- НАГРЕВАНИЕ И ОХЛАЖДЕНИЕ. Бани
- Баня лабораторная. Ее конструкция и принцип работы.
- Как поддерживать уровень нагрева на постоянном уровне ниже точки кипения раствора?
- Менее десяти лет назад, растворы, которые необходимо было медленно нагреть до температуры немного ниже кипения, применяли обычные плиты с асбестовыми листами. Но с выходом новых требований к безопасности на рабочем месте, данные конструкции запретили использовать. Можно для медленного нагрева применять плиту с противнем заполненным песком, но в таких условиях сложно достичь постоянной температуры, причем песок нагревается до температуры выше 100°С, поэтому раствор может закипеть. Поэтому испытания, требующие высокой точности, и нагрева ниже 100°С, проводят с использованием лабораторных водяных бань. Данное лабораторное оборудование и приборы поддерживают постоянный нагрев без температурных скачков за счет циркуляции рабочей жидкости (воды).
- Лабораторная водяная баня представляет собой аппарат, который состоит из:
- Преимущества бань лабораторных ЛОИП.
- Назначение бань лабораторных:
- Сферы использования лабораторных водяных бань:
НАГРЕВАНИЕ И ОХЛАЖДЕНИЕ. Бани
В лаборатории органического синтеза большинство операций проводятся при температурах, отличающихся от комнатной температуры. Многие процессы проводят при нагревании (химические реакции, растворение, перегонка и т.д.), а некоторые при охлаждении (кристаллизация, экзотермические, плохо контролируемые химические реакции и т.д.).
В зависимости от теплоносителя бани делят на жидкостные, жидкосолевые, жидкометаллические, воздушные, паровые и песочные.
Бани применяют для нагрева сосудов, когда требуется создать вокруг нагреваемого объекта равномерное температурное поле и избежать использование открытого пламени или раскаленной электрической спирали.
Нагреватели. нагревательные бани
Большинство химических реакций при комнатной температуре протекают весьма медленно. Чтобы увеличить скорость таких реакций, повышают температуру. По закону Вант-Гоффа скорость любой химической реакции увеличивается в 2-4 раза при повышении температуры на каждые 10 о С. Повышение скорости химических реакций при нагревании связано с увеличением числа столкновений реагирующих молекул в единицу времени и с увеличением числа активных молекул, т.е. таких молекул, которые по сравнению с другими обладают повышенным запасом энергии. В качестве теплопроводящей среды в нагревательных банях применяют воздух, воду, расплавы солей, песок, органические жидкости (глицерин, масло) или металлические сплавы.
Водяные бани
Водяные бани используют для нагревания до температуры, не превышающей 100 о С. Вследствие незначительной тепловой инерции они позволяют очень точно поддерживать заданную температуру. Воду в бане нагревают до кипения и поддерживают в таком состоянии до завершения процесса. При работе с водяной баней необходимо следить за тем, чтобы в ней всегда была вода. Водяные бани не используются при работе с абсолютными растворителями и в тех случаях, когда присутствие водяных паров нежелательно по условиям эксперимента.
| ВНИМАНИЕ. Водяные бани запрещено использовать при работе с металлическим натрием и калием, а также с другими веществами, бурно реагирующими с водой |
Паровые бани
Для нагревания до температуры 100 о С иногда применяют паровые бани. Обычно паровая баня представляет собой сосуд, снабженный трубкой для подводки водяного пара и коленом для стока конденсата (рис 54). Это колено одновременно является гидравлическим затвором, препятствующим выходу пара. Под колено паровой бани нужно ставить какую-нибудь посуду, в которую будет стекать конденсат. Перед пуском пара рекомендуется в колено налить воды. Колбу, которая должна обогреваться паром, укрепляют на паровой бане таким образом, чтобы из нее выглядывало только горлышко сосуда. Паровую баню закрывают круглым куском жести с круглым вырезом по радиусу, позволяющим надевать эту крышку на горло колбы. Работающую баню помещают в вытяжной шкаф. Пар для обогрева можно брать из общего паропровода, если он имеется в лаборатории, или же получать его в паровике.
 |
Рисунок 54. – Паровая баня
Масляные и парафиновые бани
Масляные и парафиновые бани используют для нагревания до 250 о С, при более высоких температурах они начинают дымить, поэтому работа с ними проводится в вытяжном шкафу. Эти бани обладают относительно большой тепловой инерцией. Баню до половины наполняют минеральными маслами, получаемыми из нефти, и нагреваемый сосуд помещают в баню таким образом, чтобы уровни вещества в сосуде и масла совпали. Максимальная температура, достигаемая с помощью таких бань, зависит от вида применяемого масла, и должна быть на 50 о С меньше температуры вспышки масла. Контроль температуры обязательно проводить с помощью контактного термометра.
