Обратный холодильник в химии для чего. Какие виды стеклянных холодильников знаете, и для чего они служат? Шариковый воздушный холодильник

Системы для перегонки самогона с прямоточными холодильниками относятся к недорогим, но достаточно надежным конструкциям. Среди всех имеющихся на рынке моделей самогонных аппаратов устройства с охладителями прямого типа занимают более 70 %. Для такой популярности прямоточных систем есть множество причин, которые мы и рассмотрим более подробно.

1

Сегодня в магазинах нашей страны находится большой перечень самогонных аппаратов. Как мы хорошо знаем, все они отличаются между собой по стоимости, материалу, из которого они изготовлены, габаритами. Помимо того, системы для перегонки классифицируются по принципу работы холодильника. Многие новички не придают этой классификации особого значения, так как считают, что на рынке существует всего два вида дистилляторов – с холодильником прямоточного или обратного типа.

Такое мнение можно считать правильным, но только при условии, что речь идет о принципе работы элемента охлаждения. Если же рассматривать холодильники, исходя из их конструктивных особенностей, можно заметить, что разновидностей охладителей гораздо больше. Они разделяются на:

охладители воздушного типа;
шариковые воздушные камеры;
камеры Либиха;
шариковые охладители.

Воздушный холодильник – один из самых простых по своей конструкции. Он состоит из длинной стеклянной трубки, к которой крепятся перегонные шланги. Устройство такого типа используется только при работе с жидкостями, кипящими при температуре более 150 ˚C и может выполнять функцию не только прямоточного, но и обратного охладителя. Правда, вернее использовать его в качестве элемента прямого охлаждения, так как в таком случае он работает намного эффективнее. Лучше всего такие охлаждающие камеры показывают себя при работе с веществами, температура кипения которых превышает 160 ˚C.

Воздушный холодильник

Шариковые воздушные камеры лучше всего использовать в качестве обратного охладителя. Им характерны большие площади теплообмена, из-за чего они имеют высокие показатели производительности. Шариковые воздушные охладители успешно применяются для конденсации жидкостей с низкой температурой кипения.

Третий тип холодильников – это камеры Либиха. Эти элементы успешно используются и в качестве прямоточного, и как обратный охладительный элемент. Конструкция такой камеры состоит из одной стеклянной или медной трубки. К аппарату деталь крепится саморезами или методом пайки. Хладагентом в конструкции служит вода, циркулирующая в корпусе холодильника поверх внутренней трубки. В это время внутри нее находится пар самогона.

Последняя разновидность – это охладители шарикового типа. Они применяются только в качестве обратного холодильника. Из-за наличия шаровидных расширений в потоке пара создается турбулентность, что положительно влияет на качество охлаждения. Подача хладагента в такой конструкции осуществляется снизу вверх. Благодаря своей конструкции, шариковый холодильник позволяет вводить дополнительные вещества прямо в камеру, где находится пар самогона.

Как мы видим, разновидностей охладителей достаточно много. Некоторые из них используются исключительно на производстве химикатов – к ним относятся шариковые и шариковые воздушные камеры. Другие, такие как камеры Либиха, успешно применяются в бытовых аппаратах для самогоноварения. В таких случаях оптимальным решением станет применение устройства в качестве прямоточного охладителя. В чем плюсы и минусы аппарата с таким принципом работы, и в чем его преимущества над охладителями обратного типа – рассмотрим более подробно.

2

Дистиллятор с охладителем прямого типа имеет как свои преимущества, так и недостатки. К числу плюсов относится простота в изготовлении холодильника своими руками. Для работы не нужно покупать дополнительные материалы или инструменты. Вторым важным плюсом считается легкость в эксплуатации прибора в домашних условиях.

Кроме того, прямоточный холодильник очень просто обслуживать – для профилактического или капитального ремонта устройства не нужно нести самогонный аппарат в ремонт. Самогонный аппарат с холодильником этого типа очень легко и удобно хранить.

Самогонный аппарат с прямоточным холодильником

Среди преимуществ прямоточного охладителя стоит также отметить простоту в транспортировке. Благодаря несложной конструкции и отсутствию хрупких деталей, прибор не боится сильных ударов. Как правило, элементы охлаждения прямого типа изготавливаются из нержавейки или меди, реже – из стекла. Это дает абсолютную гарантию того, что устройство не будет поддаваться воздействию химических веществ в составе самогона.

Среди явных недостатков прямого холодильника можно выделить отсутствие возможности совершенствовать конструкцию. Так, холодильники обратного типа имеют более сложную конструкцию, в которой находятся дополнительные элементы для фиксации. С их помощью к аппарату можно прикрепить другие устройства, которые помогут изготовить самогон более высокого качества очистки. Дополнительные модули помогают и производить домашний виски или коньяк, а также популярную среди наших соотечественников лечебную .

3

Даже новичок в самогоноварении хорошо знает, что без качественного охлаждения не сможет обойтись ни один дистиллятор. К изготовлению своими руками этой части самогонного аппарата стоит отнестись очень внимательно, так как от результата вашей работы зависит не только температура готового самогона, но и производительность всего аппарата.

Первый важный нюанс холодильника прямоточного типа – это необходимость поступления хладагента навстречу попадающему в трубку потоку пара. После этого переработанную воду сразу же замещает новая жидкость, из-за чего устройство такого типа, собственно, и называют прямоточным. Поняв эти простые принципы можно приступать к изготовлению холодильника своими руками.

Холодильная камера прямоточного типа

Для начала берем ПВХ трубку, диаметром не более 4 см. Ее можно приобрести в любом магазине сантехники. Длина изделия не должна превышать 30 см. В противном случае самогонный агрегат будет довольно проблематично транспортировать даже в разобранном виде. Кроме трубы, нам также понадобится несколько заглушек и соединительные муфты. Не забудьте запастись сильфонной подводкой, которая будет играть роль сердечника. Прикручиваем подводку к заглушкам, после чего вставляем в кожух наши штуцеры. Далее помещаем устройство в жестяную банку, которая будет служить корпусом холодильника.

Следующим этапом станет монтаж холодильника непосредственно в дистиллятор. Для этого можно воспользоваться разными методами установки. Главное, чтобы этот элемент аппарата был съемным и позволял нанести достаточное количество герметика. Как правило, оптимальным вариантом считается монтаж с помощью резьбы под гайку. После установки холодильника обильно смазываем его стыки герметизирующим составом и начинаем проверку. Для этого с одной стороны трубки подключаем шланг для подачи жидкости, а вторую часть ставим на вывод переработанного хладагента.

При первом тестировании аппарата с охладителем категорически не рекомендуется включать максимальный напор воды. Лучше всего открыть подачу жидкости на 30 % от максимально допустимого. Далее внимательно наблюдаем за целостностью конструкции. Если вы нашли утечку, то выключите воду и устраните проблему. Как только вы добились идеальной работы холодильника и всего самогонного аппарата в целом, заливайте в перегонный куб холодную воду и начинайте дистилляцию. Таким образом, мы полностью очистим систему и окончательно убедимся в ее исправности.

Как видим, изготовить прямоточный элемент охлаждения своими руками совсем не сложно. Потратив на это 1 час своего времени, изготовить устройство сможет даже новичок. В результате мы получим недорогой холодильник для перегонки самогона в домашних условиях.

И немного о секретах...

Российские ученые кафедры биотехнологий создали препарат, который сможет помочь при лечении алкоголизма всего за 1 месяц.

Главное отличие препарата - ЕГО 100% НАТУРАЛЬНОСТЬ, а значит эффективность и безопасность для жизни:

устраняет психологическую тягу
исключает срывы и депрессию
защищает клетки печени от поражения
выводит из сильного запоя за 24 ЧАСА
ПОЛНОЕ ИЗБАВЛЕНИЕ от алкоголизма вне зависимости от стадии
очень доступная цена.. всего 990 рублей

Курсовой приём всего ЗА 30 ДНЕЙ обеспечивает комплексное РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ С АЛКОГОЛЕМ.
Уникальный комплекс АЛКОБАРЬЕР является на сегодняшний день самым эффективным в борьбе с алкогольной зависимостью.

Перейдите по ссылке и узнайте все преимущества алкобарьера

Холодильник - это прибор для конденсации пара при помощи охлаждающей среды, чаще всего воды. Холодильники устанавливают либо наклонно, когда нужно собрать конденсат в приемнике, либо вертикально для возврата конденсата в колбу с кипящей жидкостью. В этом случае холодильник называют обратным. Если температура затвердевания конденсата выше температуры охлаждающей воды, то в холодильник подают нагретую в термостате воду, предотвращающую намерзание конденсата во внутренней трубке холодильника. На рис. 58 представлены наиболее часто используемые холодильники.

Прямоточный холодильник Вейгеля - Либиха (рис. 58, а) был предложен в 1771 г. Вейгелем и затем использован Либихом. Этот холодильник обычно применяют для перегонки жидкостей с температурой кипения от 100 до 150 °С. Холодильник имеет охлаждающую рубашку относительно большого Диаметра. Коэффициент теплообмена для холодильников Вейгеля - Либиха длиной от 300 до 1000 мм изменяется от 105 до 35 Вт/(м2*К), т.е. уменьшается с увеличением длины холодильника.

Рис. 58. Стеклянные холодильники: Вейгеля - Либиха (а), Аллина (б), ВестанЯ, Грэхема (г), Димрота (д), Фридерихса (е) и тангенциальный ввод воды в хЦ-дильник (ж) I]

Поэтому целесообразно применять вместо одного длинного холодильника два холодильника меньших размеров. Холодильник Вейгеля - 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 возможно более меньшим диаметром окружающей ее рубашки.

Либих Юстус (1803-1873) - немецкий химик-органик и аналитик.

Шариковый холодильник Аллина (рис. 58, б) 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. 58, г), 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.(Аллин (Аллен) Альфред Генри (1847-1904) - немецкий химик-органик и аналитик.)

Холодильник Веста (рис. 58, в) имеет охлаждающую рубашку небольшого диаметра, близко расположенную к центральной несколько изогнутой трубке. Он более производителен, чем холодильник Вейгеля - Либиха. В одних и тех же условиях перегонки жидкости холодильник Веста имеет вдвое больший коэффициент теплообмена, чем прямоточный. Такой же эффективностью обладает спиральный холодильник Грэхема (рис. 58, д). Его используют для конденсации пара легколетучих жидкостей. Оба холодильника задерживают во внутренней трубке часть конденсата и поэтому мало пригодны для фракционной перегонки.

Холодильник Димрота (рис. 58, г) рекомендуется в качестве обратного холодильника. Он имеет наиболее высокий коэффициент теплообмена, достигающий 120 Вт/(м2К). Его не используют для фракционной перегонки жидких смесей из-за большого газового объема и способности задерживать в наклонном положении много конденсата.

Грэхем Томас (1805-1869) - английский физикохимик. Изучал диффузию газов и жидкостей через мембраны.

Вест Роберт (р. 1928) - американский химик-органик.

Димрот Отто (1872-1940) - немецкий химик-органик.

Холодильник Фридерихса (рис. 58, е). В этом холодильнике пар омывает 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 Вейгеля - Либиха и Димрота. Он очень эффективен для фракционной перегонки жидких смесей, так как в нем конденсат практически не задерживается.

Чтобы улучшить работу холодильников с рубашкой, усилив перенос теплоты, создают турбулентный поток охлаждающей Жидкости.

Рис. 59. Камерные холодильники: патронного типа (а, б), Штеделера (в), Ширма - Гопкинса (г) и Сокслета (д)

Для этого трубки подачи и отвода жидкости рубашки припаивают так, чтобы их оси были расположены тангенциально по отношению к рубашке (рис. 58, ж). Тогда вода или другая охлаждающая жидкость начнет двигаться в холодильнике по спирали.

Холодильники патронного типа (рис. 59, а, б). В них центральная часть - патрон - заполнена твердой или жидкой охлаждающей смесью. Такие холодильники для низко-кипящих жидкостей являются обратными. К их числу принадлежит и холодильник Штеделера (рис. 59, в), в котором конденсация пара происходит в змеевике, охлаждаемом жидкими и твердыми смесями. Жидкость, образующаяся при плавлении твердого хладоагента, сливается через боковой патрубок. Через левую трубку, доходящую до дна чаши холодильника, подают жидкий компонент твердо-жидкостной охлаждающей смеси.

