запахом и крайне вредным воздействием на организм человека. Ректификационные колонны с дефлегматорами разделяют перегоняемый спирт на фракции, задерживая в себе ядовитые примеси.

Для чего нужен сухопарник:

  • Повышения крепости напитка.
  • Отделение сивушных масел.
  • Устранение неприятного запаха.
  • Защита дистиллята от кипящей браги.
  • Ароматизирование готового продукта.
  • Деление на фракции.

Для более эффективной очистки применяют сразу 2, а то и 3 дефлегматора. Многие считают, что достаточно и одного. Это мнение не лишено смысла, но за счёт увеличения количества дополнительного оборудования повышается не только степень очистки самогона, но и его крепость на выходе. Дефлегматор можно сравнить со своеобразным фильтром – чем их больше, тем качественнее отделяются вредные примеси.

Принцип работы

Принцип работы дефлегматора достаточно прост, несмотря на внешнюю сложность его конструкции. Чтобы лучше понять процессы, происходящие в нём, нужно хорошо представлять саму установку. Самое простое устройство дефлегматора представляет собой 2 цилиндра различного диаметра, вставленные один в другой таким образом, чтобы между ними оставалось свободное пространство. Вся конструкция помещается на верхнюю часть перегонного куба и подсоединяется к нему. В свободной полости находится спиралевидная трубка, в которую поступает вода, выполняющая роль охладителя. Цилиндр меньшего диаметра, находящийся внутри, будет служить в качестве пути для отведения пара, содержащего спирт. В нижней части всей конструкции располагается кран для отведения готового продукта.

Теперь можно приступить к рассмотрению самого процесса ректификации. Спиртовой пар при перегонке движется вверх и поступает в дефлегматор. В нём он соприкасается с охлаждённой трубкой, от чего начинает конденсироваться. За счёт того, что у каждой составляющей перегоняемой жидкости различные температуры кипения, появляется возможность отделять вредные вещества, регулируя температуру охлаждения. Спирт достигает точки кипения намного раньше, чем сивушные масла. За счёт этого пар охлаждается и конденсирует очищенный алкоголь, а ядовитые вещества оседают и задерживаются дефлегматором.

Читайте также  Как проверить что сломалось в холодильнике?

Самогонный аппарат с дефлегматором

Дефлегматор для самогонного аппарата является незаменимым дополнением. Многие начинающие самогонщики пренебрегают его использованием и совершают большую ошибку. Он помогает не только повысить вкусовые характеристики самогона, но и, в первую очередь, обезопасить себя от сивушных масел. Обычное разделение на фракции, особенно при недостатке опыта, может быть не качественным. Это повлечет за собой либо полную порчу продукта, либо его низкое качество, что, в любом случае, будет неприятным последствием.

Ещё один плюс в пользу дефлегматора – то, что не обязательно приобретать дорогостоящую конструкцию в специализированном магазине. Существует множество различных моделей аппаратов, самые простые из которых можно изготовить самостоятельно.

Какими они могут быть

холодильник Димрота

Самогонные аппараты с дефлегматором, могут иметь несколько различных конструкций. Одно из самых распространённых и эффективных устройств – холодильник Димрота. Как уже говорилось ранее, он представляет собой конструкцию из нескольких колб с охлаждающей спиралью внутри. Цилиндры чаще всего изготавливаются из жаропрочного стекла, а охладитель из нержавейки, а в редких случаях из титана. Дефлегматор Димрота обладает высокой степенью очистки и простотой в эксплуатации. Минус в том, что его вряд ли получится изготовить в домашних условиях, проще приобрести аппарат в специализированном магазине.

Ещё одна конструкция дефлегматора представляет собой обычную стеклянную банку с крышкой. К ней крепятся при помощи штуцеров 2 трубки. Одна является входящей, другая выходящей. Трубка, по которой будет поступать, пар должна располагаться немного ниже, примерно на 1 сантиметр. Такой агрегат менее эффективен, чем холодильник Димрота, но достаточно прост в изготовлении и абсолютно не затратен. В зависимости от мощности перегонного куба можно подобрать банку требуемого объёма, а завинчивающаяся крышка упрощает обслуживание.

Стеклянные дефлегматоры применяются реже. Они изготавливаются из термостойких трубок и колбы, отводящих спиртовые пары напрямую к холодильнику.

