Спиртовки лабораторные. Устройство и характеристики

Введение

Представленный материал предназначен для персонала организаций, в которых используются лабораторные горелки.

На станице «Устройство назначение принцип действия и характеристики лабораторных горелок» рассмотрены лабораторные газовые горелки.

В настоящей работе рассмотрены лабораторные спиртовые горелки (далее спиртовки), использующих для нагрева материалов жидкое топливо (этиловый спирт).

Для удобства работы статья разбита на отдельные разделы, к которым можно непосредственно перейти из оглавления.

По всему тексту с правой стороны имеются вертикальные стрелки, щелкнув на которых, можно вернуться в раздел оглавление.

Содержание

Что такое спиртовая горелка (спиртовка)

Прежде всего установим, что такое спиртовая горелка (далее спиртовка). Предлагается следующие определение:

Спиртовка это жидкотопливная горелка c резервуаром для спирта, через крышку которого пропущен фитиль с одним концом расположенным в резервуаре, а вторым — вне его.

Назначение и области применения спиртовок

Спиртовки служат для нагрева материалов и изделий в открытом пламени с температурой не более 900°C и тепловой мощностью не более 170 Вт.

Используется в химических и школьных лабораториях, микробиологических, цитологических, биотехнических лабораториях, медицинских учреждениях а также везде, где требуется применение открытого пламени небольшой тепловой мощности.

Применяются для подогрева и плавления материалов, стерилизации в открытом пламени инструментов, для фламбирования в медицине, для нагрева небольших лабораторных сосудов (пробирок, колб, тиглей и т.п.) и других подобных термических процессов.

Устройство спиртовок

Спиртовка содержит емкость для спирта (резервуар), который имеет горловину с крышкой. Через крышку резервуара пропущен фитиль. При этом один конец фитиля находится внутри резервуара вблизи его донной части, а второй конец фитиля расположен вне резервуара на открытом воздухе.

Спирт из резервуара поднимается по фитилю за счет капиллярного давления и испаряется, когда достигнет выступающей из резервуара верхней части фитиля.

Пары спирта поджигаются и спиртовка горит с температурой пламени не выше 900°Цельсия. При этом кислород воздуха поддерживает горение.

Таким образом в каждой спиртовке имеются две основные части. Это резервуар для спирта и устройство для его сгорания (т.е. собственно сам фитиль и связанные с ним конструктивные элементы).

Фитиль спиртовки

Резервуар для спирта является основной несущей частью спиртовки, а важнейшей и главной ее частью является фитиль, который переносит жидкое топливо (спирт) из резервуара на конец фитиля, где это топливо горит, образуя пламя, которое используется для нагревания.

Фитиль — это собранные в жгут волокна. Промежутки между ними образуют транспортные каналы для жидкости, которая перемещается вдоль них по направлению из резервуара топлива в зону горения. В простейшем случае фитиль изготавливают из хлопчатобумажных волокон в виде жгута или тканой ленты.

Способность фитиля переносить спирт в зону горения обеспечивается действием капиллярных сил, которые, в свою очередь, обусловлены эффектами смачивания и поверхностного натяжения в капиллярных каналах материала фитиля.

Если фитиль расположен вертикально, спирт поднимается к зоне горения, преодолевая силу тяжести. Необходимый баланс сил определяется размерами капиллярных каналов материала фитиля.

В верхней части резервуара расположена горловина, через которую пропускается фитиль. Также через горловину спиртовка заправляется жидким топливом.

Так как спиртовка имеет две рабочие зоны, в одной из которых спирт поступает в фитиль, а во второй этот спирт горит, то для того чтобы разделить вышеуказанные рабочие зоны горловина резервуара снабжается крышкой, через которую и пропускается фитиль.

Фитиль пропускается через фитильную трубку, которая является необходимым элементом крышки резервуара, при этом последняя может устанавливаться как внутри горловины, так и вне ее, охватывая последнюю с внешней стороны.

Фитиль должен размешаться в фитильной трубке крышки таким образом, чтобы, с одной стороны, иметь возможность плавно и легко перемещаться в трубке, а с другой стороны, контакт трубки с фитилем должен быть достаточно плотным (т.е. фитиль должен быть установлен в фитильную трубку с некоторым обжатием).

Установка фитиля в фитильную трубку с некоторым обжатием позволяет, с одной стороны, практически исключить вытекание спирта через фитильную трубку в нештатных ситуациях, т.к. гидродинамическое сопротивление фитильной трубки, плотно заполненной волокнистой массой фитиля, очень велико; с другой стороны, обжатие фитиля не позволяет фитилю самопроизвольно сползти вниз по фитильной трубке при работе спиртовки.

Однако последнее обстоятельство не является важным для спиртовок, имеющих механизмы удержания фитиля в фитильной трубке и перемещения его относительно последней.

Практически во всех указанных выше случаях необходимо стремится к тому, чтобы обжатие фитиля в фитильной трубке было минимальным, так как при увеличении обжатия диаметр капиллярных каналов уменьшается и скорость подъема спирта по фитилю резко падает.

Отличительные характеристики спиртовок

В лабораторной практике применяются спиртовки многочисленных конструкций. Однако все различие между спиртовками можно свести к некоторым основным признакам, которыми являются:

• ■ материал резервуара (стекло или металл)
• ■ форма резервуара (круглая или граненая)
• ■ внутренний объем резервуара
• ■ материал, толщина фитиля и его форма
• ■ наличие или отсутствие устройств для регулировки длины выступающей части фитиля

Материал резервуара может быть изготовлен из стекла или металла. Применяется стекло лабораторное толщиной 2 мм и бутылочное толщиной 3 мм. Спиртовки изготовленные из бутылочного стекла более предпочтительны для использования, так как имеют высокую механическую прочность.

