Ротационный испаритель: устройство и применение в промышленности
Ротационный испаритель - незаменимый помощник в лаборатории и на производстве. Это устройство позволяет быстро и эффективно выпаривать растворители, концентрировать растворы, проводить перегонку. Читайте в нашей статье об устройстве ротационных испарителей, их преимуществах, особенностях работы и применении в промышленности.
История создания ротационных испарителей
Первый ротационный испаритель был предложен американским биохимиком Лиманом Крейгом в 1950 году. Уже в следующем десятилетии ученые предложили модификации и улучшенные конструкции этих приборов.
В 1957 году Вальтер Бюхи из Базеля выпустил первый коммерческий ротационный испаритель. Это позволило начать активное внедрение таких устройств в лабораториях.
К началу 1960-х годов ротационный испаритель стал распространенным инструментом в химических лабораториях.
Принцип работы
В основе действия ротационного испарителя лежат физические законы, связывающие давление и температуру кипения жидкости. Чем ниже давление над раствором, тем ниже температура, при которой он закипает.
Например, вода при атмосферном давлении кипит при 100°C, а в условиях вакуума, создаваемого в ротационном испарителе, уже при 34°C. Это позволяет выпаривать растворители и концентрировать растворы при относительно низких температурах.
Вращение колбы обеспечивает постоянное обновление тонкой пленки раствора на ее стенках. Именно из этой пленки интенсивно происходит испарение. Кроме того, вращение перемешивает раствор и способствует равномерному нагреву.
Устройство ротационного испарителя
Ротационный испаритель состоит из следующих основных частей:
- Испарительная колба
- Нагревательная баня
- Электромотор
- Холодильник
- Приемная колба
- Вакуумный насос
- Блок управления
Рассмотрим назначение каждого элемента подробнее.
Испарительная колба
Это сосуд с шаровидным дном, куда заливают исходный раствор. Колба частично погружается в нагревательную баню и вращается в процессе работы.
Нагревательная баня
Служит для нагрева испарительной колбы. В качестве теплоносителя обычно используется вода или силиконовые масла.
Электромотор
Обеспечивает вращение испарительной колбы. Это способствует ускорению процесса испарения.
Холодильник
Конденсирует пары растворителя, отводя тепло. Холодильники бывают вертикального и диагонального типа.
Приемная колба
Собирает сконденсировавшийся растворитель. Колба устанавливается под холодильником.
Вакуумный насос
Создает разрежение в системе, благодаря чему снижается температура кипения. Позволяет расширить области применения ротационного испарителя.
Блок управления
Позволяет контролировать параметры процесса: температуру, давление, скорость вращения. Может быть аналоговым или цифровым.
Также в конструкции используется ряд вспомогательных деталей и узлов.
Виды и модификации
Существует несколько разновидностей ротационных испарителей.
По конструкции они делятся на:
- Настольные
- Напольные
- С ручным подъемом колбы
- С электроподъемником
- С вертикальным холодильником
- С диагональным холодильником
Основные отличия лабораторных и промышленных моделей приведены в таблице:
| Характеристика | Лабораторный | Промышленный |
| Объем колбы | 1-5 л | 10-100 л |
| Конструкция | Настольная | Напольная |
| Стоимость | Ниже | Выше |
Современные модели могут иметь различные дополнительные функции и опции:
- Цифровые дисплеи
- Интерфейсы для подключения к ПК
- Автоматическое определение точки кипения
- Библиотеки растворителей
- Авторегулировка вакуума
Наиболее известные производители ротационных испарителей: Heidolph, IKA, Büchi, Yamato, KNF Neuberger, Steroglass.
Выбор конкретной модели зависит от поставленных задач.
Для нефтехимии
В нефтехимии требуются испарители большого объема, способные работать с агрессивными средами. Подойдут промышленные модели из стойких материалов.
Для пищевой промышленности
В пищевой сфере важны модели из пищевой нержавеющей стали, а также возможность стерилизации.
Для фармацевтики
В фармацевтике требуются испарители высокой степени чистоты, со специальными системами очистки и стерилизации.
Применение ротационных испарителей
Ротационные испарители применяются:
- В химической промышленности
- В пищевой промышленности
- В нефтехимии
- В фармацевтике
- В электронной промышленности
- В научных исследованиях
- В лабораториях
- В медицине
- В сельском хозяйстве
- В производстве косметики
Основные преимущества ротационных испарителей:
- Высокая скорость процесса
- Экономия энергии
- Безопасность
- Простота и удобство эксплуатации
- Универсальность
Благодаря возможности работы в условиях вакуума, ротационный испаритель позволяет концентрировать термолабильные и летучие вещества, не разрушая их. Это очень важно в фармакологии и пищевой промышленности.
По сравнению с простым кипячением, использование ротационного испарителя экономит до 70% электроэнергии за счет снижения температуры процесса. Кроме того, это намного безопаснее при работе с легковоспламеняющимися жидкостями.
Универсальность ротационных испарителей позволяет применять их для самых разных задач на производстве и в лаборатории.
При выборе модели стоит обращать внимание на производительность, материалы конструкции, наличие систем безопасности.
В процессе эксплуатации важно соблюдать правила техники безопасности, следить за чистотой прибора и регулярно калибровать датчики.