Четвёртый вариант отстойника – ректификационная колонна. Она изготавливается из обыкновенного термоса. Такой дефлегматор тоже можно изготовить самостоятельно, но придётся изрядно потрудиться, так как потребуется паять и сверлить колбы термоса для установки всех требуемых конструкцией деталей. Его преимущество в том, что он максимально приближен по эффективности к установкам заводского изготовления.

ректификационная колонна

Как сделать в домашних условиях

Самые простые самогонные аппараты с дефлегматором легко изготавливаются в домашних условиях. Для этого не придётся тратиться, потребуется лишь небольшое умение. Легче всего делать дефлегматоры своими руками из обычных банок. Он менее затратен.

Трубка из стекла

Трубка из стекла, применяемая для очистки самогона, называется ёлочным дефлегматором. Его конструкция достаточно простая. Она представляет стеклянную трубку до 50 сантиметров в длину. Внутри неё располагаются обтекатели. Трубка герметично устанавливается в колбу. В верхней части конструкции располагается отвод к холодильнику.

Термос

Один из самых эффективных домашних дефлегматоров изготавливается из термоса. У него отделяется дно, после чего в соединительной перегородке вытачивается зазор по всей окружности. Далее нужно извлечь внутреннюю колбу, вставить в её дно трубку и закрепить. К внешней колбе припаиваются 2 трубки: по одной сверху и снизу. После этого вся конструкция обратно собирается, в дне и перегородке делается отверстие под трубку и детали тщательно пропаиваются.

ёлочный дефлегматор

Стеклянная банка

Самый простой дефлегматор для самогонного аппарата своими руками стеклянная банка. Для изготовления потребуются:

  • Стеклянная банка с закручивающейся крышкой.
  • 2 гайки.
  • 2 штуцера.
  • Термостойкий клей.

Нужно взять крышку от банки и разметить расположение входного и выходного отверстия. Для более точного монтирования штуцеры обводятся по своей форме на крышке. По выполненной разметке вырезаются 2 отверстия, края которых смазываются клеем. После этого вставляются оба штуцера и ненадолго оставляются в покое для высыхания. Выждав время можно накрутить гайки и приступить к установке. Дефлегматор устанавливается между перегонным кубом и холодильником, подключаясь через трубки.

Какой лучше

Нельзя определённо сказать какой из дефлегматоров лучше всех остальных. У каждого свои достоинства и недостатки. Если выбирать между самодельной конструкцией и заводской, то лучше потратить деньги, но приобрести что-то надёжное. Если же выбор стоит между тем, что изготавливать своими руками, то тут каждый выбирает исходя из конкретных условий. Самым надёжным считается дефлегматор из термоса, но в некоторых случаях достаточно и баночной конструкции, тем более, она проще и дешевле.

На предпочтение влияет не только финансовая сторона, но и объёмы производства, мощность перегонного куба, исходный состав браги и другие факторы. Чтобы окончательно расставить все точки над и, посмотрите видео по данной теме, которое поможет определиться с выбором.

Разница между прямым и обратным холодильником

Из этой статьи станет известно, какими бывают химические холодильники по принципу действия, по конструкции, а также, что используется в качестве охладителя.

  • 1. Обратный и прямой холодильник
  • 2. Типы холодильников в зависимости от видов сосудов-конденсаторов
    • 2.1. Холодильник Либиха
    • 2.2. Холодильник Аллина
    • 2.3. Змеевиковый холодильник
    • 2.4. Дефлегматор Димрота
    • 2.5. Пальцеобразный холодильник
    • 3.1. Заключение
    • 3.2. Видео: Что такое прямой и обратный холодильник | ЕГЭ Химия | Лия Менделеева
    • 3.3. Видео: Обзор обратного холодильника
      • 3.3.1. Статьи по теме:

      Химический холодильник – это лабораторный аппарат, применяемый для сбора конденсата при экстракции или выделении отдельных фракций жидкости, а также как один из элементов установок по изучению различных веществ.

      Как правило, это прибор, изготовленный из стекла. Представляет собой сосуд, в котором происходит конденсация, плюс охлаждающий контур. В качестве охладителя может выступать воздух, вода или специальные хладагенты, в том числе и твердые.

      Обратный и прямой холодильник

      По принципу действия химические холодильники могут быть:

      • прямыми;
      • обратными;
      • универсальными.