В качестве металла для изготовления резервуара спиртовки используются латунь или бронза, поскольку эти металлы при случайном ударе не образуют искр, которые могли бы привести к воспламенению спирта в резервуаре. По этой же причине и все другие конструктивные элементы спиртовок изготавливаются из материалов не образующих при ударе искру.

Материал резервуара следует выбирать исходя из условий работы спиртовки. Если спиртовка эксплуатируется в помещениях с твердым полом (каменным или металлическим), то предпочтительно использовать спиртовку с металлическим резервуаром.

Спиртовки со стеклянным корпусом значительно дешевле металлических. Кроме того при работе спиртовки всегда можно наблюдать за уровнем спирта в резервуаре. Однако стекло -хрупкий материал, имеющий малое сопротивление при ударе, и поэтому всегда имеется возможность разрушения резервуара спиртовки при падении на твердый пол, что может вызвать разлив горящего спирта.

Поэтому в помещениях с повышенными требованиями по пожарной безопасности применение стеклянных спиртовок не рекомендуется.

Форма резервуара определяет внешний вид спиртовки. Применяются круглые спиртовки (цилиндрической, конусообразной и шаровой формы) и спиртовки, у которых резервуар имеет граненую форму. Круглые спиртовки имеют наиболее широкое применение.

Граненый корпус (резервуар) позволяет устанавливать спиртовку, как в вертикальном так и в наклонном положении. Наклонное положение удобно при работе с легкоплавкими материалами (например, восками). Наклонное положение исключает попадание капель воска на фитиль.

Но граненые спиртовки дороже круглых, что иногда следует учитывать.

Внутренний объем резервуара не имеет решающего значения для работы спиртовки. Скорее этот вопрос надо увязывать с требованиями пожарной безопасности. Внутренний объем резервуара спиртовки надо выбирать таким, чтобы при при ее эксплуатации, как минимум, не требовалось бы вновь заправлять спиртовку в течении одного часа ее работы..

Материал, толщина фитиля и его форма важные элементы для работы спиртовки. В основном используются фитили из хлопчатобумажной ткани и асбестового шнура. Наибольшее распространение получили фитили из хлопчатобумажной ткани, так как они дают более стабильное и ровное пламя по сравнению с асбестовыми фитилями, другими недостатками которых являются относительно низкая температура пламени и малый ресурс службы.

Кроме того, при использовании асбестовых фитилей возможно попадание в дыхательные пути волокон асбеста, находящихся в составе этих фитилей, что может привести к повреждению здоровья. Поэтому, по возможности, избегайте использование для спиртовок асбестовых фитилей.

В качестве материала фитиля также применяют стекловолокно, керамическое волокно, углеродное волокно. Скрученные в жгут, с добавлением связующего такие фитили вследствие своей жаростойкости имеют сравнительно большой срок службы. Однако, надо учитывать, что такие волокнистые фитили имеют температуру пламени не выше 600°С, что значительно меньше температуры хлопчатобумажных фитилей (900°С)

На рис. 1 показан хлопчатобумажный фитиль для спиртовок.

увеличить

Рис.1 Фитиль хлопчатобумажный

Что касается толщины фитилей, то надо исходить из того, что чем толще фитиль тем больше топлива он подает в зону его сгорания. Более толстые фитили дают и более объемное пламя с большей высотой последнего.

В результате тепловая мощность у спиртовок с более толстым фитилем несколько выше, однако при этом выше и расход спирта. Для большинства лабораторных работ, выполняемых при помощи спиртовок достаточна толщина фитиля не менее 4,8 мм и не более 6,4 мм.

нажми

Рис.2 Баннер фитилей

Более толстые фитили необходимы для выполнения некоторых профессиональных работ, где требуется высокое и объемное пламя. Желательно в наборе иметь спиртовки с разной толщиной фитиля и использовать их в зависимости технологических требований, предъявляемых к выполняемой работе.

Две формы фитилей применяются в спиртовках: круглые (в сечении) фитили и плоские, изготовленные из тканной ленты. Спиртовки с плоскими фитилями применяются для нагрева изделий большой протяженности, например, стеклянных трубок.

Устройство для регулировки размеров выступающей части фитиля обеспечивает большое удобство при работе со спиртовками, так как не требуется каждый раз гасить пламя спиртовки, чтобы отрегулировать параметры пламени (высоту и объем) путем изменения размеров выступающей части фитиля.

Большинство спиртовок последних моделей имеют устройства для регулировки выступающей верхней части фитиля, рекомендуемая величина которой составляет не менее 3 мм и не более 15 мм.

Регулировка выступающей верхней части фитиля может производиться либо перемещением фитильной трубки относительно фитиля, либо, наоборот, перемещением фитиля относительно фитильной трубки.

В первом варианте фитильная трубка выполнена в виде раздвижной системы, состоящей из двух трубчатых элементов, верхний из которых выполнен в виде подвижной втулки и установлен на скользящей посадке на другом нижнем неподвижно закрепленном трубчатом элементе. При перемещении верхнего трубчатого элемента ( вниз или вверх) уменьшается или увеличивается общая длина системы из двух трубок. Поэтому размеры выступающей части фитиля соответственно либо увеличиваются, либо уменьшаются.

