Qu'est-ce qu'un condenseur à reflux et comment est-il utilisé? Réfrigérateurs

Le refroidisseur à billes HSh est conçu pour l'échange thermique de deux flux, le refroidissement et la condensation des vapeurs liquides. Il est utilisé exclusivement comme revers, car il a une expansion sphérique à l'intérieur du bulbe extérieur. Lorsque la condensation se produit, les vapeurs dans le réfrigérateur deviennent turbulentes. Ce type de réfrigérateur a des propriétés de refroidissement plus élevées, qui sont nettement supérieures à celles des réfrigérateurs de type Liebig.

Caractéristiques d'utilisation

L'agent de refroidissement est fourni de bas en haut. Le dispositif à bille vous permet d'y insérer l'axe de l'agitateur, ainsi que d'introduire diverses substances dans le réacteur. Habituellement, le nombre de balles varie de 2 à 8.

En cours d'utilisation, le refroidisseur à billes est installé dans une position inclinée. Cela évite les inondations, alors que la pente ne doit pas être importante, sinon les condensats n'auront pas le temps de s'écouler dans le ballon. L'accumulation de condensation affecte l'efficacité du refroidissement.

Dans notre boutique en ligne, vous pouvez acheter les types de réfrigérateurs à billes suivants :

• longueur de 20 à 40 cm;
• le nombre de balles - 2, 6, 8;
• raccord entrée / sortie - 14/23, 29/32, 45/40 et sans lames minces.

Avantages d'un refroidisseur à billes

1. La conception spéciale en forme de boule donne au réfrigérateur une surface d'échange thermique impressionnante.
2. La faible résistance à la vapeur vous permet d'obtenir un clair de lune plus puissant.

Vous pouvez acheter un réfrigérateur inversé sur cette page.

Réfrigérateurs chimiques

Unité de distillation en aval Liebig (5)

Réfrigérateur (chimie)- appareil de laboratoire pour la condensation des vapeurs de liquides lors de la distillation ou du chauffage (ébullition). Ils sont utilisés pour distiller des solvants du milieu réactionnel, pour séparer des mélanges de liquides en composants (distillation fractionnée) ou pour purifier des liquides par distillation.

Types de réfrigérateurs

Des réfrigérateurs inversés ou ascendants sont utilisés pour effectuer la réaction au point d'ébullition du mélange réactionnel, mais sans distiller le liquide; ils assurent la condensation des vapeurs et l'évacuation des condensats vers le réacteur le long des parois du réfrigérateur.

Le type de réfrigérateur de laboratoire le plus simple est un réfrigérateur à air, qui n'est généralement qu'un tube de verre refroidi par l'air ambiant. Il est utilisé exclusivement pour travailler avec des liquides à haut point d'ébullition (de préférence avec un point d'ébullition d'au moins 120 ° C), qui, lors du travail avec un réfrigérateur à eau, en raison de la grande différence de température, pourraient se fissurer dans le verre du réfrigérateur.

Application

Lorsque vous travaillez avec des liquides dont le point d'ébullition est inférieur à 120 ° C, des réfrigérateurs à eau de différentes formes sont utilisés - libikhovsky, boule, serpentin, etc. Pour la distillation avec un réfrigérateur incliné vers le bas, le réfrigérateur Liebig est le plus pratique (sauf dans le cas de la distillation de liquides à très bas point d'ébullition, comme l'éther diéthylique). Les réfrigérateurs en forme de doigt sont généralement utilisés comme réfrigérateurs inversés ou pour la concentration de vapeurs lors de la sublimation.

Installation

Les refroidisseurs chimiques peuvent être utilisés soit à l'envers, soit vers le bas (position et méthode de fixation différentes lors de l'installation de l'appareil).