      Прямой холодильник (другое название – нисходящий) применяется, чтобы разделить жидкость на низкокипящие и высококипящие компоненты.

      Обратный холодильник используется во время проведения высокотемпературных реакций, при этом пар возвращается в реактор (стеклянную колбу). Конечно, кипячение можно было бы проводить и в герметичном сосуде, но тогда существует высокая вероятность взрыва реактора из-за высокого давления.

      Назначение этих двух приборов определяет их конструктивная разница. Обратный холодильник устанавливают вертикально сверху над колбой с кипящей жидкостью, чтобы пар после конденсирования стекал вниз. Прямой холодильник устанавливают под наклоном, чтобы жидкость из него могла свободно стекать в приемник.

      Универсальные приборы имеют такую конструкцию, которая позволяет использовать их как прямые и обратные холодильники.

      Типы холодильников в зависимости от видов сосудов-конденсаторов

      Всего по конструктивным особенностям выделяют четыре вида химических охладительных аппаратов. Рассмотрим особенности каждого из них.

      Холодильник Либиха

      Другие названия этого нисходящего охлаждающего устройства: прямоточный холодильник или холодильник с прямой трубкой (ХПТ). Его изобрел немецкий ученый химик Юстус фон Либих. Конструкция аппарата представляет собой две стеклянные трубки, запаянные одна в другой. Внутренняя трубка наполняется парами кипящей жидкости, а внутри внешней – циркулирует проточная вода.

      Эта конструкция имеет широкое применение и может быть частью устройства, с помощью которого осуществляется простая или вакуумная перегонка.

      Холодильник Аллина

      Другое название – «шариковый» устройство получило от формы внутренней трубки, напоминающей последовательно соединенный шары. Такая конструкция позволяет увеличить площадь теплообмена и повысить производительность. Но поскольку при наклонной его установке конденсат может скапливаться в шарах, то работать холодильник Аллина может только как обратный.

      Змеевиковый холодильник

      Лорен Р. Грэхем по-другому изменил конструкцию простейшего химического холодильника, поместив внутрь трубки стеклянный змеевик. Конденсирование в нем происходит намного быстрее, чем в прямоточном или шариковом, но применяться устройство может только как нисходящий из-за капиллярного эффекта.

      Разновидность спирального холодильника – охлаждающее устройство Штеделера. Здесь в качестве охлаждающего вещества используется лед с поваренной солью или твердая углекислота с ацетоном. Его применяют для жидкостей с низкой температурой кипения.

      Дефлегматор Димрота

      Сходен по конструкции со спиральным (змеевиковым) холодильником, но имеет несколько иной принцип действия дефлегматор Димрота.

      Этот холодильник представляет собой колбу, внутри которой находится охлаждаемая водой спираль. Витки спирали могут быть раздвинуты или плотно намотаны в зависимости от сферы применения. Пары жидкости конденсируются на спирали и отводятся через отверстие внизу колбы. Температура легко настраивается благодаря штуцеру под термометр, расположенному вверху колбы.

      Пальцеобразный холодильник

      Этот аппарат называют еще «охлаждающий палец» или погружной холодильник. У него ряд преимуществ: компактные габариты, отсутствие необходимости спаециально закреплять его в охлаждающей системе

      Воздушный и водяной холодильники

      В зависимости от используемого охладителя охлаждающие устройства делят на воздушные и водяные.

      Воздушный холодильник может использоваться в химической промышленности при синтезе каучука, спирта, ректификации нефти в районах с ограниченными водными ресурсами или для снижения затрат по очистке, перекачиванию и умягчению воды. Такие аппараты просты в уходе, не требуют больших затрат на ремонт и поддержание в рабочем состоянии, а также имеют более долгий срок службы в сравнении с водными охладителями.

      Если реакция конденсации происходит при температуре выше 150°С, то охлаждение водой приведет к растрескиванию стекла из-за резкого перепада температуры. В этом случае применяют воздушный холодильник. По конструкции бывает прямоточным или шариковым.

      Водяной аппарат для охлаждения использует в качестве хладогена проточную воду. Он применяется не только при проведении лабораторных опытов, но и в промышленности или медицине, например, для получения дистиллированной воды. Они изготавливаются в любой из перечисленных выше конструкций.