Во втором варианте устройство для регулирования длины верхней части фитиля выполнено в виде механизма преобразующего вращательное движение в поступательное. Основным элементом этого устройства является зубчатое колесо с заостренными зубьями. Трубка для фитиля имеет продольный сквозной паз, в который входит небольшой сегмент зубчатого колеса. Высота этого сегмента выбирается таким образом, чтобы зубья колеса входили в тело фитиля на глубину не более 1-2 мм.

Указанное зубчатое колесо закрепляется неподвижно на валу на одном из концов которого установлена рукоятка. От рукоятки вращательное движение передается зубчатому колесу, которое посредством зубьев, имеющих плотный контакт с телом фитиля перемещает фитиль вверх или вниз относительно фитильной трубки.

Спиртовки с устройствами регулировки выступающей части фитиля дороже, чем спиртовки без этих устройств. Однако несколько более высокая цена с лихвой покрывается удобствами для профессиональной работы, которые это устройство обеспечивает.

Масса спиртовок обычно не превышает 0,25 кг, а высота — не более 120 мм.

Сводная классификация спиртовок с учетом вышеприведенных признаков приведена на сайте «Практические рекомендации по выбору спиртовок для лабораторных работ».

Конструкции спиртовок

Рассмотрим на примерах основные конструкции спиртовок.

сменить рисунок

Рис.3 Спиртовка СЛ-1 1 — резервуар
2 — спирт
3 — фитиль
4 — втулка
5 — колпачок

На рис. 3 изображено устройство стандартной спиртовки CЛ-1.

Эта спиртовка изготовлена из лабораторного стекла толщиной 2мм, имеет круглую форму и хлопчатобумажный фитиль. Устройство для регулировки выступающей части фитиля отсутствует.

Резервуар (поз.1) заполнен спиртом (поз.2). Фитиль (поз.3) размещается в спиртовке таким образом, чтобы его нижний конец был в резервуаре, погруженным в спирт, а верхний конец должен быть вне резервуара в открытом воздухе.

Крышка резервуара выполнена в виде втулки (поз.4), которая установлена внутри горловины резервуара, и через осевое отверстие в которой с некоторым обжатием пропущен фитиль. Спиртовка имеет колпачок (поз.5), который используется как для тушения пламени спиртовки, так и для предотвращения испарения топлива с верхней части фитиля.

Внешний вид этой спиртовки можно увидеть на этом же рисунке, если к нему подвести курсор.

сменить рисунок

Рис.4 Спиртовка 306 1 — резервуар
2 — крышка
3 — трубка
4 — фитиль
5 — втулка
6 — колпачок

На рис.4 показан внешний вид спиртовки мод.306.

Эта спиртовка изготовлена из бутылочного стекла толщиной 3мм, имеет граненую форму и хлопчатобумажный фитиль. Имеется устройство для регулировки выступающей части фитиля путем перемещения фитильной трубки относительно фитиля.

Резервуар (поз.1) имеет металлическую крышку (поз.2), которая крепится на горловине резервуара с помощью винтовой резьбы. В отверстии крышки закреплена металлическая фитильная трубка (поз.3), через которую пропущен фитиль (поз.4). На трубке установлена подвижная втулка (поз.5), посредством которой и осуществляется регулировка выступающей части фитиля. При перемещении втулки вверх выступающая часть фитиля уменьшается, вниз — увеличивается.

Спиртовка имеет колпачок (6), который устанавливается сверху на втулку. В качестве опорной поверхности на рабочем столе может использоваться любая из пяти граней резервуара, что позволяет пользоваться спиртовкой как в вертикальном , так и в наклонном положении.

Одно из наклонных положений этой спиртовки можно увидеть, если к рисунку подвести курсор.

Пламя спиртовки, имеющий граненый резервуар, при установке на различные грани показано на рис.5

Рис. 5 Пламя граненой спиртовки°

На рис.6 показан внешний вид спиртовки мод.304.

Эта спиртовка изготовлена из бутылочного стекла толщиной 3мм, имеет цилиндрическую форму и хлопчатобумажный фитиль. Имеется устройство для регулировки выступающей части фитиля путем перемещения фитиля относительно фитильной трубки.

сменить рисунок

Рис.6 Спиртовка с регулировкой фитиля 1 — рукоятка
2 — вал
3 — фитиль
4 — трубка;
5 — трубка стабилизатора пламени
6 — отверстие
7 — колпачок

Спиртовка имеет рукоятку (поз.1), посредством которой через вал (поз.2) вращение передается зубчатому колесу (на рисунке не показано). Острые зубья этого колеса взаимодействуют с фитилем (поз.3), перемещая его относительно трубки (поз.4) вверх или вниз в зависимости от направления вращения рукоятки.

Трубка стабилизатора пламени (поз.5) закреплена соосно относительно трубки в которой находится фитиль.В зазор между трубками поступают пары спирта через отверстие диаметром 1,5 мм (поз.6). На выходе трубки стабилизатора пламени пары поджигаются и в результате вокруг выступающей части фитиля создается дополнительное круговое пламя. Вышеупомянутое отверстие имеет и другое назначение. Посредством него выравнивается давление внутри резервуара и вне его.

Внешний вид этой спиртовки можно увидеть на этом же рисунке слева, если к нему подвести курсор.

Обычно топливо для спиртовки заливается через верхнее отверстие резервуара после снятия крышки. Однако имеются спиртовки, резервуар которых имеет боковую заправочную горловину с притертой пробкой.

Свойства топлива для спиртовок

Все спиртовки в качестве топлива преимущественно используют этиловый спирт.

Этиловый спирт (этанол) — бесцветная жидкость, обладающая запахом, легковоспламеняющаяся и горящая голубоватым слабо светящимся пламенем. Плотность 0,794 г/см³. Температура кипения чистого этилового спирта при нормальном давлении +73,9°C. Удельная теплота сгорания 7100 ккал/кг (для сравнения у метилового спирта этот параметр 5700 ккал/кг, а у керосина 10000 ккал/кг). Этиловый спирт гигроскопичен, хорошо смешивается с диэтиловым эфиром, глицерином, бензолом и т.п. Хранят этиловый спирт в емкостях с плотно притертой пробкой.

Для оценки пожарной опасности этилового спирта при использовании спиртовок необходимо учитывать температуру вспышки и температуру самовоспламенения.

Температура вспышки этилового спирта — это наименьшая температура при которой над его поверхностью образуются пары, способные вспыхнуть в воздухе от источника зажигания. Устойчивого горения при этом не наблюдается. Ориентировочно температура вспышки характеризует те температурные условия, при которых горючее вещество становится огнеопасным при хранении в открытом сосуде или при случайном разливе. Температура вспышки этилового спирта равна +13°С.

Температура самовоспламенения — это наименьшая температура , при которой начинается горение вещества при контакте с воздухом в отсутствие источника зажигания. Для этилового спирта температура самовоспламенения составляет +365°С.

На рынке имеются три вида этилового спирта: спирт этиловый ректификованный из пищевого сырья; спирт этиловый технический гидролизный и спирт этиловый технический синтетический.

Спирт этиловый технический синтетический иногда окрашивают в сине-фиолетовый цвет путем добавления красителя метилвиолета С₂₄H₂₈N₃Cl. Одновременно с красителем добавляют и вещества с резким запахом, для чего обычно используют пиридин С₅H₅N. Такой спирт называется денатуратом.

Согласно последним нормативным документам (ГОСТ Р 52574-2006) денатурат может быть изготовлен и в виде бесцветной жидкости, но имеющей резкий запах, для чего в спирт добавляют кротоновый альдегид CH₃-CH=CH-CHO в объемной доле около 0,2%.

Все эти виды спиртов можно использовать в качестве жидкого топлива для спиртовок.

Нормы расхода спирта

Утвержденный нормативными документами средний расход спирта при горении спиртовок составляет за 1 мин. горения 1,7 мл. Соответственно за 1 час -100 мл. Этими нормами можно пользоваться при нормировании расходов спирта при выполнении тех или иных технологических операций.

Однако следует иметь в виду, что нормативные нормы расхода спирта превышают фактические расходы, которые в среднем ,согласно вышеуказанным документам, составляют 40-70 мл/час.

Все виды этилового спирта (из пищевого сырья, технический гидролизный и синтетический) по воздействию на организм человека относят к 4-му классу опасности (малотоксичным веществам). Предельно допустимая концентрация (ПДК) паров этилового спирта в воздухе рабочей зоны производственных помещений должна быть не более 1000 мг/м³.

В спиртовках происходит горение спирта по химической реакции

СН₃OH + 3О₂ = 2СО₂ + 3Н₂О

Кислород (О₂) берется из окружающего воздуха и как видно из уравнения горения этилового спирта при горении образуется только вода (Н₂О) и углекислый газ (СО₂). И то и другое присутствует вокруг нас в огромных количествах, поэтому можно считать, что использование спиртовок для выполнения лабораторных работ абсолютно безвредно для окружающего персонала.

Рис.7 Температура пламени спиртовки

Параметры горения топлива

Основными параметрами, характеризующими процеcс горения топлива в спиртовках являются: температура горения, тепловая мощность спиртовки и расход топлива (спирта). Эти три параметра следует учитывать при практической работе со спиртовками.

Температурой горения называется максимальная температура, которая может быть достигнута при полном сгорании спирта. Для спиртовок эта температура не превышает 900°Цельсия.

На рис. 7 показано распределение температуры вдоль пламени фитиля. В нижней части пламени спиртовки температура не превышает 350°Цельсия а максимальная температура в 900°Цельсия достигается в верхней части пламени.

Более подробная информация о пламени спиртовки представлена в приложении 01.

О пламени спиртовки

При горении спиртовки имеет место диффузионное пламя, при котором спирт сгорает на границе пламени, где происходит взаимная диффузия воздуха и топлива.

При этом процессы горения и смешивания паров спирта с воздухом развиваются параллельно. Так как процессы смешивания протекают значительно медленнее процессов горения, то скорость и полнота сгорания определяются скоростью и полнотой смешивания паров спирта и воздуха. Смешение топлива с воздухом при этом протекает путем медленной молекулярной диффузии.

Структура пламени спиртовки 1 — конусное ядро;
2 — зона образования смеси из паров спирта и продуктов горения;
3 — зона образования смеси из продуктов сгорания и воздуха;
4 — граница между зонами.

На рисунке приведена упрощенная схема факела спиртовки, возникающего за счет взаимной молекулярной диффузии паров спирта и воздуха. Внутри конусного ядра 1 находится чистые пары спирта, испаряющиеся с поверхности фитиля. В зоне 2 образуется смесь, состоящая из паров спирта и продуктов горения, а в зоне 3 — смесь из продуктов сгорания и окружающего воздуха.

Граница 4 между зонами 2 и 3 представляет собою гладкий конусный фронт пламени, к которому снаружи диффундируют молекулы воздуха, а изнутри молекулы спирта. Образовавшиеся во фронте пламени продукты горения диффундируют навстречу парам спирта, интенсивно нагревая их в предпламенной зоне, и частично вытесняются в воздух, окружающий факел.

Достоинствами диффузионного пламени спиртовки является сравнительное постоянство температуры по всей высоте (длина пламени), компактность спиртовок и простота их изготовления.

На рис.8 показано крупным планом изображение пламени спиртовки.

увеличить

Рис.8 Пламя спиртовки

Важной характеристикой спиртовки является тепловая мощность спиртовки, т.е. количество тепла, образующегося в результате сгорания жидкого топлива (этилового спирта) в единицу времени. Тепловая мощность спиртовок измеряется в ваттах.

Тепловая мощность спиртовки прямо пропорциональна расходу и теплоте сгорания этилового спирта и колеблется для спиртовок в пределах 150…220 ватт в зависимости от конструкции спиртовки.

Имеет значение и для спиртовок и расход этилового спирта, максимальное фактическое значение которого обычно составляет не более 30…35 мл/час.

Типовой расчет мощности спиртовки приведен в приложении 02.

О тепловой мощности спиртовки

Тепловая мощность спиртовки вычисляется как произведение часового расхода спирта на его теплоту сгорания.

Расчет производится по формуле:

N_квт = (0,278) х V_n х Q

где N_квт — мощность спиртовки в квт.;
V_n — номинальный массовый расход спирта в кг/час;
Q — теплота сгорания этилового спирта в мДж/кг (равна 27 мДж/кг).

Рассмотрим пример: 27 мл (или с учетом плотности 21,3 г) этилового спирта сгорело в спиртовке за 1 час. Найдем мощность спиртовки.

Решение: N_квт = (0,278) х 21,3х10^-3 х 27 = 0,160 кВт

Техника безопасности при работе со спиртовками

При работе со спиртовками надо соблюдать правила техники безопасности, указанные ниже.

• Необходимо использовать спиртовку только по назначению, указанному в ее техническом паспорте.
• Перед тем, как зажечь спиртовку следует произвести ее внешний осмотр и удостовериться, что выступающая часть фитиля составляет не менее 3 мм, на элементах корпуса спиртовки отсутствуют следы спирта, а фитиль установлен в фитильной трубки с обжатием.
• Категорически запрещается зажигать фитиль спиртовки посредством другой спиртовки.
• Не заправляйте спиртовку вблизи устройств с открытым пламенем.
• Не заполняете спиртовку топливом более чем наполовину объема резервуара. Нельзя перемещать или переносить спиртовку с горящим фитилем.
• Заправляйте спиртовку преимущественно этиловым спиртом.
• Гасите пламя спиртовки посредством колпачка, входящего в комплект спиртовки.
• Запрещается эксплуатация спиртовок, не имеющих колпачка для тушении пламени
• Не держите на рабочем столе, где используется спиртовка, легковоспламеняющиеся вещества и материалы, способные воспламеняться от кратковременного воздействия на них источника зажигания с низкой тепловой энергией (пламя спички, искра и т.п.).
• При работе не наклоняйте спиртовку, а при возникновении такой необходимости, рекомендуется использовать спиртовки, работающие в наклонном положении ( граненые спиртовки ).
• При опрокидывании спиртовки и разливе на столе горящего спирта немедленно накройте спиртовку плотной тканью, а при необходимости используйте для гашения пламени и огнетушитель. Горящий спирт можно заливать и водой.
• Для тушения возгорания не рекомендуется использовать синтетические ткани, так как они имеют низкую температуру возгорания и выделяют вредные вещества при контакте с пламенем.
• Не оставляйте без присмотра горящие спиртовки!
• Помещение в котором производится работа со спиртовкой (спиртовками) должно быть оснащено первичными средствами пожаротушения, например, порошковым огнетушителем марки ОП-1 или ОП-2.

Ниже на видеоролике показано, как надо работать со спиртовкой.

Техника безопасности при работе со спиртовкой

Спиртовки от компании ООО ФИРМА БСТ-3

Спиртовки, представляемые компанией «ООО ФИРМА БСТ-3», отвечают самым высоким требованиям, предъявляемым к устройствам для профессиональной работы.

Для изготовления спиртовок использованы самые современные и совершенные материалы.

Все металлические части спиртовок выполнены из высококачественной бронзы или латуни с гальваническим никелевым или хромированным покрытием. Все стеклянные элементы изготовлены из прочного толстого стекла, достаточно стойкого против разрушения при механических воздействиях.

В качестве стекла для изготовления резервуара для спирта применяется толстостенное бутылочное стекло толщиной 3 мм или такой же толщины высокопрочное граненое стекло.

Спиртовки оборудованы механическими устройствами для регулировки длины выступающей части фитиля, при этом сами фитили изготовлены из высококачественных сортов хлопка, что гарантирует стабильную работу спиртовок при эксплуатации.

Защитные элементы спиртовок, а именно металлические колпачки, соединены с корпусом спиртовки прочной металлической цепочкой, что позволяет колпачкам всегда находится «под рукой» и экстренно их использовать при необходимости.

В высоком качестве изготовления и в современном дизайне этих спиртовок можно убедиться, если сравнить их с некоторыми аналогами отечественного рынка.

В таблице приведены технические характеристики спиртовок, которые поставляет на отечественный рынок компания ООО ФИРМА БСТ-3. Все спиртовки имеют максимальную температуру горения 900° Цельсия и срок службы не менее 5 лет.

Если подвести курсор к рисунку (модели 302 ,304 и т.д.) и щелкнуть по нему, то можно перейти к подробному техническому описанию спиртовки этой модели.

Спиртовки. Технические характеристики

Параметры	Модель
	304	305	306
Материал резервуара	стекло	стекло	стекло
Внутренний объем резервуара, мл	85	115	115
Толщина фитиля, мм	6,4	6,4	12,7
Расход спирта, мл/час	28	29	30
Тепловая мощность, ватт	183	190	197
Высота, мм	100	110	117
Ширина, мм	65	85	83
Масса (нетто), г	153	220	200

Условия эксплуатации

Спиртовки должны эксплуатироваться в хорошо проветриваемом закрытом отапливаемом помещении при температуре от +10° до +35°Цельсия и относительной влажности до 80% при температуре +25°Цельсия. Помещение должно быть оборудовано первичными средствами пожаротушения.

Преимущества и недостатки

В заключение приведем преимущества и недостатки лабораторных спиртовок (горелок спиртовых) по сравнению с другими видами лабораторных горелок.

ПРЕИМУЩЕСТВА

• ● Малый вес — не более 220 г.
• ● Простота использования — необходимо только добавлять спирт в топливную емкость (резервуар), а далее спирт самостоятельно подается в область горения.
• ● Надежность — все элементы конструкции практически безотказны в работе.
• ● Бесшумность работы— при работе спиртовка не создает каких-либо посторонних шумов.
• ● Отсутствие резких запахов — запах спирта перед тем как он поджигается, ничтожен по сравнению с запахом газообразного топлива в аналогичных случаях.
• ● Не требуется техническое обслуживание — нет необходимости в проведении регламентных, а также и ремонтных работ по регулировке и очистке элементов конструкции.
• ● Безопасность в работе — применяемое топливо в малых количествах не взрывоопасно, разлитый горящий спирт легко можно потушить, применяя стандартные средства пожаротушения (плотные ткани из натуральных волокон и порошковые огнетушители).
• ● Простота хранения топлива — допускается хранение небольших объемов топлива (порядка 1л.) в обычной пластиковой бутыли.
• ● Невысокая цена — стоимость спиртовок значительно ниже лабораторных газовых горелок или других видов горелок, применяющих жидкое топливо (керосин, бензин).
• ● Экологически чистое топливо — не загрязняет окружающую среду (безопасно при попадании в воду и почву и не образует токсичных веществ при сгорании).

НЕДОСТАТКИ

• ○ Низкая тепловая мощность — теплота сгорания этилового спирта ниже чем у других видов как жидкого топлива (керосин, бензин), так и газообразного топлива (метан,пропан).
• ○ Ненадежная работа при низких температурах — плохое испарение топлива при минусовых температурах.
• ○ Малая механическая прочность — стеклянные элементы спиртовок имеют малое сопротивление при ударе, что может привести к их повреждению или разрушению при механических воздействиях.

---

Мы надеемся, что представленный материал поможет специалистам определиться во всем многообразии лабораторных спиртовок, представленных на отечественном рынке, и сделать правильный выбор при их приобретении.

Как непосредственно выбрать необходимую модель спиртовки подробно изложено на странице «Практические рекомендации по выбору спиртовок для лабораторных работ» .

Сводные данные по всем газовым и спиртовым горелкам для профессионального лабораторного и бытового использования (всего 36 моделей) имеются на сайте «Горелки открытого пламени для пропана, метана и спирта» .

---

Музыкальная пауза. Отдыхаем!

Все о лабораторных спиртовых горелках (спиртовках)

Введение

Представленный материал предназначен преимущественно для персонала организаций, в которых используются лабораторные горелки.   Ранее в статье, опубликованной на нашем сайте  «Лабораторные газовые горелки. Устройство и характеристики»  были рассмотрены технические аспекты практического использования лабораторных газовых горелок.

В настоящей работе рассмотрены аналогичные технические аспекты но уже применительно к горелкам спиртовым (далее спиртовки), использующих для нагрева материалов жидкое топливо (этиловый спирт).

Для удобства работы статья разбита на отдельные разделы, к которым можно непосредственно перейти из оглавления, расположенного ниже, щелкнув мышью на названии того или иного раздела. По всему тексту статьи с правой стороны имеются вертикальные стрелки, щелкнув на которых, можно вновь вернуться в раздел оглавление.

Содержание

Что такое спиртовая горелка (спиртовка)

Прежде всего установим, что такое спиртовая горелка (далее спиртовка). Предлагается следующие определение:

Спиртовка это жидкотопливная горелка c резервуаром для спирта, через крышку которого пропущен фитиль с одним концом расположенным в резервуаре, а вторым — вне его.

Назначение и области применения спиртовок

Спиртовки служат для нагрева материалов и изделий в открытом пламени с температурой не более 900°C и тепловой мощностью не более 170 Вт.

Используется в химических и школьных лабораториях, микробиологических, цитологических, биотехнических лабораториях, медицинских учреждениях а также везде, где требуется применение открытого пламени небольшой тепловой мощности.

Применяются для подогрева и плавления материалов, стерилизации в открытом пламени инструментов, для фламбирования в медицине, для нагрева небольших лабораторных сосудов (пробирок, колб, тиглей и т.п.) и других подобных термических процессов.

Достоинства спиртовок

Спиртовки, представляемые нашей компанией, отвечают самым высоким требованиям, предъявляемым к устройствам для профессиональной работы.

Для изготовления спиртовок использованы самые современные и совершенные материалы.

Все металлические части спиртовок выполнены из высококачественной бронзы или латуни с гальваническим никелевым или хромированным покрытием. Все стеклянные элементы изготовлены из прочного толстого стекла, достаточно стойкого против разрушения при механических воздействиях.

Спиртовки оборудованы механическими устройствами для регулировки длины выступающей части фитиля, при этом сами фитили изготовлены из высококачественных сортов хлопка, что гарантирует стабильную работу спиртовок при эксплуатации.

Защитные элементы спиртовок, а именно металлические колпачки, соединены с корпусом спиртовки прочной металлической цепочкой, что позволяет колпачкам всегда находится «под рукой» и экстренно их использовать при необходимости.

В высоком качестве изготовления и в современном дизайне этих спиртовок можно убедиться, если сравнить их с некоторыми аналогами отечественного рынка.

Устройство спиртовок

Спиртовка это горелка, содержащая резервуар для спирта, имеющий крышку, через которую пропущен фитиль, при этом нижний конец фитиля размещен в резервуаре а верхний конец вне его. Спирт из резервуара поднимается по фитилю за счет капиллярного давления и испаряется, когда достигнет выступающей из резервуара верхней части фитиля. Пары спирта поджигаются и спиртовка горит с температурой пламени не выше 900°Цельсия.

Таким образом в каждой спиртовке имеются две основные части. Это резервуар для спирта и устройство для его сгорания (т.е. собственно сам фитиль и связанные с ним конструктивные элементы).

Резервуар для спирта является основной несущей частью спиртовки, а важнейшей и главной ее частью является фитиль, который переносит жидкое топливо (спирт) из резервуара на конец фитиля, где это топливо горит, образуя пламя, которое используется для нагревания. При этом под понятием «фитиль» понимается тело из капиллярно-пористого материала, смачиваемого спиртом и способное переносить этот спирт вдоль фитиля из резервуара к тому месту на фитиле, из которого спирт удаляется путем его испарения или сжигания.

Способность фитиля переносить спирт обусловлена проницаемой пористостью материала, из которого изготовлен фитиль, обеспечивающей перенос жидкого топлива из резервуара в зону горения под действием капиллярных сил, которые, в свою очередь, обусловлены эффектами смачиваемости и поверхностного натяжения в капиллярных каналах материала фитиля. Если фитиль расположен вертикально, спирт поднимается к зоне горения, преодолевая силу тяжести. Необходимый баланс сил определяется размерами капиллярных каналов материала фитиля.

В верхней части резервуара расположена горловина. Через горловину пропускается фитиль, который обеспечивает работу спиртовки. Также через горловину спиртовка заправляется жидким топливом.

Так как спиртовка имеет две рабочие зоны в одной из которых спирт поступает в фитиль а во второй этот спирт горит, то для того чтобы разделить вышеуказанные рабочие зоны горловина резервуара снабжается крышкой, через которую и пропускается фитиль. Фитиль пропускается через фитильную трубку, которая является необходимым элементом крышки резервуара, при этом последняя может устанавливаться как внутри горловины, так и вне ее, охватывая последнюю с внешней стороны.

Фитиль должен размешаться в фитильной трубке крышки таким образом, чтобы, с одной стороны, иметь возможность плавно и легко перемещаться в трубке, а с другой стороны, контакт трубки с фитилем должен быть достаточно плотным (т.е. фитиль должен быть установлен в фитильную трубку с некоторым обжатием).

Установка фитиля в фитильную трубку с некоторым обжатием позволяет, с одной стороны, практически исключить вытекание спирта через фитильную трубку в нештатных ситуациях, т.к. гидродинамическое сопротивление фитильной трубки, плотно заполненной волокнистой массой фитиля, очень велико; с другой стороны, обжатие фитиля не позволяет фитилю самопроизвольно сползти вниз по фитильной трубке при работе спиртовки. Однако последнее обстоятельство не является важным для спиртовок, имеющих механизмы удержания фитиля в фитильной трубке и перемещения его относительно последней.

Практически во всех указанных выше случаях необходимо стремится к тому, чтобы обжатие фитиля в фитильной трубке было минимальным, так как при увеличении обжатия диаметр капиллярных каналов уменьшается и скорость подъема спирта по фитилю резко падает.

сменить рисунок

Рис.1 Спиртовка СЛ-1 1 — резервуар
2 — спирт
3 — фитиль
4 — втулка
5 — колпачок

На Фиг.1 схематично изображено устройство стандартной спиртовки CЛ-1.

Резервуар (поз.1) заполнен спиртом (поз.2). Фитиль (поз.3) размещается в спиртовке таким образом, чтобы его нижний конец был в резервуаре, погруженным в спирт, а верхний конец должен быть вне резервуара в открытом воздухе. Крышка резервуара выполнена в виде втулки (поз.4), которая установлена внутри горловины резервуара, и через осевое отверстие в которой с некоторым обжатием пропущен фитиль. Спиртовка имеет колпачок (поз.5), который используется как для тушения пламени спиртовки, так и для предотвращения испарения топлива с верхней части фитиля.

Внешний вид этой спиртовки можно увидеть на этом же рисунке, если к нему подвести курсор.

Резервуар спиртовки может быть изготовлен из стекла или металла. Применяется стекло лабораторное толщиной 2 мм и бутылочное толщиной 3 мм. Спиртовки изготовленные из бутылочного стекла более предпочтительны для использования, так как имеют высокую механическую прочность. В качестве металла для изготовления резервуара спиртовки используются латунь или бронза, поскольку эти металлы при случайном ударе не образуют искр, которые могли бы привести к воспламенению спирта в резервуаре. По этой же причине и все другие конструктивные элементы спиртовок изготавливаются из материалов не образующих при ударе искру.

