Назначение прямого и обратного холодильника, принцип работы, чем отличаются
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. Из этой статьи станет известно, какими бывают эти устройства по принципу действия, по конструкции, а также, что используется в качестве охладителя.
Обратный и прямой холодильник
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.
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.
Видео: Что такое прямой и обратный холодильник | ЕГЭ Химия | Лия Менделеева
Видео: Обзор обратного холодильника
holodilnik1.ru
Холодильник (химия) — Википедия
Установка для перегонки с нисходящим холодильником Либиха (5)Холодильник (химия) — лабораторный прибор для конденсации паров жидкостей при перегонке или нагревании (кипячении). Используют для отгонки растворителей из реакционной среды, для разделения смесей жидкостей на компоненты (Фракционная перегонка) или для очистки жидкостей перегонкой.
В зависимости от способа применения различают следующие типы холодильников:
- Прямой холодильник (нисходящий) — применяется для конденсирования паров и отвода образовавшегося конденсата из реакционной системы. Сбор конденсата ведется в колбу-приемник.
- Обратный холодильник — применяется для конденсирования паров и возврата конденсата в реакционную массу. Устанавливают такие холодильники обычно вертикально.
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.
Типы холодильников:
- 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.
- холодильник Аллина (шариковый)
- холодильник Грэхема
- холодильник Димрота
- холодильник Фридерихса
- холодильник Штеделера
- холодильник Ширма-Гопкинса
- Погружной холодильник «охлаждающий палец»
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.
Воздушный холодильник
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.)
Холодильник Либиха
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.
Шариковый холодильник
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.
Змеевиковый холодильник
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.
Холодильник Штеделера
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.
Холодильник Димрота
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[править | править код]
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!
Холодильник Либиха
Холодильник Аллина (шариковый)
Холодильники Грэхема (змеевиковые)
Холодильник Димрота
Пальцеобразный холодильник
- Воскресенский, П. И. Техника лабораторных работ: руководство / П. И. Воскресенский. — 10-е изд., стер. М.: Химия, 1973. 717 стр.
ru.wikipedia.org
Прямые и обратные холодильники
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.
Длина охлаждающей трубки, мм | Диаметр | Площадь охлаждения, дм2 | Общая длина, |
мм | |||
200 | 18 | 0.7 | 350 |
250 | 18 | 1 | 420 |
300 | 20 | 1.1 | 480 |
400 | 22 | 1.6 | 590 |
500 | 24 | 2.2 | 710 |
600 | 24 | 2.8 | 810 |
800 | 28 | 4.3 | 1050 |
1000 | 28 | 5.7 | 1250 |
Холодильник Либиха со стандартными шлифами
Длина охлаждающей зоны, мм | Шлифы | Площадь охлаждающей зоны, дм2 | Длина, мм |
80 | 10/19 | 0.16 | 165 |
80 | 14/23 | 0.16 | 175 |
150 | 14/23 | 0.6 | 254 |
200 | 14/23 | 1 | 305 |
200 | 19/26 | 1 | 332 |
200 | 24/29 | 1 | 350 |
200 | 29/32 | 1 | 360 |
300 | 19/26 | 1.6 | 432 |
300 | 24/29 | 1.6 | 450 |
300 | 29/32 | 1.6 | 460 |
400 | 19/26 | 2.1 | 535 |
400 | 24/29 | 2.1 | 555 |
400 | 29/32 | 2.1 | 560 |
500 | 19/26 | 2.7 | 632 |
500 | 24/29 | 2.7 | 650 |
500 | 29/32 | 2.7 | 660 |
600 | 19/26 | 3.2 | 735 |
600 | 24/29 | 3.2 | 735 |
600 | 29/32 | 3.2 | 760 |
Перегонка с использованием елочного дефлегматора
В вашем браузере отключен JavaScript
Холодильник Аллина (шариковый)
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.
