Χρήστης:Dmtrs32/πρόχειρο: Διαφορά μεταξύ των αναθεωρήσεων
Περιεχόμενο που διαγράφηκε Περιεχόμενο που προστέθηκε
Χωρίς σύνοψη επεξεργασίας |
Χωρίς σύνοψη επεξεργασίας |
||
| Γραμμή 1: | Γραμμή 1: | ||
[[Image:Heating mantle1.png|thumb|right| Θερμομανδύας τύπου κανίστρου]] |
|||
[[File:Continuous Binary Fractional Distillation.PNG|thumb|right| Το σύστημα αναρροής σε μια τυπική στήλη βιομηχανικής απόσταξης]] |
|||
[[File:Electrothermal Heating Mantle.jpg|thumb|right|Θερμομανδύας EMX]] |
|||
Η '''επαναρροή ή αναρροή''' (Reflux) είναι μια τεχνική που περιλαμβάνει τη [[συμπύκνωση]] των ατμών και την επιστροφή αυτού του συμπυκνώματος στο σύστημα από το οποίο προήλθε. Χρησιμοποιείται στις βιομηχανικές <ref name=Kister>{{cite book|author=Kister, Henry Z.| title=[[Distillation Design]]|edition=1st|publisher=McGraw-Hill |year=1992|isbn=0-07-034909-6}}</ref> και εργαστηριακές<ref>{{Cite book|last=Krell, Erich.|title=Handbook of laboratory distillation : with an introduction into the pilot plant distillation|date=1982|publisher=Elsevier Scientific Pub. Co|isbn=978-0-08-087549-1|edition=[3rd] completely rev. 2nd|location=Amsterdam|oclc=305628802}}</ref> [[αποστάξεις]]. Χρησιμοποιείται επίσης στη [[χημεία]] για την παροχή [[ενέργεια]]ς σε [[Χημική αντίδραση|αντιδράσεις]] για μεγάλο χρονικό διάστημα. |
|||
[[File:Chauffe ballon.jpg|thumb|right|Εργαστηριακός θερμομανδύας]] |
|||
== Επαναρροή στη βιομηχανική απόσταξη == |
|||
Ένας '''θερμομανδύας''' ή '''θερμαντικός μανδύας''' ή '''μανδύας θέρμανσης''' (heating mantle ή isomantle) είναι ένα κομμάτι [[εργαστήριο|εργαστηριακού εξοπλισμού]] που χρησιμοποιείται για την εφαρμογή θερμότητας σε δοχεία, ως εναλλακτική λύση σε άλλες μορφές θερμαινόμενων λουτρών. Σε αντίθεση με άλλες συσκευές θέρμανσης, όπως θερμαντικές πλάκες (hotplates) ή [[λύχνοι Μπούνσεν]], υάλινα δοχεία μπορούν να τοποθετηθούν σε άμεση επαφή με το θερμαντικό μανδύα χωρίς να αυξηθεί ουσιαστικά ο κίνδυνος θραύσης των γυαλικών. επειδή το θερμαντικό στοιχείο ενός θερμαντικού μανδύα είναι μονωμένο από το δοχείο έτσι ώστε να αποφεύγονται οι υπερβολικές διαβαθμίσεις θερμοκρασίας. |
|||
Ο όρος «επαναρροή»<ref name=Kister/><ref>{{cite book|author1=Perry, Robert H. |author2=Green, Don W. |name-list-style=amp |title=[[Perry's Chemical Engineers' Handbook]]|edition=6th|publisher=McGraw-Hill|year=1984| isbn=0-07-049479-7}}</ref><ref>{{Cite book|last=King, C. Judson (Cary Judson), 1934-|title=Separation processes|date=1980|publisher=McGraw-Hill|isbn=0-07-034612-7|edition=2d|location=New York|oclc=4882985}}</ref> χρησιμοποιείται πολύ πλατιά σε βιομηχανίες που χρησιμοποιούν μεγάλης κλίμακας στήλες απόσταξης και [[Κλασματική απόσταξη|κλασματήρες]] όπως σε μονάδες επεξεργασίας [[διυλιστήρια πετρελαίου|διυλιστηρίων πετρελαίου]], [[πετροχημικά|πετροχημικών]] και χημικών εγκαταστάσεων καθώς και σε [[φυσικό αέριο]]. |