Le haut du condenseur est relié à un ballon Würz ou à un tube s'étendant du ballon contenant le mélange d'origine. La partie inférieure est reliée à l'allonge, par laquelle le produit de synthèse ou de distillation entre dans le récepteur.

voir également

• déflegmateur

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Un réfrigérateur est un appareil permettant de condenser de la vapeur à l'aide d'un fluide réfrigérant, le plus souvent de l'eau. Les réfrigérateurs sont installés soit en oblique lorsqu'il est nécessaire de collecter les condensats dans un réservoir, soit en vertical pour renvoyer les condensats dans un ballon avec un liquide bouillant. Dans ce cas, le réfrigérateur est dit inversé. Si la température de solidification du condensat est supérieure à la température de l'eau de refroidissement, de l'eau chauffée dans un thermostat est fournie au réfrigérateur pour empêcher le gel du condensat dans le tube intérieur du réfrigérateur. En figue. 58 montre les réfrigérateurs les plus couramment utilisés.

Le réfrigérateur à flux direct Weigel-Liebig (Fig. 58, a) a été proposé en 1771 par Weigel puis utilisé par Liebig. Ce réfrigérateur est généralement utilisé pour la distillation de liquides ayant un point d'ébullition de 100 à 150°C. Le réfrigérateur a une chemise de refroidissement avec un diamètre relativement grand. Le coefficient de transfert de chaleur pour les réfrigérateurs Weigel-Liebig d'une longueur de 300 à 1000 mm varie de 105 à 35 W / (m2 * K), c'est-à-dire diminue avec l'augmentation de la longueur du réfrigérateur.

Riz. 58. Réfrigérateurs en verre : Weigel - Liebig (a), Allina (b), VestanYa, Graham (d), Dimroth (e), Friederichs (f) et entrée d'eau tangentielle dans le réfrigérateur chC (g) I]

Par conséquent, il est conseillé d'utiliser deux réfrigérateurs plus petits au lieu d'un réfrigérateur long. Le réfrigérateur Weigel-Liebig peut également remplir les fonctions d'un réfrigérateur à air s'il est positionné verticalement et que la vapeur d'un liquide à haut point d'ébullition est dirigée dans la chemise par la branche supérieure et que le condensat est prélevé par la branche inférieure. Sous l'effet du chauffage, un flux vertical continu d'air froid apparaîtra dans le tube central. Dans ce cas, les refroidisseurs les plus efficaces sont ceux avec un tube central plus large et éventuellement un plus petit diamètre de la chemise environnante.

Liebig Justus (1803-1873) - chimiste organique allemand et analyste.

Le refroidisseur à billes d'Allin (Fig. 58, b) est un condenseur à reflux typique. En raison de la plus grande surface de refroidissement, les réfrigérateurs Allin sont plus courts que les réfrigérateurs Weigel-Liebig. Il est pratique d'insérer l'axe de l'agitateur à travers un refroidisseur à billes, d'introduire diverses substances dans le réacteur, qui sont bien lavées dans le ballon par le condensat et chauffées par celui-ci.

Habituellement, le nombre de boules dans de tels réfrigérateurs varie de 3 à 8. En termes d'efficacité en tant que réfrigérateur à reflux, le réfrigérateur Allin est inférieur au réfrigérateur Dimroth (Fig. 58, d), qui peut supporter des différences de température importantes. Pour éviter les inondations, lorsque les condensats n'ont pas le temps de s'écouler dans le ballon avec le liquide bouillant, le condenseur à reflux est installé en position inclinée, mais la pente ne doit pas être trop importante pour que les condensats ne s'accumulent pas dans les billes. L'accumulation de condensation entraîne une diminution de la surface de refroidissement efficace du réfrigérateur. (Allin (Allen) Alfred Henry (1847-1904) - chimiste et analyste organique allemand.)

Réfrigérateur Vesta (Fig. 58, c) a une chemise de refroidissement de petit diamètre, à proximité du tube central quelque peu incurvé. Il est plus efficace que le réfrigérateur Weigel-Liebig. Dans les mêmes conditions de distillation liquide, le réfrigérateur Vesta a un coefficient de transfert thermique deux fois supérieur à celui du réfrigérateur à flux direct. Le réfrigérateur à spirale Graham a la même efficacité (Fig. 58, e). Il est utilisé pour condenser une vapeur de liquides très volatils. Les deux condenseurs retiennent une partie du condensat dans le tube interne et sont donc peu adaptés à la distillation fractionnée.

Le réfrigérateur Dimroth (Fig. 58, d) est recommandé comme réfrigérateur inversé. Il a le coefficient de transfert de chaleur le plus élevé atteignant 120 W / (m2K). Il n'est pas utilisé pour la distillation fractionnée de mélanges liquides en raison de son grand volume de gaz et de sa capacité à retenir beaucoup de condensat dans une position inclinée.

Graham Thomas (1805-1869) - physicochimiste anglais. Étudier la diffusion de gaz et de liquides à travers des membranes.

West Robert (né en 1928) est un chimiste organique américain.

Dimroth Otto (1872-1940) - chimiste organique allemand.

Réfrigérateur Friederichs (Fig. 58, e). Dans ce réfrigérateur, la vapeur lave le tube du serpentin avec de l'eau courante et les parois du tube cylindrique large intérieur, à l'extérieur duquel l'eau s'écoule du serpentin. Ce refroidisseur à vapeur intensif est essentiellement une combinaison de réfrigérateurs Weigel-Liebig et Dimroth. Il est très efficace pour la distillation fractionnée de mélanges liquides, car le condensat n'y est pratiquement pas retenu.

Pour améliorer les performances des réfrigérateurs à double enveloppe en améliorant le transfert de chaleur, un flux turbulent de liquide de refroidissement est créé.

Riz. 59. Réfrigérateurs à chambre : type à cartouche (a, b), Shtedeler (c), Shirma - Hopkins (d) et Soxhlet (e)

Pour cela, les tubes d'amenée et d'évacuation du liquide de chemise sont soudés de manière à ce que leurs axes soient situés tangentiellement par rapport à la chemise (Fig. 58, g). Ensuite, l'eau ou un autre liquide de refroidissement commencera à former une spirale dans le réfrigérateur.

Réfrigérateurs à cartouche (Fig. 59, a, b). En eux, la partie centrale - la cartouche - est remplie d'un mélange de refroidissement solide ou liquide. De tels réfrigérateurs pour liquides à bas point d'ébullition sont inversés. Parmi eux se trouve le réfrigérateur Stedeler (Fig. 59, c), dans lequel la condensation de vapeur se produit dans un serpentin refroidi par des mélanges liquides et solides. Le liquide formé lors de la fusion du réfrigérant solide est évacué par le tuyau latéral. Le composant liquide du mélange de refroidissement solide-liquide est acheminé par le tube gauche atteignant le fond du bol du réfrigérateur.

Staedeler Georg Andreas (1841-1871) - chimiste organique allemand.

Le réfrigérateur à doigts Shirma-Hopkins (Fig. 59, d) se compose d'une chemise à travers laquelle la vapeur passe et d'un "doigt" à l'intérieur de la chemise - un dispositif à travers lequel s'écoule un réfrigérant liquide. Lors de l'utilisation d'un refroidisseur de doigt, le débit de vapeur doit être aussi faible que possible.

Un réfrigérateur Soxhlet sphérique (Fig. 59, e) est plus souvent utilisé comme condenseur à reflux. La vapeur circule entre la paroi externe, refroidie par air, et la paroi externe de la bille interne, à travers laquelle circule le réfrigérant. Le réfrigérateur Soxhlet est également utilisé pour la distillation de liquides à point d'ébullition élevé.

Soxhlet Friedrich (1848-1926) - chimiste agricole allemand.

Les systèmes de distillation du clair de lune avec des réfrigérateurs à passage unique sont des conceptions peu coûteuses mais assez fiables. Parmi tous les modèles de moonshine encore disponibles sur le marché, les appareils avec refroidisseurs de type direct représentent plus de 70 %. Il existe de nombreuses raisons à une telle popularité des systèmes à flux direct, que nous examinerons plus en détail.

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Aujourd'hui, dans les magasins de notre pays, il existe une longue liste d'alambics Moonshine. Comme nous le savons bien, ils diffèrent tous par leur coût, leur matériau de fabrication, leurs dimensions. De plus, les systèmes de distillation sont classés selon le principe de fonctionnement du réfrigérateur. De nombreux débutants n'attachent pas beaucoup d'importance à cette classification, car ils pensent qu'il n'y a que deux types de distillateurs sur le marché - avec un réfrigérateur à flux direct ou inversé.