Длина охлаждающей трубки (по прямой), мм | Диаметр | Площадь охлаждения, дм2 | Общая длина, мм |
| |||
200 | 18 | 1 | 350 |
250 | 18 | 1.5 | 420 |
300 | 20 | 1.8 | 480 |
400 | 22 | 2.7 | 590 |
500 | 24 | 3.7 | 710 |
600 | 24 | 4.9 | 810 |
800 | 28 | 7.6 | 1050 |
1000 | 28 | 10 | 1250 |
Холодильник Аллена со стандартными шлифами
Длина охлаждающей зоны (по прямой), мм | Шлифы | Площадь охлаждающей зоны, дм2 | Длина, мм |
150 | 14/23 | 0.6 | 235 |
200 | 14/23 | 1.1 | 295 |
200 | 19/26 | 1.1 | 330 |
200 | 24/29 | 1.1 | 350 |
200 | 29/32 | 1.1 | 360 |
300 | 14/23 | 1.6 | 405 |
300 | 19/26 | 1.6 | 430 |
300 | 24/29 | 1.6 | 450 |
300 | 29/32 | 1.6 | 460 |
400 | 19/26 | 2.2 | 530 |
400 | 24/29 | 2.2 | 550 |
400 | 29/32 | 2.2 | 560 |
500 | 19/26 | 3 | 630 |
500 | 24/29 | 3 | 650 |
500 | 29/32 | 3 | 660 |
600 | 19/26 | 3.7 | 730 |
600 | 26/29 | 3.7 | 750 |
600 | 29/32 | 3.7 | 760 |
Холодильник Грэхема (змеевиковый)
Никогда не используется как обратный, так как конденсат, который недостаточно хорошо стекает по сгибам змеевика, может быть выброшен нз холодильника и послужить причиной несчастного случая. Змеевиковый холодильник, установленный вертикально, является наиболее эффективным нисходящим холодильником, особенно для низкокипящих веществ.
Длина охлаждающей трубки (по прямой), мм | Диаметр | Площадь охлаждения, дм2 | Общая длина, мм |
200 | 18 | 2.3 | 350 |
250 | 20 | 2.7 | 420 |
300 | 20 | 3.3 | 480 |
400 | 22 | 4.7 | 590 |
500 | 24 | 7 | 710 |
600 | 24 | 8.2 | 810 |
Холодильник Грэхема (змеевиковый) со стандартными шлифами
Длина охлаждающей зоны (по прямой), мм | Шлифы | Площадь охлаждающей зоны, дм2 | Длина, мм |
150 | 14/23 | 1.2 | 235 |
200 | 14/23 | 2.3 | 295 |
200 | 19/26 | 2.3 | 330 |
200 | 24/29 | 2.3 | 350 |
300 | 19/26 | 3.5 | 430 |
300 | 24/29 | 3.5 | 450 |
300 | 29/32 | 3.5 | 460 |
400 | 19/26 | 4.7 | 530 |
400 | 24/29 | 4.7 | 550 |
400 | 29/32 | 4.7 | 560 |
500 | 19/26 | 5.7 | 630 |
500 | 24/29 | 5.7 | 650 |
500 | 29/32 | 5.7 | 660 |
600 | 19/26 | 7.7 | 730 |
600 | 24/29 | 7.7 | 750 |
600 | 29/32 | 7.7 | 760 |
По вопросам приобретения звоните: +79670876162 или заполните форму обратной связи:
www.alchetech.ru
Обратный холодильник — чем отличается прямой холодильник для перегонки от обратного? — 2 ответа
холодильник либиха
Автор Дмитрий медведев задал вопрос в разделе Наука, Техника, Языки
чем отличается прямой холодильник для перегонки от обратного? и получил лучший ответ
Ответ от Ariel[новичек]
принципиально они мало отличаются один от другого. если речь идет о лабораторном варианте, то прямой холодильник, как правило, представляет собой прямую трубку с водяной «рубашкой». пары поступают в него сверху, конденсируются, и конденсат вытекает в приемник с нижнего конца. может устанавливаться наклонно или вертикально. это устройство изобрел в 19 веке немецкий химик Иоганн Юстус фон Либих, поэтому его еще называют «холодильник Либиха». предназначен для простой перегонки жидкостей, а также разделения их смесей, в последнем случае часто дополнительно используется дефлегматор.
обратный холодильник предназначен для конденсации паров кипящей жидкости и возвращения ее в сосуд, в котором она кипит. при этом пары поступают в нижнюю часть холодильника, через нее же стекает конденсат. устройство аналогично холодильнику Либиха, но для повышения эффективности устройства внутренняя прямая трубка заменяется на трубку сложной формы с бОльшей площадью поверхности («шариковый» холодильник), кроме того, дополнительно к водяной «рубашке» или вместо нее может быть установлен внутренний змеевик. верхний конец обратного холодильника должен иметь сообщение с атмосферой.