|||
Οι θερμομανδύες μπορούν να έχουν διάφορες μορφές. Σε μια κοινή διάταξη, τα ηλεκτρικά καλώδια είναι ενσωματωμένα μέσα σε μια λωρίδα υφάσματος που μπορεί να τυλιχθεί γύρω από μια φιάλη. Το ρεύμα που παρέχεται στη συσκευή, και ως εκ τούτου η θερμοκρασία που επιτυγχάνεται, ρυθμίζεται από έναν ρεοστάτη. Αυτός ο τύπος θερμομανδύα είναι αρκετά χρήσιμος για τη διατήρηση της επιδιωκόμενης θερμοκρασίας μέσα σε μια [[διαχωριστική χοάνη]], παραδείγματος χάρη, αφού τα περιεχόμενα μιας αντίδρασης έχουν αφαιρεθεί από μια κύρια πηγή θερμότητας. |
|||
Σε αυτό το πλαίσιο, η αναρροή αναφέρεται στο τμήμα του εναέριου υγρού προϊόντος από μια στήλη απόσταξης ή κλασματήρα που επιστρέφεται στο πάνω μέρος της στήλης όπως φαίνεται στο σχηματικό διάγραμμα μιας τυπικής στήλης βιομηχανικής απόσταξης. Μέσα στη στήλη, το κατερχόμενο υγρό αναρροής παρέχει ψύξη και [[συμπύκνωση]] των ατμών που ρέουν προς τα πάνω, αυξάνοντας έτσι την απόδοση της στήλης απόσταξης. |
|||
Μια άλλη ποικιλία θερμομανδύα μπορεί να μοιάζει με κουτί βαφής και κατασκευάζεται ως "καλάθι" μέσα σε ένα κυλινδρικό κάνιστρο (συχνά κατασκευασμένο από [[πλαστικό]] ή μέταλλο όπως [[αλουμίνιο]]). Το άκαμπτο μεταλλικό εξωτερικό στηρίζει ένα «καλάθι» από ύφασμα και περιλαμβάνει θερμαντικά στοιχεία μέσα στο σώμα του θερμαντικού μανδύα. Για να θερμανθεί ένα αντικείμενο, τοποθετείται μέσα στο καλάθι του θερμαντικού μανδύα. |
|||
Όσο περισσότερη αναρροή παρέχεται για έναν δεδομένο αριθμό θεωρητικών πλακών (theoretical plates), τόσο καλύτερος είναι ο διαχωρισμός της στήλης των ουσιών χαμηλότερου βρασμού από τις ουσίες υψηλότερου βρασμού. Αντίθετα, για έναν δεδομένο επιθυμητό διαχωρισμό, όσο περισσότερη αναρροή παρέχεται, τόσο λιγότερες θεωρητικές πλάκες απαιτούνται.<ref>{{Cite book|last=Towler, Gavin P.|title=Chemical engineering design : principles, practice and economics of plant and process design|date=2008|publisher=Elsevier/Butterworth-Heinemann|others=Sinnott, R. K.|isbn=978-0-08-055695-6|location=Amsterdam|oclc=191735762}}</ref> |
|||
Σε περαιτέρω αντίθεση με άλλες μεθόδους εφαρμογής θερμότητας σε μια φιάλη, όπως ένα λουτρό ελαίου ή υδατόλουτρο, η χρήση θερμομανδύα δεν δημιουργεί υπολείμματα υγρών για να στάζουν από τη φιάλη. Επίσης, οι θερμομανδύες κατανέμουν γενικά τη θερμότητα ομοιόμορφα στην επιφάνεια της φιάλης και παρουσιάζουν μικρότερη τάση να επηρεάζουν επιβλαβή θερμά σημεία. <br/> |
|||
== Αναρροή σε χημικές αντιδράσεις == |
|||
==Εξωτερικοί σύνδεσμοι== |
|||