Cette opinion peut être considérée comme correcte, mais seulement à condition que nous parlions du principe de fonctionnement de l'élément de refroidissement. Si nous considérons les réfrigérateurs, en fonction de leurs caractéristiques de conception, vous remarquerez qu'il existe beaucoup plus de variétés de glacières. Ils sont divisés en :

• refroidisseurs d'air;
• chambres à air à billes;
• les chambres de Liebig ;
• refroidisseurs à billes.

Un réfrigérateur à air est l'un des plus simples dans sa conception. Il se compose d'un long tube de verre auquel sont attachés les tuyaux de distillation. Un appareil de ce type n'est utilisé que pour travailler avec des liquides bouillant à une température supérieure à 150 C et peut remplir la fonction non seulement d'un refroidisseur à passage unique, mais également d'un refroidisseur inversé. Certes, il est plus précis de l'utiliser comme élément de refroidissement direct, car dans ce cas, il fonctionne beaucoup plus efficacement. Ces chambres de refroidissement fonctionnent mieux lorsque vous travaillez avec des substances dont le point d'ébullition est supérieur à 160 °C.

Refroidisseur d'air

Les chambres à air à billes sont mieux utilisées comme refroidisseur. Ils se caractérisent par de grandes surfaces d'échange thermique, c'est pourquoi ils disposent d'indicateurs de performance élevés. Les refroidisseurs d'air à billes sont utilisés avec succès pour la condensation de liquides à bas point d'ébullition.

Le troisième type de réfrigérateur est celui des chambres de Liebig. Ces éléments sont utilisés avec succès à la fois comme élément de refroidissement à flux direct et comme élément de refroidissement de retour. La conception d'une telle chambre consiste en un seul tube de verre ou de cuivre. La pièce est fixée à l'appareil avec des vis autotaraudeuses ou par soudure. Le réfrigérant dans la structure est de l'eau circulant dans le corps du réfrigérateur au-dessus du tube intérieur. À ce moment-là, il y a une vapeur de clair de lune à l'intérieur.

Le dernier type est celui des refroidisseurs à billes. Ils sont utilisés uniquement comme condenseur à reflux. En raison de la présence de dilatations sphériques dans le flux de vapeur, des turbulences sont créées, ce qui a un effet positif sur la qualité du refroidissement. L'alimentation en réfrigérant dans cette conception s'effectue de bas en haut. En raison de sa conception, le réfrigérateur à billes vous permet d'introduire des substances supplémentaires directement dans la chambre où se trouve la vapeur de clair de lune.

Comme on peut le voir, il existe de nombreux types de glacières. Certains d'entre eux sont utilisés exclusivement dans l'industrie chimique - il s'agit notamment des chambres à air à billes et à billes. D'autres, comme les caméras Liebig, ont été utilisées avec succès dans les appareils de brassage à domicile. Dans de tels cas, la meilleure solution serait d'utiliser l'appareil comme une glacière à passage unique. Quels sont les avantages et les inconvénients d'un appareil avec un tel principe de fonctionnement et quels sont ses avantages par rapport aux refroidisseurs de type inversé - nous les examinerons plus en détail.

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Le distillateur refroidisseur de type direct présente à la fois des avantages et des inconvénients. Parmi les avantages, il y a la facilité de fabriquer un réfrigérateur de vos propres mains. Vous n'avez pas besoin d'acheter de matériel ou d'outils supplémentaires pour travailler. Le deuxième avantage important est la facilité d'utilisation de l'appareil à la maison.

De plus, le réfrigérateur à flux direct est très facile à entretenir - pour les réparations préventives ou majeures de l'appareil, vous n'avez pas besoin de transporter le clair de lune pour réparation. Un alambic Moonshine avec un réfrigérateur de ce type est très facile et pratique à ranger.