Применяемое масло должно быть чистым, сухим, без инородных предметов.
| ОПАСНО. Необходимо следить, чтобы в горячие масляные бани не попадала вода, т.к. это может привести к сильному вспениванию, разбрызгиванию масла и пожару. |
Для предотвращения попадания воды, конденсирующей на поверхности, обратные холодильники должны иметь около нижнего конца манжету из фильтровальной бумаги.
| ОПАСНО. При длительном нагревании до высокой температуры масло в бане может вспыхнуть. Вспыхнувшее масло нельзя тушить ни водой, ни песком. Следует накрывать баню листом асбеста или использовать огнетушитель. |
После работы сразу же следует осторожно обтирать тряпкой, бумагой поверхность колбы, удаляя еще горячее масло.
Гликолевые бани
Часто для нагревания сосуда до температуры 150-200 0 С используют гликолевые бани, в которых в качестве теплоносителей применяют этиленгликоль, диэтиленгликоль, полиэтиленкликоль. Такие бани оказываются очень удобными. Попадание в такую баню воды не представляет опасности, а остающийся на поверхности колбы гликоль легко смывается водой. Однако при высоких температурах они тоже дымят, как и масляные бани, потому с ними следует работать только в вытяжном шкафу.
Металлические бани
Для достижения температур выше 100 0 С очень часто применяются бани из легкоплавких сплавов (металлические бани) – сплав Вуда или сплав Розе.
Сплав Вуда — тяжелый, легкоплавкий сплав, изобретенный в 1860 году Б.Вудом. Температура плавления 65,5 °C, плотность 9720 кг/м³. Состав: Олово — 12,5 %; Свинец — 25 %; Висмут — 50 %; Кадмий — 12,5 %.
Сплав Розе назван в честь немецкого химика Валентина Розе Старшего. Температура плавления +94 °C. Состав: Олово 25 %; Свинец 25 % ; Висмут 50 %. Сплав Розе похож на Сплав Вуда, но отличается от него меньшей токсичностью, так как не содержит кадмия.
Эти сплавы обладают высокой теплопроводностью и позволяют осуществлять быстрый и равномерный обогрев. Их существенными недостатками является высокая цена и при больших размерах бани большая масса при больших размерах бани.
Солевые бани
Для нагревания до температуры выше 100 о С можно пользоваться солевыми банями, в которых теплоносителями служат растворы минеральных солей. Как известно, температура кипения растворов солей зависит от природы соли и концентрации раствора. Это дает возможность пользоваться различными степенями нагревания. Солевой раствор можно поместить в обычную водяную баню, при необходимости ее оборудуют приспособлениями для поддерживания постоянного уровня жидкости и постоянной температуры.
Песочные бани
Для осторожного нагревания до высокой температуры или для осторожного прокаливания используют песочные бани. Для этого берут мелкий песок и помещают его в металлическую чашку, насыпая так, чтобы получилась пирамидка. В середину пирамидки устанавливают сосуд, погружая в песок так, чтобы он не касался дна чашки. Температуру нагрева контролируют контактным термометром. Песок для бани должен быть чистым, без механических включений, прокаленным, чтобы сгорели все органические примеси. Песочные бани обладают очень большой тепловой инерцией и с трудом позволяют регулировать температуру. Кроме того, частый контакт стеклянной посуды с песком может приводить к появлению не всегда заметных трещин, что впоследствии, например, при использовании колбы для работы в вакууме, может приводить к взрыву. Поэтому, по возможности, песочные бани следует заменять другими типами нагревательных бань.
Воздушные бани
Из всех теплопроводящих сред, используемых в банях, воздух обладает наименьшей теплопроводностью. Как правило, теплопроводность газов примерно в 20 раз меньше теплопроводности жидкостей, которая в свою очередь примерно в 1000 раз меньше теплопроводности металлов.
Таким образом, переход тепла от газа (например, от горячего воздуха) относительно мал. В случае применения воздушной бани для передачи больших количеств тепла, вероятна опасность перегрева в местах, от которых тепло не отводится внутрь сосуда достаточно быстро (например, в местах, которые не смачиваются кипящей жидкостью). По этой причине воздушные бани не очень пригодны, например, при перегонке больших объемов.
Источник статьи: http://infopedia.su/5x20f4.html
Баня лабораторная. Ее конструкция и принцип работы.
Работа любой производственной или исследовательской лаборатории не обходится без использования соответствующего оборудования. Множество химических реакций происходит с выделением или поглощением теплоты, поэтому для проведения испытаний необходимо поддерживать температуру на должном уровне. Некоторые методы анализов исключают применение печей или сушильных шкафов для нагревания, так как температура в них изменяется по нарастающей.
Как поддерживать уровень нагрева на постоянном уровне ниже точки кипения раствора?
Менее десяти лет назад, растворы, которые необходимо было медленно нагреть до температуры немного ниже кипения, применяли обычные плиты с асбестовыми листами. Но с выходом новых требований к безопасности на рабочем месте, данные конструкции запретили использовать. Можно для медленного нагрева применять плиту с противнем заполненным песком, но в таких условиях сложно достичь постоянной температуры, причем песок нагревается до температуры выше 100°С, поэтому раствор может закипеть. Поэтому испытания, требующие высокой точности, и нагрева ниже 100°С, проводят с использованием лабораторных водяных бань. Данное лабораторное оборудование и приборы поддерживают постоянный нагрев без температурных скачков за счет циркуляции рабочей жидкости (воды).