[[File:Reflux labled.svg|thumb| Εργαστηριακή συσκευή αναρροής για θέρμανση μιας χημικής αντίδρασης]] |
|||
*{{Commons category inline}} |
|||
[[File:Rückflusskühler.jpg|thumb| Εργαστηριακή συσκευή επαναρροής.]] |
|||
Ένα μείγμα [[χημική αντίδραση|αντιδρώντων]] και [[διαλύτης|διαλύτη]] τοποθετείται σε κατάλληλο δοχείο, όπως [[σφαιρική φιάλη]]. Αυτό το δοχείο συνδέεται με έναν υδρόψυκτο συμπυκνωτή, ο οποίος είναι τυπικά ανοιχτός στην ατμόσφαιρα στην κορυφή. Το δοχείο της αντίδρασης θερμαίνεται για να βράσει το μείγμα της αντίδρασης. Οι ατμοί που παράγονται από το μείγμα συμπυκνώνονται από τον συμπυκνωτή και επιστρέφουν στο δοχείο μέσω της βαρύτητας. Ο σκοπός είναι να επιταχυνθεί θερμικά η αντίδραση διεξάγοντάς την σε αυξημένη, ελεγχόμενη θερμοκρασία (δηλαδή στο [[σημείο βρασμού]] του [[διαλύτης|διαλύτη]]) και πίεση περιβάλλοντος χωρίς απώλεια μεγάλων ποσοτήτων του μείγματος.<ref name="UT-Reflux">{{cite web|title=What is Reflux?|url=https://www.utsc.utoronto.ca/webapps/chemistryonline/production/reflux.php|website=University of Toronto Scarborough - Chemistry Online|access-date=October 21, 2017}}</ref> |
|||
[[Κατηγορία:Συσκευές εργαστηρίου]] |
|||
Το διάγραμμα δείχνει μια τυπική συσκευή επαναρροής. Περιλαμβάνει ένα υδατόλουτρο για την έμμεση θέρμανση του μείγματος. Καθώς πολλοί διαλύτες που χρησιμοποιούνται είναι [[ευφλεκτότητα|εύφλεκτοι]], η άμεση θέρμανση με [[λύχνος Μπούνσεν|λύχνο Μπούνσεν]] δεν είναι γενικά κατάλληλη και χρησιμοποιούνται εναλλακτικές λύσεις όπως το υδατόλουτρο, λουτρό λαδιού, αμμόλουτρο, θερμαντική πλάκα (Hot plate) ή θερμoμανδύας (heating mantle).<ref name="UT-Reflux" /> |
|||
| ⚫ | |||
== Επαναρροή σε εργαστηριακή απόσταξη == |
|||
[[File:Fractional distillation lab apparatus.svg|thumb| Εργαστηριακή συσκευή που χρησιμοποιεί αναρροή για την παροχή ενέργειας σε χημικές αντιδράσεις. Μια [[φιάλη Erlenmeyer]] χρησιμοποιείται ως φιάλη λήψης, ενώ ένας συμπυκνωτής Liebig για τη διεξαγωγή της συμπύκνωσης. Εδώ η κεφαλή απόσταξης και η στήλη κλασματικής απόσταξης (fractionating column) συνδυάζονται σε ένα κομμάτι.]] |
|||
Η συσκευή που φαίνεται στο διάγραμμα αντιπροσωπεύει μια απόσταξη παρτίδας σε αντίθεση με μια συνεχή απόσταξη. Το υγρό μείγμα τροφοδοσίας που πρόκειται να αποσταχθεί τοποθετείται στη σφαιρική φιάλη με μαζί με μερικές [[πέτρες βρασμού|αντιαφριστικά σφαιρίδια]] και η στήλη κλασματικής απόσταξης προσαρμόζεται στην κορυφή. Καθώς το μείγμα θερμαίνεται και βράζει, ανεβαίνει ατμός στη στήλη. Ο ατμός [[Συμπύκνωση|συμπυκνώνεται]] στο γυάλινο τοίχωμα (γνωστό ως πλάκα ή δίσκος) μέσα στη στήλη και τρέχει πίσω προς τα κάτω στο υγρό από κάτω, αναρροφώντας έτσι τον ατμό του αποστάγματος που ρέει προς τα