      Важно: независимо от конструкции холодильника вода или другой нужный хладагент подается в конденсатор снизу вверх, чтобы наполнение рубашки было полным, а работа аппарата эффективной.

      Заключение

      Химия в повседневном быту современного человека нашла широкое применение. Не только современные хозяйки используют реакцию взаимодействия соды и кислоты для придания пышности выпечке, но и лабораторное оборудование нашло свое применение. Например, химические холодильники используются теми, кто предпочитает домашний алкоголь магазинному.

      КЛАССИФИКАЦИЯ ХОЛОДИЛЬНИКОВ. Прямой Обратный

      Прямой холодильник (рис. 26 б) используют для отгонки растворителей из реакционной среды, для разделения смесей жидкостей на компоненты или для очистки жидкостей перегонкой.

      Обратный холодильник (рис. 26 а) используют в установках для проведения синтеза, для растворения веществ. Пары попадая в обратный холодильник охлаждаются, конденсируют и образующаяся при этом жидкость стекает обратно в реакционную колбу.

      а — Установка с обратным (восходящим) холодильником б — Установка с прямым (нисходящим) холодильником

      Рисунок 26. – Применение прямого и обратного холодильника.

      Водяной (рис. 27) Воздушный (рис. 28)

      По типу охлаждающего агента, заполняющего внутреннюю «рубашку», различают холодильники:

      — водяной с проточной водой;

      — водяной с непроточной водой;

      Воздушный холодильник прменяют для конденсации паров жидкости с
      Т. кип. >150 С, водяной с проточной водой – с Т. кип. жидкости < 120 С, водяной с непроточной водой — с Т. кип. жидкости от 120 до 150 С.

      Рисунок 27. – Холодильник с водяным охлаждением Рисунок 28. – Холодильник с воздушним охлаждением

      По строению внутренней трубки

      По конструкции внутренней трубки, охлаждающей рубашки, а, следовательно, поверхности охлаждения различают холодильники:

      — комбинированный и др. (рис. 29).

      Применение конкретного типа холодильника обуславливается необходимой интенсивностью охлаждения.

      а б в г д е ж з
      и к л м н о п

      Рисунок 29. Холодильники различной конструкции.

      Воздушный холодильник (рис. 29 а, о)

      Относится к простейшим по конструкции холодильникам и представляет собой длинную стеклянную трубку. Такой холодильник применяется только при работе с высококипящими жидкостями (т. кип. >150°С), поскольку охлаждающее действие воздуха невелико. Холодильник может применяться в качестве прямого или обратного. В качестве обратного такой холодильник малоэффективен: движение жидкости преимущественно отвечает ламинарному потоку и вещество легко «выбрасывается». В качестве нисходящего такой холодильник можно использовать при небольшой скорости перегонки.

      Холодильник Вейгеля-Либиха (чаще Либиха, англ. Liebig condenser)
      (рис. 29 б, п)

      Впервыебыл предложен в 1771 г. Вейгелем, а затем использован
      Либихом. Применяется преимущественно в качестве нисходящего холодильника. В качестве обратного холодильника он малоэффективен, т.к. имеет малую охлаждающую поверхность и ламинарное течение паров. С этой целью он применяется для относительно высококипящих (Т кип.> 100 0 С) соединений. Так как на наружной поверхности холодильника конденсируется атмосферная влага, которая через капиллярные течи в шлифе может попадать внутрь колбы, шлифы на холодильнике и колбе следует тщательно смазывать. Рекомендуется также на холодильнике выше шлифа надевать манжету из сухой фильтровальной бумаги. Более высококипящие жидкости (Т кип. >160 0 С) в месте спая трубок (рис. 30) могут обусловить возникновение внутреннего напряжения, что вызывает появление трещин, или полное разрушение стекла.

      Рисунок 30. Места возможных трещин при резком перепаде температур

      Коэффициент теплообмена для холодильников Либиха длиной от 300 до 1000 мм изменяется от 105 до 35 Вт/(м 2 K), т.е. уменьшается с увеличением длины холодильника.

      Холодильник Либиха может выполнять функции и воздушного холодильника, если его расположить вертикально и пар высококипящей жидкости направить в рубашку через верхний отросток, а из нижнего отбирать конденсат. В результате разогрева в центральной трубке возникнет непрерывный вертикальный поток холодного воздуха. В этом случае наиболее эффективные холодильники с более широкой центральной трубкой и по возможности меньшим диаметром окружающей ее рубашки.

