Холодильник прямой и обратный

Холодильник прямой и обратный

Холодильник – это прибор для конденсации пара при помощи охлаждающей среды, чаще всего воды.

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.

На Рис 1. приведены различные конструктивные типы холодильников.

Рис.1 Конструктивные типы холодильников
а-воздушный холодильник
б-шариковый воздушный холодильник
в-холодильник Либиха
г-шариковый холодильник
д-змеевиковый холодильник
е-холодильник Штеделера
ж-холодильник Димрота
з-холодильник сочетающий принципы холодильников Либиха и Димрота
и-"охлаждающий палец"

Воздушный холодильник (рис.1-а)
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 (рис.1-б)
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 (рис.1-в)
Применяется преимущественно в качестве нисходящего примерно до 160°С. Охлаждающим средством для веществ с температурой кипения 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 высококипяише 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.

На рис.2 показан пример использования холодильника Либиха для простой перегонки.

Рис.2 Установка для простой перегонки.
1-колба Вюрца
2-холодильник Либиха
3-алонж
4-колба-приемник

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.

Шариковый холодильник (рис.1-г)
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 (рис.1-д)
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.

Холодильник Штеделера (рис.1-е)
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 (рис.1-ж) 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.

Читайте также:  Выращивание ягод в теплице

Погружной холодильник —«охлаждающий палец» (рис.1-и)
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.

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

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.

Содержание

Виды холодильников [ править | править код ]

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.

  • 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»

Применение [ править | править код ]

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 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.

Читайте также:  Котел навьен сильно гудит

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 [ 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!

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

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:

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.

Читайте также:  Картинки для кафе на стену

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.

Как работает абсорбционный холодильник

Как сделать холодильник для самогонного аппарата своими руками: подробная инструкция

Принцип работы автомобильного холодильника

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.

Видео: Что такое прямой и обратный холодильник | ЕГЭ Химия | Лия Менделеева

Видео: Обзор обратного холодильника

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector