2.3. Промывалки, эксикаторы и сосуды Дьюара
Промывалки - это сосуды, позволяющие направить тонкую струю жидкости на осадок для его промывки на фильтре или для его смывания со стенок стакана или фильтра (рис. 31). Промывалки применяют также и для удаления загрязнений со стенок сосудов перед работой. При использовании промывалок типов а и б в короткую трубку тем или иным способом вдувают чистый воздух для создания избыточного давления в сосуде, при этом из суженного конца длинной центральной трубки выбрасывается струя жидкости. Обычно на короткую трубку для вдувания воздуха надевают резиновую грушу или резиновую трубку, по которой поступает чистый воздух. Применяют и резиновую грушу со специальным клапаном, одетую прямо на горло колбы с небольшим отверстием (рис. 31, в).
Когда нужно промыть осадок нагретой жидкостью, то применяют стеклянные промывалки (рис. 31, а-в), которые ставят либо на электрическую плитку, либо на асбестированную сетку (см. рис. 14, а), обогреваемую газовой горелкой. В этом случае ! на горло промывалки надевают слой теплоизоляции (рис. 31, б), чтобы можно было брать ее руками (например, асбестовый шнур) или используют специальный захват (см. рис. 14, г). Для промывалок типа в тепловой зашитой служит резиновая груша.
Широкое распространение получили промывалки из полимерных материалов (рис. 31, г). Сжимая рукой эластичный баллон такой промывалки, можно получить струю жидкости нужной силы. Центральная трубка промывалки приварена к крышке и удаляется вместе с ней при заполнении сосуда жидкостью.
Эксикаторы - толстостенные стеклянные или из полимерных материалов сосуды с пришлифованной крышкой для высушивания и хранения веществ, легко поглошающих влагу из воздуха.
Рис. 31. Промывалки: стеклянная со шлифом (а), с резиновой пробкой и термоизоляцией горла (б), с резиновой грушей (в) и полиэтиленовая (г)
Все эксикаторы имеют перфорированный фарфоровый диск 3, покрытый с одной стороны глазурью. На диске размещаются сосуды 6 с высушиваемыми веществами (рис. 32, а, б). Эксикаторы подразделяют на эксикаторы Шейблера (рис. 32, а) и вакуум-эксикаторы (рис. 32, б).
Чтобы открыть эксикатор Шейблера, надо с некоторым усилием сдвинуть в сторону крышку, после чего она легко снимается. При переносе эксикатора его берут двумя руками за верхнюю кромку цилиндрической части корпуса, чтобы большие пальцы рук поддерживали крышку. Некоторые фирмы выпускают стальные запорные кольца (рис. 32, д), соединяющие плотно крышку с корпусом.
Осушитель 4 вносят в эксикатор в чашках, а не насыпают его на дно. Выбор осушителя. Осушитель следует менять не реже одного раза в месяц. Если в эксикатор ставят горячие чашки или тигли, то крышку необходимо в течение 5-15 с немного сдвигать вправо-влево, прижимая ее к корпусу, тогда нагретый воздух сможет выйти из эксикатора. Иначе крышка может приподняться, соскользнуть и разбиться. После двух-трех движений крышки ее окончательно притирают. При остывании воздуха внутри эксикатора создается небольшой вакуум, и крышка держится очень плотно.
Вакуум-эксикаторы (рис. 32, б-г) позволяют быстрее и полнее удалять влагу из высушиваемого вещества. В них, как правило, выдерживается в течение суток предельное остаточное Давление не более 50 торр (6,7 кПа). При хорошем шлифе и правильно выбранной смазке давление в вакуум-эксикаторе может оставаться в течение суток при периодическом (два-три раза) включении водоструйного насоса на уровне 15-20 торр (не выше 3 кПа).