      Холодильник Веста (англ. West condenser) (рис. 29 в)

      Представляет собой модификацию холодильника Либиха, отличием от которого является меньшее расстояние между внутренней и наружной трубкой, что позволяет увеличить скорость движения охлаждающего агента. Холодильник Веста имеет вдвое больший коэффициент теплообмена, чем холодильник Либиха и более эффективен для охлаждения паров низкокипящих жидкостей.

      Шариковый холодильник Аллина (англ. Allihn condenser) (рис. 29 г)

      Является типичным обратным холодильником. Благодаря большей поверхности охлаждения холодильники Аллина короче холодильников Вейгеля-Либиха. Через шариковый холодильник удобно вставлять ось мешалки, вводить в реактор различные вещества, хорошо смываемые в колбу конденсатом и подогреваемые им. Обычно число шариков у таких холодильников колеблется от 3 до 8. По эффективности в качестве обратного холодильника холодильник Аллина уступает холодильнику Димрота (рис. 29 ж, з), выдерживающему значительные перепады температур. Во избежание захлебывания, когда конденсат не успевает стекать обратно в колбу с кипящей жидкостью, обратный шариковый холодильник устанавливают в наклонном положении, но наклон не должен быть слишком большим, чтобы конденсат не скапливался в шарах. Скопление конденсата приводит к уменьшению эффективной охлаждающей поверхности холодильника.

      Змеевиковый холодильник (холодильник Грэхема)

      (англ. Graham condenser) (рис. 29 д, е)

      Никогда не используется как обратный, т.к. конденсат, который недостаточно хорошо стекает по сгибам змеевика, может быть выброшен из холодильника и послужить причиной несчастного случая. Змеевиковый холодильник, установленный вертикально, является наиболее эффективным нисходящим холодильником, особенно для низкокипящих веществ.

      Холодильник Димрота (англ. Dimroth condenser), (рис. 29 ж, з)

      Очень эффективный обратный холодильник. Он имеет наиболее высокий коэффициент теплообмена, достигающий 120 Вт/(м 2 К). Его также можно использовать в качестве нисходящего, если можно пренебречь относительно большими потерями дистиллята на змеевике. Спай змеевика с рубашкой находится вне зоны с большим перепадом температур, поэтому применяя такой холодильник при работе с жидкостями, кипящими выше 160 0 С можно не опасаться осложнений. Для более эффективного охлаждения используется холодильник Димрота с двойной рубашкой (рис. 29 з).

      Чтобы улучшить работу холодильников с рубашкой, усилив перенос теплоты, создают турбулентный поток охлаждающей жидкости. Для этого трубки подачи и отвода жидкости рубашки припаивают так, чтобы их оси были расположены тангенциально по отношению к рубашке (рис. 14 и) . Тогда вода или другая охлаждающая жидкость начнет двигаться в холодильнике по спирали.

      Холодильник Фридриха (Фридрихса, Фридерихса)
      (англ.Friedrich condenser), (рис. 29 и, к)

      В таком холодильнике пары омывают змеевиковую трубку с проточной водой и стенки внутренней широкой цилиндрической трубки, снаружи которой течет вода, поступающая из змеевика. Этот холодильник с интенсивным охлаждением пара является, в сущности, комбинацией холодильников Либиха и Димрота. Он очень эффективен для фракционной перегонки жидких смесей, так как в нем конденсат практически не задерживается.

      Холодильник Ширма-Хопкинса (чаще холодильник Хопкинса, рис. 29 л).

      Состоит из рубашки, через которую пропускают пар, и «пальца», находящегося внутри рубашки, — устройство, через которое протекает жидкий хладоагент. При использовании данного типа холодильника скорость потока пара должна быть как можно ниже.

      Охлаждающий палец (англ. Cold fingers), (рис. 29 м)

      Этот обратный холодильник особой формы (его можно специально не закреплять в системе охлаждения) используется, прежде всего, в приборах для полумикрометодов. Если «охлаждающий палец» введен в реакционный сосуд на пробке, прибор не должен быть герметичным.

      Холодильник Дьюара (рис. 29 н)

      В качестве охлаждающего агента в таком холодильнике используется смесь сухого льда (твердый диоксид углерода) с ацетоном или спиртом, или жидкий азот.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: