ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Теплопередача и теплоизоляция из "Техника лабораторной работы в органической химии Издание 3" Теплопередача осуществляется в результате теплопроводностп, 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 при лучеиспускании происходит передача 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.19] Чем больше теплопроводность вещества, служащего теплопере-датчиком, тем равномернее обогрев. Если применяется малотеплопроводная жидкость, непосредственная передача тепла ограниченна н роль конвекции в процессе нагревания соответственно возрастает. При этом нагреваемый объект омывается конвекционными токами различной температуры, вследствие чего равномерность обогрева нарушается. [c.19] Теплоизлучение сравнительно редко используется в качестве способа теплопередачи. Напротив, весьма важно предохранять нагреваемые предметы от теплоизлучения в атмосферу, чтобы обеспечить равномерное нагревание, а также экономнее расходовать тепло. Для этой цели применяют различные теплопзоляторы — материалы с низкой теплопроводностью. [c.19] 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. Последнее зависит от величины излучающей поверхности и уменьшается при использовании 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.19] В табл. 3 приведены величины теплопроводности и теплоемкости некоторых обычно применяемых в лаборатории теплопередатчиков, изолирующих материалов и металлов. [c.19] Коэффициент теплопроводности % означает количество тепла в калориях, которое переносится в 1 сек через слой толщиной в 1 см и площадью поперечного сечения в 1 см при разности температур, равной 1 °С. [c.19] Удельная теплоемкость С означает количество тепла в калориях, необходимое для нагревания 1 г вещества на 1 °С. [c.19] Изображенная на рис. 15 относительно сложная конструкция воздушной бани обеспечивает более равномерное нагревание. Горячие газы, проходя между стенками глиняного цилиндра 3 и металлического сосуда 1, обогревают вкладыш 2 с сеткой, на которую помещают колбу или другой нагреваемый объект. [c.22] Удобны воздушные бани с электрическим обогревом (см. рис. 8). [c.22] Преимущество воздушных бань состоит в том, что они допускают нагревание практически до любой температуры (при соответствующей теплоизоляции) без выделения в атмосферу дыма или пара. Однако вследствие малой теплопроводности воздуха такое нагревание оказывается менее равномерным, чем при использовании других теплопередатчиков. [c.22] Наиболее распространены в лабораториях органической химии водяные бани. Обычно они имеют полукруглую или цилиндрическую форму, но для длительного нагревания при 100 °С удобнее пользоваться коническими банями (рис. 16). Такие бани быстро нагреваются, так как вмещают мало воды они снабжены регуляторами для поддержания постоянного уровня воды. Избыток воды, поступающей в регулятор из водопроводной сети или из большого бака, стекает через внутреннюю стеклянную трубку. Высота уровня воды в бане регулируется путем поднятия или опускания этой стеклянной трубки. Удобный переносный регулятор постоянного уровня воды, который может быть установлен на любой водяной бане, изображен на рис. 17. [c.22] 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. 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.22] Из других жидкостных бань чаще всего применяются масляные бани, служащие для нагревания выше 100 X 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 подпиукно. [c.22] В качестве жидкостей для бань нередко применяют также вазелиновое масло и глицерин, нагреваемые до 150—180 °С, в частности при работе с небольшими приборами. Полезным качеством этих жидкостей является прозрачность, благодаря которой можно легко наблюдать за содержимым нагреваемой колбы, особенно если сосудом для бани служит стеклянный химический стакан. В качестве теплопередатчика применяют и серную кислоту, главным образом в приборах для определения температуры плавления (стр. 215). [c.23] В качестве жидкостей для бань большими преимуш ествами обладают кремнийорганические жидкости, представляющие собой поли-сило ксаны различной степени полимеризации (ВаЗЮ) . (силиконовые масла). При длительном нагревании на воздухе до 300 °С эти бесцветные или слегка желтоватые жидкости совершенно не изменяются и выдерживают температуру до 350—400 °С. [c.23] Очень удобны металлические бани, в которых переносчиком тепла являются низкоплавкие сплавы металлов (табл. 5). Они обладают высокой теплопроводностью, обеспечивающей равномерное нагревание, и в отличие от масляных бань не дымят. Хотя металлические бани можно нагревать до очень высокой температуры, но уже при 250 °С наблюдается заметное поверхностное окисление жидкого сплава. Чаще всего в лабораториях пользуются для металлических бань сплавом Вуда, состав которого приведен в первой строке табл. 5. [c.23] Песочные бани применяют сравнительно редко, так как песок очень медленно нагревается и регулировать температуру этих бань трудно. [c.24] Вернуться к основной статье