πάνω. Ο πιο καυτός δίσκος βρίσκεται στο κάτω μέρος της στήλης και ο πιο ψυχρός δίσκος βρίσκεται στο επάνω μέρος. Σε συνθήκες σταθερής κατάστασης, οι ατμοί και το υγρό σε κάθε δίσκο βρίσκονται σε ισορροπία. Μόνο ο πιο πτητικός από τους ατμούς παραμένει σε [[αέριο|αέρια]] μορφή μέχρι την κορυφή. Στη συνέχεια, ο ατμός στην κορυφή της στήλης περνά στον συμπυκνωτή, όπου ψύχεται μέχρι να συμπυκνωθεί σε υγρό. Ο διαχωρισμός μπορεί να βελτιωθεί με την προσθήκη περισσότερων δίσκων (σε πρακτικό περιορισμό της θερμότητας, της ροής κ.λπ.). Η διαδικασία συνεχίζεται μέχρι να βράσουν από το μείγμα όλα τα πιο πτητικά συστατικά της υγρής τροφοδοσίας. Αυτό το σημείο μπορεί να αναγνωριστεί από την αύξηση της θερμοκρασίας που φαίνεται στο θερμόμετρο. Για συνεχή απόσταξη, το μείγμα τροφοδοσίας εισέρχεται στη μέση της στήλης. |
|||
== Αναρροή στην απόσταξη ποτών == |
|||
Με τον έλεγχο της θερμοκρασίας του συμπυκνωτή, που συχνά αποκαλείται αποφλεγματιστής (dephlegmator), μπορεί να χρησιμοποιηθεί ένας «αποστακτήρας αναρροής» (reflux still)για να διασφαλιστεί ότι τα συστατικά υψηλότερου σημείου βρασμού επιστρέφουν στη φιάλη, ενώ τα ελαφρύτερα στοιχεία διοχετεύονται σε έναν δευτερεύοντα συμπυκνωτή. Αυτό είναι χρήσιμο για την παραγωγή [[αλκοολούχο ποτό|αλκοολούχων ποτών]] υψηλής ποιότητας, ενώ διασφαλίζει ότι τα λιγότερο επιθυμητά συστατικά (όπως μείγματα ανώτερων αλκοολών (fusel alcohols) επιστρέφονται στην κύρια φιάλη. Για υψηλής ποιότητας ουδέτερα αλκοολούχα ποτά (όπως [[βότκα]]) ή αποστάγματα αρωματισμένα μετά την απόσταξη (τζιν, αψέντι), μπορεί να εφαρμοστεί μια διαδικασία πολλαπλών αποστάξεων ή φιλτραρίσματος με ξυλάνθρακα για να ληφθεί ένα προϊόν που δεν έχει καμία πρόταση για την αρχική του ύλη ζύμωσης. Η γεωμετρία του αποστακτήρα παίζει επίσης ρόλο στον καθορισμό του πόση αναρροή εμφανίζεται. Σε ένα '' αποστακτήρα δοχείου '' (pot still), εάν ο σωλήνας που οδηγεί από τον λέβητα στον συμπυκνωτή, έχει γωνία προς τα πάνω, περισσότερο υγρό θα έχει την ευκαιρία να συμπυκνωθεί και να ρέει πίσω στο λέβητα που οδηγεί σε αυξημένη ανναρροή. Τα τυπικά αποτελέσματα μπορούν να αυξήσουν την παραγωγή έως και 50% σε σχέση με τον βασικό συμπυκνωτή τύπου σκουληκιού. Η προσθήκη ενός χάλκινου «αναβράζοντος σφαιριδίου» στη διαδρομή δημιουργεί μια περιοχή όπου η διαστολή των αερίων στη σφαίρα προκαλεί ψύξη και επακόλουθη συμπύκνωση και παλινδρόμηση. Σε έναν "αποστακτήρα στήλης", η προσθήκη αδρανών υλικών στη στήλη (π.χ. συσκευασία) δημιουργεί επιφάνειες για πρώιμη συμπύκνωση και οδηγεί σε αυξημένη αναρροή. |
|||
==Συλλογή== |
|||
{{Gallery |
|||
