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【冷水机知识】五种情况下,冷水机冷凝器越大越好

蒸馏速率是蒸馏质量的最重要指标之一。因此,我将这篇文章专门介绍蒸馏速率和冷凝器表面积之间的关系。我向您展示了更大的冷凝器如何提高蒸馏速率并为您的工作带来更多好处的证据。我还将讨论大型冷凝器的局限性。我列举了几个实例,其中较大的冷凝器确实是旋转蒸发仪的有益伴侣。

任何进行蒸馏的人的主要目标是使它们尽可能快和高效地完成。为此,蒸馏速率应是密切注意的因素之一。

蒸馏是指通过加热蒸发和通过冷却冷凝的组合过程。蒸馏速率测量的是在一定时间段内通过蒸发然后冷凝产生的溶剂量。蒸馏速率以溶剂L / h表示。

蒸馏或旋转蒸发的效率取决于参数,例如转速,蒸发瓶尺寸和冷却能力。在此博客文章中,我想重点介绍冷凝器的表面积。

冷凝器表面积与蒸馏效率有何关系?

增加的冷却表面意味着更多的热量从蒸气传递到冷却介质中。换句话说,表面积越大,更多的蒸汽凝结在线圈上。根据傅立叶方程:

其中
U =热导率[W / M2K]
A =表面面积[m 2 ]
ΔT=温度输入和输出之间梯度[K]

正如我们已经看到的,蒸发和冷凝会影响整体蒸馏速率并影响性能。为了使系统保持平衡,既需要足够的冷凝器负载,又需要更高的蒸发速率。

受益于大型冷凝器的五个案例

大型冷凝器不适合任何蒸馏。但是在某些情况下,它可以带来巨大的好处。

较大的表面积可以使溶剂浓缩,否则这些溶剂会排放到大气中或收集在二级接收瓶中。在以下情况下使用高性能冷凝器将是有益的:

  • 冷凝器负载高于标准最大冷凝水平
  • 冷却水入口温度不足以从蒸气中除去足够的能量(冷却水太热–ΔT<20°C)
  • 蒸馏低沸点溶剂
  • 您需要更短的操作时间
  • 在更高的温差下工作(ΔT> 20°C)

现在,如何使用大型高性能冷凝器实现更高的蒸馏速率?

很好,可以通过增加加热和蒸汽温度之间的温差以及蒸汽和冷却温度之间的温差来提高蒸馏速率。

例如,增加加热浴的温度和冷却温度保持恒定的温度。或者,提高加热浴温度,同时降低冷却温度并保持压力恒定。或者,在保持加热浴恒定的同时降低压力和冷却温度。

重要的是,上述更改只能使用高性能冷凝器执行,因为这会导致标准冷凝器超载。

我比较了表面积为1500 cm 2的标准冷凝器和3000 cm 2的高性能(佩诗)冷凝器。对于所有实验,我在佩诗冷凝器上以280 rpm的速度在2 L烧瓶中蒸发了1200 mL丙酮。

与标准冷凝器相比,更大的冷凝器表面积显着提高了佩诗冷凝器的蒸馏速率。实际上,我设法用佩诗冷凝器蒸馏出多达8.2 L / h的丙酮。

随着冷凝器负载的增加,我还设法将蒸馏所需的时间减少了20%!

真空泵中只有很少量的溶剂进入,这有助于减少真空泵零件的磨损并保护环境。

佩诗冷凝器的冷凝速率足以冷凝由增加的蒸发速率产生的所有蒸气,从而减少产物损失。

所以你有它。实验证明,冷凝器越大,蒸馏效果越好。请记住,进行投资之前存在限制。例如,为了防止在接收瓶中再次沸腾,需要相应地调整压力设置。这意味着溶剂沸点需要高于环境温度。为了确保在较高温差下实现制冷和制热之间的平衡,还需要一个更坚固的冷却器。如果加热浴和蒸汽温度之间的差异将超过100%的浴操作时的加热功率,则加热功率也可能是一个限制因素。