в принципе, практически любой прямой холодильник может быть использован в качестве обратного, при условии, что его эффективность и внутренний диаметр достаточны для конденсации необходимого количества паров. обратный холодильник принципиально тоже может быть использован в качестве прямого в случае такой необходимости, однако необходимо учитывать, что в неровностях внутренней поверхности может задерживаться жидкость, что может привести к снижению эффективности разделения. лучше не использовать обратный холодильник в качестве прямого при вакуумной дестилляции.
в настоящее время почти все холодильники, как прямые, так и обратные, снабжены шлифами с обох концов, поэтому при их установке обычно не возникает трудностей.
Привет! Вот подборка тем с ответами на Ваш вопрос: чем отличается прямой холодильник для перегонки от обратного?
Ответ от Alexander Goponenko[гуру]
У обратного холодильника сконценсированные пары возвращаются обратно в реактор. Используется при проведении реакции при высокой температуре. В качестве альтернативы можно было бы вести реакцию в герметичном сосуде, но тогда давление может стать высоким (вплоть до взрыва) .
Прямой холодильник используется для перегонки — отделение низкокипящего компонента от высококипящего.
Конструктивные отличия отражают назначение. Обратный холодильник как правило стоит вертикально, и жидкость должна стекать обратно вниз. Прямой холодильник как правило располагают под наклоном, сконденсированная жидкость должна вытекать с другой стороны и не накапливаться в холодильнике
Ответ от Victor Kapoustian[гуру]
Зачем Вам, Дмитрий, все эти премудрости? При вашем положении во властной вертикали могли бы обойтись и дифлегматором Вюрца!
Холодильник химия на Википедии
Посмотрите статью на википедии про Холодильник химия
Холодильник Либиха на Википедии
Посмотрите статью на википедии про Холодильник Либиха
Ответить на вопрос:
2oa.ru
КЛАССИФИКАЦИЯ ХОЛОДИЛЬНИКОВ. Прямой Обратный
| По принципу действия
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.
| По типу охлаждения
Водяной (рис. 27) Воздушный (рис. 28) |
По типу охлаждающего агента, заполняющего внутреннюю «рубашку», различают холодильники:
— водяной с проточной водой;
— водяной с непроточной водой;
— воздушный.
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:
— «труба в трубе»;
— шариковый;
— змеевиковый;
— комбинированный и др. (рис. 29).
Применение конкретного типа холодильника обуславливается необходимой интенсивностью охлаждения.
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 0С) 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 0С) 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/(м2K), 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/(м2К). 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 1600С 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.
| Юстус Либих (1803-1873) | Джеймс Дьюар (1842-1923) |
studopedya.ru
Холодильник обратный для перегонки жидкостей
Холодильники (рис. 53). При перегонке высококипящих жидкостей применяют воздушные холодильники (рис. 53,а), для перегонки низкокипящих жидкостей—холодильники Либиха (рис. 53,6). При нагревании летучих жидкостей применяют различные типы обратных холодильников. [c.77]Если охлаждаемые пары поступают в холодильник сверху, а конденсат стекает в другой сосуд (приемник), как, например, в приборах для перегонки жидкостей (см. рис. 67), то холодильник называется нисходящим. Если пары поступают снизу, а конденсат стекает в ту же колбу, где происходит кипение, холодильник называется обратным. В принципе любой из холодильников может использоваться при необходимости и как нисходящий и как обратный. Однако в этом отношении не все конструкции равноценны. Для обратных холодильников обычно требуется более широкое нижнее отверстие в случае узкого отверстия при интенсивном кипении жидкости часто наблюдается захлебывание . Если есть опасность внезапного бурного вскипания пенящейся жидкости, что может привести к ее выбросу, предпочтительней холодильник со змеевиковым охлаждением, поскольку он обеспечивает наибольший резервный объем. [c.92]
Отчистка. Кипятят 3 ч с обратным холодильником с концентрированной соляной кислотой, взятой в количестве 10% от массы диоксана. Во время кипячения через жидкость пропускают слабый ток азота. Затем водный слой отделяют, диоксан встряхивают с твердым едким кали, фильтруют, вводят натрий и кипятят 1 ч с обратным холодильником. После перегонки в диоксан кладут несколько кусочков натриевой проволоки. [c.361]
Аллонжи 12, дефлегматоры 17, холодильники 18, обычно используются при перегонке и очистке различных растворителей. Аллонжами соединяются холодильники с приемниками. Дефлегматоры применяются при фракционной ( разделительной) перегонке. Холодильники служат для охлаждения и конденсации паров перегоняемых жидкостей. Прямые холодильники (Либиха) состоят из прямой длинной трубки (форштоса), один конец которой расширен. Форштос соединяется с охлаждаемым объемом, имеющим входной и выходной выводы. Обратные холодильники (шариковые или змеевиковые) устанавливаются вертикально и применяются при длительном кипячении жидкостей без перегонки. [c.20]