; J
Рис. 32. Эксикатор Шейблера (а), стеклянный вакуум-эксикатор (<5), эксикаторы из полиэтилена (в) и с уплотняющим резиновым кольцом (г). Стальное запорное приспособление (д): 1 - крышка; 2- корпус; 3 - перфорированный фарфоровый круг; 4 - осушитель; 5 - вакуумный кран; 6 - высушиваемое вещество
Чтобы снять крышку вакуум-эксикатора, сначала надо впустить в него воздух, осторожно приоткрывая кран 5, иначе струя врывающегося воздуха может разбросать высушенное вещество. После этого крышку снимают так же, как и в эксикаторе Шейблера.
Вакуум-эксикатор, изготовленный из полимерных материалов (рис. 32, в, г), имеет полипропиленовый корпус и прозрачную высокую крышку из поликарбоната с двумя тубусами в верхней или боковой части крышки, которая, как и у стеклянных эксикаторов, пришлифована. Шлиф со смазкой выдерживает вакуум около 1 кПа в течение суток. Боковой вакуумный кран изготовлен из тефлона. Внутренний перфорированный диск выполнен из полипропилена.
Сосуды Дьюара (рис. 33, а, б) и Вейнгольда (рис. 33, в) - это двухстенные и многостенные сосуды с вакуумированным пространством между стенками. Их применяют для хранения жидких газов. Чтобы защитить сосуды от теплоизлучения, их внутренние стенки посеребрены или покрыты медью. В сосудах Дьюара и Вейнгольда теплообмен осуществляется практически за счет лучеиспускания и теплопроводности вдоль стенок.
Рис. 33. Сосуды Дьюара (а, б), Вейнгольда (в), трубки (г) и сифон Дьюара (д): 1 - пробка; 2- сосуд Дьюара; 3 - теплоизоляция; 4- корпус; 5- пенопластовая опора
Для уменьшения степени испаряемости жидкого газа сосуды делают трехстенными (см. рис. 33, б) и многостенными. Их изготавливают из термостойкого стекла или из металла. Пространство между стенками эвакуируют до 0,001 Па у сосудов из стекла и до 0,01 Па у сосудов из металла. Для уменьшения испарения жидкого газа горло сосуда делают узким и высоким. Верхнее отверстие обычно закрывают для уменьшения потерь газа пенопластовой пробкой, не препятствующей улетучиванию испаряющегося газа.
Стеклянные сосуды Дьюара устанавливают в пластмассовом корпусе 4 (см. рис. 33, а), между стенками сосуда и корпуса размещают гофрированный картон 3 (поролон, войлок или пробковую крошку, а нижнюю часть сосуда опирают на пенопластовую или резиновую пробку 5 с небольшим отверстием по центру.
Перед заполнением жидким газом сосуды Дьюара должны быть совершенно сухими, иначе возможен взрыв сосуда. Сначала в них наливают небольшое количество жидкого газа и ждут, когда движение жидкости на дне сосуда прекратится. Затем легкими кругообразными движениями сосуда охлаждают все его внутренние стенки. Только после этого осторожно проводят Дальнейшее наполнение сосуда.
(Дьюар Джеймс (1842-1923) - английский химик и физик. В 1892 г. сконструировал сосуд, получивший его имя. Он впервые превратил водород в жидкое и твердое вещество.
Для переливания жидких газов на небольшие расстояния применяют трубки Дьюара (рис. 33, г).
Переливают жидкий газ из одного сосуда в другой при помощи сифона. Однако при использовании обычных сифонов теряется много газа, а сифон во время переливания снаружи покрывается толстым хлопьевидным слоем снега. Поэтому для переливания жидких газов применяют сифоны Дьюара (рис. 33, д). Такой сифон представляет собой двухстенную вакуумированную и посеребренную изнутри трубку. Так как внутренняя трубка охлаждается, а наружная остается теплой, для снятия напряжений из-за сжатия внутренней трубки в горизонтальной части сифона делают расширение, в котором внутреннюю трубку выполняют в виде спирали.