Холодильник либиха для чего

Холодильник — стеклянный лабораторный прибор

Для конденсации паров, в процессах экстракции и разделения жидкостей на фракции, в установках для исследования веществ используются химический холодильник. Это стеклянное лабораторное оборудование, устройство для охлаждения и конденсации паров вещества различного вида охлаждающими средами. В самом простом случае, охладителем выступает наружный воздух; чаще всего, вода; иногда — специальные хладагенты, в том числе, твердые.

В общем случае, холодильник состоит из сосуда для конденсации паров и охлаждающего контура. Простейший воздушный холодильник состоит из стеклянной трубки, охлаждающей рубашкой которого является наружный воздух.

Типы холодильников

Холодильники для химических лабораторных установок принято разделять на прямые и обратные. Есть еще универсальные приборы, конструкция которых позволяет, в зависимости от потребностей, использовать прибор в качестве прямого или обратного конденсатора.

Прямой или нисходящий холодильник используется для конденсации паров и сбора конденсата в сосуде-приемнике. Он устанавливается таким образом, чтобы конденсируемые пары выводились из реакционной системы.

Обратный холодильник устанавливается над сосудом реактором таким образом, чтобы конденсат возвращался в реакционную систему — т.е. чтобы конденсат стекал обратно в сосуд-реактор — чаще всего это стеклянная колба.

Конструкции холодильников

Существует несколько конструкций холодильников, с разными видами сосудов-конденсаторов, рубашек, способами подачи и типами охладителя. Перечислим наиболее популярные виды холодильников:

— Либиха, с охлаждением проточной водой и конденсатором в виде прямой стеклянной трубки. Используется в качестве прямого холодильника, для простой перегонки высококипящих жидкостей (до 160°). Конструкция требовательна к качеству стекла (только термостойкое).
— Шариковый, с конденсатором из нескольких шарообразных расширений и охлаждением водой. Применяется только в качестве обратного. Соединяется прямо с реакционным сосудом, устанавливается вертикально или под небольшим углом. Очень удобен для использования мешалки и добавления ингредиентов в реакционную смесь. Корпус испытывает большие перепады температур и требует термостойкого исполнения.
— Змеевиковый, с конденсатором в виде трубки-спирали и охлаждающим агентом в рубашке. Применяется только в качестве нисходящего, для низкокипящих веществ, устанавливается вертикально.
— Димрота, со змеевиком для охладителя, установленном внутри прямой трубки с циркулирующими парами. Применяется в качестве обратного, для высококипящих веществ (t>160 °С), может использоваться как нисходящий. Очень эффективный обратный холодильник. Конструкция хороша тем, что место спайки змеевика с рубашкой не испытывает больших перепадов температур.
— Патронного типа, со змеевиком для конденсации паров и патроном для заполнения твердой или жидкой охлаждающей средой (например, холодильник Штеделера). Применяется для низкокипящих веществ в качестве обратного холодильника.
— Пальчиковый, обратный, погружается в реакционный сосуд, с «пальцем» внутри для подачи охладителя.
— Сферический Сокслета, с шаром по центру для охладителя и пространством между шаром и воздушной рубашкой для конденсации паров. Используется в качестве обратного, для перегонки высококипящих веществ.
— Фридерихса, сочетающий конструкции холодильников Либиха и Димрота. Пары для конденсации циркулируют в пространстве между охлаждающими контурами, заполненными водой (змеевик и наружная рубашка). Очень эффективный лабораторный прибор для разделения жидкостей на фракции.

В интернет-магазине Prime Chemicals Group различные виды холодильников, а также другое лабораторное стекло купить можно выгодно, с доставкой или самовывозом из Мытищ. Ассортимент лабораторного и медицинского оборудования очень широк, можно купить химреактивы — в каталоге более трехсот наименований.

Источник

Химические холодильники для различных задач

Шариковый воздушный холодильник (б) применяется в качестве обратного. Шариковые холодильники более эффективны, чем обычные (прямые по конструкции без расширений) 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 со стандартными шлифами

Длина охлаждающей зоны, мм

Площадь охлаждающей зоны, дм 2

Перегонка с использованием елочного дефлегматора

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

Источник

Холодильники. Разновидности и применение.

В зависимости от способа применения различают следующие типы холодильников:

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.

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!

Источник

Холодильники

На рис. 1 представ лены наиболее часто используемые холодильники.

Прямоточный холодильник Вейгеля-Либиха (рис. 1, 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 Вейге ля-Либиха длиной от 300 до 1000 мм изменяется от 105 до 35 Вт/(м 2 K ), т.е. уменьшается с увеличением длины холодильника. Поэтому целесообразно применять вместо одного длинно го 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 верх ний отросток, а из нижнего отбирать конденсат. В результате разогрева в центральной трубке возникнет непрерывный вертикальный поток холодного воздуха. В этом случае наиболее эф фективные холодильники с более широкой центральной труб кой и возможно более меньшим диаметром окружающей ее ру башки.

Шариковый холодильник Аллина (рис. 1, б) является типич ным 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. 1, г), выдержи вающему значительные перепады температур. Во избежание захлебывания, когда конденсат не успевает стекать обратно в колбу с кипящей жидкостью, обратный шариковый холодиль ник устанавливают в наклонном положении, но наклон не дол жен быть слишком большим, чтобы конденсат не скапливался в шарах. Скопление конденсата приводит к уменьшению эффек тивной охлаждающей поверхности холодильника.

Холодильник Веста (рис. 1, в) имеет охлаждающую рубашку небольшого диаметра, близко расположенную к центральной несколько изогнутой трубке. Он более производителен, чем хо лодильник 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. 1, д). Его используют для конденсации пара легколетучих жидкостей. Оба холодильника задерживают во внутренней трубке часть конденсата и поэтому мало пригодны для фракционной пере гонки.

Холодильник Димрота (рис. 1, г) рекомендуется в качестве обратного холодильника. Он имеет наиболее высокий коэффи циент теплообмена, достигающий 120 Вт/(м 2 К). Его не исполь зуют для фракционной перегонки жидких смесей из-за большо го газового объема и способности задерживать в наклонном по ложении много конденсата.

Холодильник Фридерихса (рис. 1, 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 ин тенсивным охлаждением пара является в сущности комбинаци ей холодильников Вейгеля-Либиха и Димрота. Он очень эф фективен для фракционной перегонки жидких смесей, так как в н ем конденсат практически не задерживается.

Чтобы улучшить работу холодильников с рубашкой, усилив Перенос теплоты, создают турбулентный поток охлаждающей ж идкости. Для этого трубки подачи и отвода жидкости рубашки припаивают так, чтобы их оси были расположены тангенциаль но по отношению к рубашке (рис. 1, ж). Тогда вода или другая охлаждающая жидкость начнет двигаться в холодильнике по спирали.

Сферический холодильник Сокслета (рис. 2, д) применяют чаще как обратный холодильник. Пар проходит между наруж ной стенкой, охлаждаемой воздухом, и наружной стенкой внут реннего шара, через который циркулирует хладоагент. Холо дильник Сокслета используют также при перегонке жидкостей с высокой температурой кипения.

Б.Д.Степин Техника лабораторного эксперимента в химии. М.1999

Р и с. 3. Холодильники: а – воздушный, б – Либиха, в – шариковый, г – змеевиковый, д – Димрота, е – Димрота с охлаждающей рубашкой, ж – «пальчиковый»

Источник