Сферический холодильник Сокслета (рис. 59, д) применяют чаще как обратный холодильник. Пар проходит между нару ной стенкой, охлаждаемой воздухом, и наружной стенкой внутреннего шара, через который циркулирует хладоагент. Холодильник Сокслета используют также при перегонке жидкостей высокой температурой кипения. [c.108]
Высушивать метиловый спирт лучше всего известью иди окисью бария при этом предполагается, что спирт уже достаточно обезвожен, что обычно бывает в случае хорошего продажного продукта. На 1 л метилового спирта добавляют приблизительно 200 г кусковой извести и кипятят 1—6 час. с обратным холодильником без доступа влаги. Кипение смеси извести и метилового спирта сопровождается чрезвычайно упорными толчками, особенно если кипение прерывалось. Эти толчки могут быть смягчены, если между колбой и кольцом бани поместить три полосы фильтровальной бумаги, с.ложенные в несколько раз. Но толчки очень часто являются причиной разбрызгивания жидкости и образования мелких капелек тумана, та что в некоторых случаях получается дестиллат, содержащий известь или, соответственно, метилат кальция. Поэтому рекомендуется при переходе от нагревания с обратным холодильником к перегонке, по возможности не прерывать кипения. Для этого в колбу заранее помещают короткую коленчатую трубку, остающуюся закрытой до соединения с нисходящим холодильником. Как только соединение произведено, обратный холодильник удаляют и закрывают соответствующее отверстие. Пламя под водяной баней тушат на короткое время, пока производят переключение, причем кипение спирта от этого не прерывается. [c.152]
Холодильники служат для охлаждения и конденсации паров, образующихся при кипении органических жидкостей. Самый простой холодильник, воздушный, представляет собой длинную стеклянную трубку. Такие холодильники применяются при перегонке высококипящих жидкостей. При перегонке низкокипящих жидкостей используют холодильник Либиха — такую же стеклянную трубку, но впаянную в другую., более широкую, на некотором расстоянии друг от друга. Верхняя часть холодильника ( рубашка ) имеет два отростка, на которые надевают резиновые трубки. Одну из них присоединяют к водопроводному крану, а другую отводят в раковину (охлаждающий агент — вода). Холодильник Либиха может быть нисходящим и обратным. [c.15]
В зависимости от необходимой температуры и образующихся продуктов реакции проводят в ретортах, длинногорлых круглодонных колбах илй в колбах для перегонки, а при высоких температурах — в запаянных с одной стороны трубках из тугоплавкого стекла. Для вытеснения газа из жидкости раствор нагревают в длинногорлой колбе. Колбу укрепляют наклонно для конденсации растворителя в горле или снабжают ее обратным холодильником. [c.501]
Холодильники-дефлегматоры, в этих холе дильниках конденсация паров происходит не полностьк а лишь частично, т. е. из поступающей в холодильни смеси паров конденсируются только пары высококипяще состав ной части смеси. Что же касается паров низке кипящей части, то они проходят холодильник, не конде сируясь. Такие холодильники носят название дефле маторов. С этими аппаратами нам неоднократн придется встретиться в настоящей книге (например при п( регонке под вакуумом). Сконденсировавшиеся в дефлегм торе пары обычно стекают обратно в перегонный куб. Эт стекающая из дефлегматора жидкость носит названи флегмы. Процесс перегонки с дефлегматором (или, ка говорят, с дефлегмацией паров) применяется в тех случая когда необходимо разделить при перегонке жидкост имеющие различные точки кипения (т. е. различные фраь ции). [c.66]
После прекращения нагревания, не переставая перемешивать смесь, к ней через обратный холодильник приливают 107 г (0,7 моля) хлорокиси фосфора, причем температура, реакционной смеси немного повышается. Затем жидкость охлаждают до температуры 40° и добавляют 600 мл сухого петролейного эфира (т. кип. 60—80°).. Мешалку выключают и отстоявшийся смолистый комплекс хлорокиси. фосфора и
www.chem21.info
Холодильник (химия) — WiKi
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.
Воздушный холодильник
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.)
Холодильник Либиха
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.
Шариковый холодильник
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.
Змеевиковый холодильник
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.
Холодильник Штеделера
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.
Холодильник Димрота
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!
ru-wiki.org