| File:Toluene with sodium-benzophenone.jpg | Το [[τολουόλιο]] υποβάλλεται σε αναρροή με [[αφυγραντικό]] [[νάτριο|νατρίου]]- βενζοφαινόνης προτού αποσταχθεί για να δώσει καθαρό τολουόλιο χωρίς οξυγόνο και νερό. |
|||
| File:Colonne distillazione.jpg | Βιομηχανικοί κλασματήρες που όλοι χρησιμοποιούν αναρροή. |
|||
| File:Reflux apparatus numbered.svg | Συσκευή οργανικής σύνθεσης με αναρροή |
|||
|title=}} |
|||
==Παραπομπές== |
|||
{{Reflist}} |
|||
==Παραπέρα μελέτη== |
|||
* [http://lorien.ncl.ac.uk/ming/distil/distileqp.htm Distillation column components], Dr. Ming Tham, [[Newcastle University]], United Kingdom. |
|||
[[Κατηγορία:Χημικές διεργασίες]] |
|||
| ⚫ | |||
[[Κατηγορία:Βιομηχανικές διεργασίες]] |
|||
[[Κατηγορία:Εργαστηριακές τεχνικές]] |
|||
Τρέχουσα έκδοση από την 05:47, 20 Οκτωβρίου 2024
Ένας θερμομανδύας ή θερμαντικός μανδύας ή μανδύας θέρμανσης (heating mantle ή isomantle) είναι ένα κομμάτι εργαστηριακού εξοπλισμού που χρησιμοποιείται για την εφαρμογή θερμότητας σε δοχεία, ως εναλλακτική λύση σε άλλες μορφές θερμαινόμενων λουτρών. Σε αντίθεση με άλλες συσκευές θέρμανσης, όπως θερμαντικές πλάκες (hotplates) ή λύχνοι Μπούνσεν, υάλινα δοχεία μπορούν να τοποθετηθούν σε άμεση επαφή με το θερμαντικό μανδύα χωρίς να αυξηθεί ουσιαστικά ο κίνδυνος θραύσης των γυαλικών. επειδή το θερμαντικό στοιχείο ενός θερμαντικού μανδύα είναι μονωμένο από το δοχείο έτσι ώστε να αποφεύγονται οι υπερβολικές διαβαθμίσεις θερμοκρασίας.
Οι θερμομανδύες μπορούν να έχουν διάφορες μορφές. Σε μια κοινή διάταξη, τα ηλεκτρικά καλώδια είναι ενσωματωμένα μέσα σε μια λωρίδα υφάσματος που μπορεί να τυλιχθεί γύρω από μια φιάλη. Το ρεύμα που παρέχεται στη συσκευή, και ως εκ τούτου η θερμοκρασία που επιτυγχάνεται, ρυθμίζεται από έναν ρεοστάτη. Αυτός ο τύπος θερμομανδύα είναι αρκετά χρήσιμος για τη διατήρηση της επιδιωκόμενης θερμοκρασίας μέσα σε μια διαχωριστική χοάνη, παραδείγματος χάρη, αφού τα περιεχόμενα μιας αντίδρασης έχουν αφαιρεθεί από μια κύρια πηγή θερμότητας.
Μια άλλη ποικιλία θερμομανδύα μπορεί να μοιάζει με κουτί βαφής και κατασκευάζεται ως "καλάθι" μέσα σε ένα κυλινδρικό κάνιστρο (συχνά κατασκευασμένο από πλαστικό ή μέταλλο όπως αλουμίνιο). Το άκαμπτο μεταλλικό εξωτερικό στηρίζει ένα «καλάθι» από ύφασμα και περιλαμβάνει θερμαντικά στοιχεία μέσα στο σώμα του θερμαντικού μανδύα. Για να θερμανθεί ένα αντικείμενο, τοποθετείται μέσα στο καλάθι του θερμαντικού μανδύα.
Σε περαιτέρω αντίθεση με άλλες μεθόδους εφαρμογής θερμότητας σε μια φιάλη, όπως ένα λουτρό ελαίου ή υδατόλουτρο, η χρήση θερμομανδύα δεν δημιουργεί υπολείμματα υγρών για να στάζουν από τη φιάλη. Επίσης, οι θερμομανδύες κατανέμουν γενικά τη θερμότητα ομοιόμορφα στην επιφάνεια της φιάλης και παρουσιάζουν μικρότερη τάση να επηρεάζουν επιβλαβή θερμά σημεία.