Лабораторная водяная баня представляет собой аппарат, который состоит из:
— крышкой и штативом (некоторые модели).
Принцип работы заключается в нагревании (охлаждении) веществ в колбах, при обмывании их водой, нагретой до определенной температуры. Чаще всего нагревательный элемент спиральный, выполнен из специального жароустойчивого сплава. Рабочая ванная изготовлена из нержавеющей стали, и имеет крышку с несколькими отверстиями для установки емкостей с растворами. Сбоку ванной имеется сливной кран, через который выливается жидкость-теплоноситель (вода). Иногда рабочий элемент водяной бани — ванная, съемный, чтобы без труда на нагревательную часть можно было установить ванную большего размера. Но в таком случае сложно избежать скачков температуры, поэтому для анализов высокой точности они не применимы.
Преимущества бань лабораторных ЛОИП.
Основное требование, которое предъявляется к лабораторной водяной бане – минимальные отклонения от заданной температуры, и одинаковое ее значение во всем объеме теплоносителя (воды). Это связано с тем, что некоторые вещества реагируют друг с другом в узком температурном интервале, и любая погрешность в нагреве приведет к тому, что часть веществ не вступит в реакцию. Соответственно результаты испытания нельзя считать истинными. Лабораторное оборудование и приборы, которые способны поддерживать постоянный температурный уровень, являются аппараты марки LOIP. Баня лабораторная LOIP оснащена специальным дисплеем, на котором устанавливается значение температуры рабочей жидкости (воды). Соответственно колбы с реактивами будут нагреваться до такой же температуры. Не нужно постоянно контролировать уровень нагрева, это сделает специальный задатчик и регулятор.
Лабораторное оборудование LOIP имеет специальную конструкцию, которая производит нагрев по всему объему жидкости одновременно и равномерно. Этому способствуют нагреватели, которые установлены не только на дне аппарата, но и на стенках. Оптимальное отклонение уровня температуры ±0,5°С. Такой разбег, относительно среднего значения, приемлем практически в любых исследовательских и испытательных центрах. Лабораторное оборудование оснащено системой аварийного отключения в случае перегрева, поэтому испытания не придется проводить заново.
Верхняя крышка бани LOIP снимается, что позволяет поместить в термостат много стаканов (колб) с испытуемыми жидкостями, но в этом случае верхний слой воды будет отдавать тепло в окружающую среду. Это несущественно если жидкости в колбах мало. Если проб немного можно установить панель с отверстиями для посуды, которая рассчитана на 4-6 колб (стаканов). Отверстия для емкостей снабжены крышками, поэтому реакция нагреваемого веществ с составляющими воздуха невозможна. Крышки защищают жидкость в стаканах от попадания пыли, что очень важно в условиях коксохимического производства и аглофабрики.
Внешняя и внутренняя часть корпуса изготовлена из специальной нержавеющей маркой стали, которая инертна к испарению кислот и щелочей. Баня лабораторная ЛОИП имеет компактные размеры, поэтому может располагаться даже в небольших помещениях.
Если в процессе нагрева необходимо титровать или нейтрализовать растворы, то следует приобрести лабораторную водяную баню со специальными штативами, на которых можно закрепить бюретки. Следует помнить, что испытания с испарением кислот и щелочей необходимо проводить под вытяжкой. Поэтому для работы с агрессивными жидкостями необходимо заранее установить водяную баню в вытяжной шкаф.
Лабораторное оборудование и приборы фирмы ЛОИП производятся в Санкт-Петербурге, поэтому стоит оно гораздо дешевле иностранных аналогов. Данный завод имеет свое представительство в Белоруссии, поэтому возможно приобретение аппаратов ЛОИП на территории этого государства. Данный завод-изготовитель предлагает не только высококачественное лабораторное оборудование и приборы, но и послегарантийное обслуживание, которое проводится опытными инженерами. Все аппараты тщательно проверяются на заводе, поэтому получение нерабочего прибора сводится к нулю. В ассортименте компании ЛОИП несколько видов водяных бань, которые отличаются конструкцией и объемами рабочей ванной.
Назначение бань лабораторных:
— поддержание постоянной температуры;
— экстракция и медленное выпаривание;
— медленный нагрев до определенной температуры;
— поддержание среды для образования малорастворимых осадков.
Сферы использования лабораторных водяных бань:
— медицина (для выращивания флоры в биоматериалах);
— исследовательские лаборатории (для поддержания постоянной вязкости нефтепродуктов при проведении испытаний);
— производственные испытательные центры (для определения хлоридов при определении общей серы в твердом топливе);
— при определении качественных показателей пищевых продуктов (кислотность хлеба, качество молока и кисломолочных продуктов).
Ссылка на страницу:
Добавить в блог »
Вы можете войти используя:          |
| Подписка | |||||||||
 | |||||||||
| |||||||||
Вы просматриваете полную версию новости. 
Мир оборудования, ООО — Россия, Ленинградская область, Санкт-Петербург. 