Moonshine alambic avec réfrigérateur à flux direct

Parmi les avantages d'une glacière à passage unique, il convient également de noter la facilité de transport. De par sa conception simple et l'absence de pièces fragiles, l'appareil ne craint pas les chocs violents. En règle générale, les éléments de refroidissement de type direct sont en acier inoxydable ou en cuivre, moins souvent - en verre. Cela donne une garantie absolue que l'appareil ne sera pas attaqué par des produits chimiques dans le clair de lune.

Parmi les inconvénients évidents d'un réfrigérateur direct, on peut citer le manque de possibilité d'améliorer la conception. Ainsi, les réfrigérateurs de type inversé ont une conception plus complexe, qui contient des éléments de fixation supplémentaires. Avec leur aide, vous pouvez attacher d'autres appareils à l'appareil qui contribueront à rendre le clair de lune d'une qualité de purification supérieure. Des modules supplémentaires permettent également de produire du whisky ou du cognac maison, ainsi que des médicaments très appréciés de nos compatriotes.

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Même un débutant en brassage maison sait bien qu'aucun distillateur ne peut se passer d'un refroidissement de haute qualité. La fabrication de cette partie du clair de lune de vos propres mains doit être prise très soigneusement, car non seulement la température du clair de lune fini dépend du résultat de votre travail, mais également des performances de l'ensemble de l'appareil.

La première nuance importante d'un réfrigérateur à flux direct est la nécessité pour le réfrigérant de s'écouler vers le flux de vapeur entrant dans le tube. Après cela, l'eau traitée est immédiatement remplacée par un nouveau liquide, c'est pourquoi un appareil de ce type est en fait appelé à flux direct. Après avoir compris ces principes simples, vous pouvez commencer à fabriquer un réfrigérateur de vos propres mains.

Chambre de réfrigération de type flux direct

Pour commencer, nous prenons un tube en PVC d'un diamètre maximum de 4 cm.Il peut être acheté dans n'importe quel magasin de plomberie. La longueur du produit ne doit pas dépasser 30 cm, sinon l'unité Moonshine sera assez problématique à transporter même démontée. En plus du tuyau, nous avons également besoin de plusieurs bouchons et raccords. N'oubliez pas de vous munir d'une doublure à soufflet, qui fera office de noyau. Nous fixons l'eye-liner aux bouchons, puis insérons nos raccords dans le boîtier. Ensuite, nous plaçons l'appareil dans une boîte de conserve, qui servira de corps du réfrigérateur.

La prochaine étape sera l'installation du réfrigérateur directement dans le distillateur. Pour ce faire, vous pouvez utiliser différentes méthodes d'installation. L'essentiel est que cet élément de l'appareil soit amovible et vous permette d'appliquer une quantité suffisante de mastic. En règle générale, l'installation avec un filetage d'écrou est considérée comme la meilleure option. Après avoir installé le réfrigérateur, lubrifiez abondamment ses joints avec un produit d'étanchéité et commencez à vérifier. Pour ce faire, d'un côté du tube, nous connectons le tuyau pour l'alimentation en fluide, et la deuxième partie nous mettons sur la sortie du fluide frigorigène recyclé.

Lorsque vous testez l'appareil avec une glacière pour la première fois, il est catégoriquement déconseillé d'activer la pression d'eau maximale. Il est préférable d'ouvrir l'alimentation en fluide à 30 % du maximum autorisé. Ensuite, nous observons attentivement l'intégrité de la structure. Si vous trouvez une fuite, fermez l'eau et résolvez le problème. Une fois que vous avez obtenu un fonctionnement parfait du réfrigérateur et de l'ensemble du moonshine dans son ensemble, versez de l'eau froide dans le cube de distillation et commencez la distillation. Ainsi, nous allons nettoyer complètement le système et enfin nous assurer qu'il fonctionne correctement.

Comme vous pouvez le voir, fabriquer un élément de refroidissement à flux direct de vos propres mains n'est pas du tout difficile. Après avoir passé 1 heure de son temps là-dessus, même un débutant peut fabriquer un appareil. En conséquence, nous obtiendrons un réfrigérateur bon marché pour distiller le clair de lune à la maison.

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