ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Теплопередача и теплоизоляция из "Техника лабораторной работы в органической химии" При проведении химических реакций, высушивании, перегонке, определении температуры кипения или плавления и многих других операциях непосредственный контакт источника нагревания с обогреваемым объектом нежелателен, так как при этом практически невозможно избежать неравномерности нагревания и местных перегревов. Поэтому обычно при нагревании применяются различные теплопередатчики, что в значительной мере обеспечивает постепенный и равномерный перенос тепла. [c.20] Теплопередача осуществляется посредством теплопроводности, конвекции и лучеиспускания. Теплопроводность характеризуется непосредственной передачей тепла от одной частицы вещества к другой. При конвекции тепло передается вместе с движущимися частицами жидкости или газа. Лучеиспускание состоит в передаче тепла на расстояние в виде лучистой энергии, т. е. электромагнитных колебаний. Обычно при нагревании наблюдаются одновременно разные виды теплопередачи, чаще всего теплопроводность и конвекция. [c.20] Чем больше теплопроводность вещества, служащего тепло-передатчиком, тем равномерн ее обогрев. В случае малотеплопроводных жидкостей непосредственная передача тепла ограниченна и роль конвекции в процессе нагревания соответственно возрастает. При этом нагреваемый объект омывается конвекционными токами различной температуры, вследствие чего равномерность обогрева нарушается. [c.20] Теплоизлучение сравнительно редко используется в качестве способа теплопередачи. Напротив, предохранение нагреваемых предметов от теплоизлучения в атмосферу весьма существенно, так как оно благоприятствует равномерности нагревания, а также позволяет экономнее расходовать тепло. Для этой цели применяют различные теплоизолирующие материалы с низкой теплопроводностью. [c.20] Скорость нагревания определяется рядом факторов интенсивностью работы источника нагревания, величиной нагреваемой поверхности, теплопроводностью и теплоемкостью вещества или материала, служащего теплопередатчиком, а также излучением тепла в атмосферу. В последнем случае имеет значение величина излучающей поверхности и применение тех или иных теплоизолирующих материалов. Следует иметь в виду, что такие же и аналогичные факторы действуют и в процессе охлаждения, поскольку охлаждение также основано на переносе тепла, но в обратном направлении, а именно, от прибора и от окружающей атмосферы к охлаждающей смеси. [c.20] В табл. 3 приведены величины теплопроводности и теплоемкости некоторых, обычно применяемых в лаборатории теплопере-датчиков, изолирующих материалов и металлов. [c.21] Коэффициент теплопроводности X выражают в кал1см-сек-град Это означает количество тепла в калориях, которое переносится в 1 секунду через слой толщиной в 1 см и площадью поперечного сечения в 1 см при разности температур, равной Г С. [c.21] Стекло обыкновенное Фарфор. . [c.21] Удельная теплоемкость с, выражаемая в кал1г-град, означает количество тепла в калориях, необходимое для нагревания 1 г вещества на Г С. [c.22] Из воздушных бань наиболее простыми и весьма распространенными являются жестяные конусы или так называемые воронки Бабо (рис. 13). На внутренней стенке воронки Бабо укреплено несколько продольных полосок асбеста 2 для того, чтобы нагреваемая колба не соприкасалась с горячей жестью и могла свободно омываться горячими газами пламени горелки. Круглая жестяная пластинка 5, укрепленная в нижней узкой части конуса, предохраняет дно колбы от непосредственного соприкосновения с пламенем, но не закрывает отверстия полностью, оставляя достаточное пространство для прохода горячих газов в воронку. Поэтому не следует, как иногда делают, плотно закрывать дно воронки Бабо куском асбеста. Отверстия 4, находящиеся в верхней части воронки, служат для выхода горячих газов в том случае, если раструб конуса необходимо прикрыть куском асбеста. [c.22] Изображенная на рис. 14 относительно сложная конструкция воздушной бани обеспечивает более равномерное нагревание. Этот прибор состоит из металлического цилиндрического сосуда /, находящегося в нем вкладыша 2 с сеткой, и глиняного цилиндра с двойными стенками 3. [c.22] Горячие газы, проходя между стенками глиняного цилиндра и металлического сосуда, обогревают вкладыш, в который помещают колбу или другой нагреваемый объект. [c.23] Удобны воздушные бани с электрическим обогревом схема такого прибора изображена выше на рис. 8 (стр. 17). [c.23] Преимущество воздушных бань состоит в том, что они допускают нагревание практически до любой температуры (при соответствующей теплоизоляции), без выделения Б атмосферу дыма или пара. [c.23] Однако вследствие малой теплопроводности воздуха такое нагревание оказывается менее равномерным, чем при использовании других теплопередатчиков. [c.23] Наиболее распространены в лабораториях органической химии водяные бани. [c.23] Обычно они имеют полукруглую или цилиндрическую форму, но для длительного нагревания при 100° С удобнее пользоваться коническими банями (рис. 15). [c.23] Для нагревания при температуре, превышающей 100° С, особенно в пределах 100—110° С, целесообразно пользоваться водными растворами солей, которые кипят при определенных температурах, в зависимости от концентрации (табл. 4). В отдельных случаях можно подобрать условия, необходимые для достижения довольно высокой температуры. Так, раствор 292 г хлористого кальция в 100 мл воды (74,5%-ный) кипит при 175° С. Само собой разумеется что для поддержания постоянной температуры кипящей соляной бани следует сохранять исходную концентрацию соли и, следовательно, тем или иным способом компенсировать испаряющуюся при кипении воду. [c.25] Из других жидкостных бань чаще всего применяются масляные бани, служащие для нагревания выше 100° С масло для бань является дешевым и вполне доступным теплопередатчиком, но обладает и некоторыми недостатками. Во-первых, уже при 180— 200° С оно, как правило, сильно дымит и поэтому нагревание на масляной бане при указанной температуре следует проводить под тягой. Во-вторых, масло для бань обладает довольно густой консистенцией при комнатной температуре и еще более загустевает после длительного употребления поэтому удалять масляную баню от нагреваемого объекта целесообразно только в горячем состоянии, когда масло еще достаточно подвижно. [c.25] Следует также отметить такие вещества, как вазелиновое масло и глицерин, которые нередко применяются в качестве жидкостей для бань, нагреваемых до 150—180° С, в частности при работе с небольшими приборами. Полезным качеством этих жидкостей является их прозрачность, благодаря которой можно легко наблюдать за содержимым нагреваемой колбы, особенно если сосудом для бани служит стеклянный химический стакан. Серную кислоту применяют в качестве теплопередатчика главным образом в приборах для определения температуры плавления (стр. 236). [c.25] Вернуться к основной статье