Штеделер Георг Андреас (1841-1871) - немецкий химик-органик.

Пальчиковый холодильник Ширма-Гопкинса (рис. 59, г) состоит из рубашки, через которую пропускают пар, и "пальца", находящегося внутри рубашки, - устройства, через которое протекает жидкий хладоагент. При использовании пальчикового холодильника скорость потока пара должна быть возможно более низкой.

Сферический холодильник Сокслета (рис. 59, д) применяют чаще как обратный холодильник. Пар проходит между наружной стенкой, охлаждаемой воздухом, и наружной стенкой внут-реннего шара, через который циркулирует хладоагент. Холодильник Сокслета используют также при перегонке жидкостей высокой температурой кипения.

Сокслет Фридрих (1848-1926) - немецкий агрохимик.

Вы взяли с собой в поход пиво, но по маршруту следования не оказалось ни ручья со студеной водой, и холод от закончился. Как быстро охладить пиво или другие напитки, и при этом не на пару градусов, как это делается за счет испарения, а так, чтобы реально остудить напиток и насладиться им жару? Для этого нужно брать с собой предельно компактный химический холодильник, который можно заранее подготовить и всегда иметь под рукой нужный заряд для охлаждения продуктов, замораживания ушибов и других нужд.

Холод поможет при: ушибах, растяжениях, переломах, вывихах, отеках, ожогах, укусах насекомых, тепловом ударе, возникновении воспалительных процессов, необходимости остановки кровотечения (из носа), необходимости охлаждения продуктов.

Способ получения химического холода

Для приготовления его необходима вода и аммиачная селитра – распространенное удобрение. Ее легко найдете в цветочном магазине, ее цена невысока, поэтому ваш срочный холодильник будет рентабельным.

Массовая пропорция воды и селитры 60% на 40%, по объему получается 1:1. Размешиваем данную смесь в бутылке. При растворении в воде селитра поглощает большое количество тепла. Если соль при растворении понизит температуру на 3 градуса, то такое же количество селитры на 23 градуса! Холодильник химическим способом готов к использованию. Если на половину заполненную бутылку водой заморозить, а потом заполнить селитрой (измельчать не обязательно), то получим долгоиграющий источник холода.

Еще одна замечательная идея. В походе можно сделать холодильник из туристического коврика и бутылки со смесью. В нужный момент приводим в действие смесь и закутываем ее в коврик, а открытые концы закрываем тряпкой или запасной одеждой.

Использованную смесь, перед тем как вылить ее, нужно сильно разбавить водой, если вы не хотите нанести вред растениям.

Про термос, как его сделать из бутылки.

Опыт с холодом, созданным химическим путем

Смешай 100 г снега или льда с 33 г каменной соли – температура полученной смеси снизится до -20° С. Если ты перемешаешь 100 г снега или льда со 100 г азотнокислого калия, то температура смеси опустится до -30° С. Температура охлаждающей смеси, состоящей из 100 г снега (или льда) и 150 г гидрата хлористого калия доходит до -45° С. А как быть летом, когда нет снега и льда? В теплое время года можно воспользоваться такими химическими соединениями, которые, растворяясь в воде, поглощают тепло, способствуя тем самым снижению температуры воды до – 35° С. Разумеется, вода должна быть холодной, а указанные ниже соединения нужно брать в следующей пропорции (по весу) по отношению к воде:

хлористый аммоний 3
азотнокислый натрий 5
азотнокислый аммоний 10
сернистый натрий + соляная кислота 40
роданистый аммоний или калий 15

Во избежание больших потерь холода желательно приготовлять раствор в термосе.

Закончив работу, вылей раствор в чашку и удали из него воду методом выпаривания. Вещество, оставшееся после выпаривания, можно вновь использовать для опытов.

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.

Виды 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.

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.

Воскресенский, П. И. Техника лабораторных работ: руководство / П. И. Воскресенский. - 10-е изд., стер. М.: Химия, 1973. 717 стр.

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.

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.

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.

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.


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.