Резервуары спиртовок отличаются между собой своей формой. Применяются круглые спиртовки (цилиндрической, конусообразной и шаровой формы) и спиртовки, у которых резервуар имеет граненую форму. Граненый корпус (резервуар) позволяет устанавливать спиртовку в различных наклонных положениях, что например, удобно при работе с восками, чтобы капли воска не попадали на фитиль.

сменить рисунок

Рис.2 Спиртовка 306 1 — резервуар
2 — крышка
3 — трубка
4 — фитиль
5 — втулка
6 — колпачок

На Фиг.2 показан внешний вид спиртовки мод.306. Стеклянный резервуар, граненой формы (поз.1) имеет металлическую крышку (поз.2), которая крепится на горловине резервуара с помощью винтовой резьбы. В отверстии крышки закреплена металлическая фитильная трубка (поз.3), через которую пропущен фитиль (поз.4). На трубке установлена подвижная втулка (поз.5), назначение которой будет объяснено позже.

Спиртовка имеет колпачок (6), который устанавливается сверху на втулку. В качестве опорной поверхности на рабочем столе может использоваться любая из пяти граней резервуара, что позволяет пользоваться спиртовкой как в вертикальном , так и в наклонном ее положении.

Одно из наклонных положений этой спиртовки можно увидеть, если к рисунку подвести курсор.

Пламя спиртовки, имеющий граненый резервуар, при установке на различные грани показано на Фиг.3

Рис.3 Пламя граненой спиртовки°

В лабораторных спиртовках наибольшее распространение получили фитили изготовленные из хлопчатобумажной ткани, состоящей из прямых нитей. Однако применяются также и фитили, изготовленные из асбестового шнура.

Большинство спиртовок последних моделей имеют устройства для регулировки выступающей верхней части фитиля, рекомендуемая величина которой составляет не менее 3 мм и не более 15 мм. Регулировка выступающей верхней части фитиля может производиться либо перемещением фитильной трубки относительно фитиля, либо перемещением фитиля относительно фитильной трубки.

В первом варианте фитильная трубка выполнена в виде раздвижной системы , состоящей из двух трубчатых элементов, верхний из которых выполнен в виде подвижной втулки и установлен на скользящей посадке на другом нижнем неподвижно закрепленном трубчатом элементе. При перемещении верхнего трубчатого элемента ( вниз или вверх) уменьшается или увеличивается общая длина системы из двух трубок. Поэтому размеры выступающей части фитиля соответственно либо увеличиваются, либо уменьшаются.

Во втором варианте устройство для регулирования длины верхней части фитиля выполнено в виде механизма преобразующего вращательное движение в поступательное.

Основным элементом этого устройства является зубчатое колесо с заостренными зубьями. Трубка для фитиля имеет продольный сквозной паз, в который входит небольшой сегмент зубчатого колеса. Высота этого сегмента выбирается таким образом, чтобы зубья колеса входили в тело фитиля на глубину не более 1-2 мм.

Указанное зубчатое колесо закрепляется неподвижно на валу на одном из концов которого установлена рукоятка. От рукоятки вращательное движение передается зубчатому колесу, которое посредством зубьев, имеющих плотный контакт с телом фитиля перемещает фитиль вверх или вниз относительно фитильной трубки.

сменить рисунок

Рис.4 Спиртовка с регулировкой фитиля 1 — рукоятка
2 — вал
3 — фитиль
4 — трубка;
5 — трубка стабилизатора пламени
6 — отверстие
7 — колпачок

На Фиг.4 показан внешний вид спиртовки, которая имеет устройство регулировки размеров верхней части фитиля выполненное по второму варианту.

Спиртовка имеет рукоятку (поз.1), посредством которой через вал (поз.2) вращение передается зубчатому колесу (на рисунке не показано). Острые зубья этого колеса взаимодействуют с фитилем (поз.3), перемещая его относительно трубки (поз.4) вверх или вниз в зависимости от направления вращения рукоятки.

Трубка стабилизатора пламени (поз.5) закреплена соосно относительно трубки в которой находится фитиль.В зазор между трубками поступают пары спирта через отверстие диаметром 1,5 мм (поз.6).

На выходе трубки стабилизатора пламени пары поджигаются и в результате вокруг выступающей части фитиля создается дополнительное круговое пламя. Вышеупомянутое отверстие имеет и другое назначение. Посредством него выравнивается давление внутри резервуара и вне его.

Внешний вид этой спиртовки можно увидеть на этом же фигуре, если к ней подвести курсор.

Обычно топливо для спиртовки заливается через верхнее отверстие резервуара после снятия крышки. Однако имеются спиртовки, резервуар которых имеет боковую заправочную горловину с притертой пробкой.

Отличительные характеристики спиртовок

В лабораторной практике применяются спиртовки многочисленных конструкций. Однако все различие между спиртовками можно свести к некоторым основным признакам. Основные технические характеристики по которым спиртовки отличаются друг от друга являются:

• материал резервуара (стекло или металл)
• форма резервуара (круглая или граненая)
• внутренний объем резервуара
• материал, толщина фитиля и его форма
• наличие или отсутствие устройств для регулировки длины выступающей части фитиля

Материал резервуара следует выбирать исходя из условий работы спиртовки. Если спиртовка эксплуатируется в условиях, при которых возможно случайное падение спиртовки на каменный или металлический пол, то с точки зрения техники безопасности предпочтительно использовать спиртовку с металлическим резервуаром.

Спиртовки со стеклянным корпусом значительно дешевле металлических. Кроме того при работе спиртовки всегда можно наблюдать за уровнем спирта в резервуаре. Однако стекло -хрупкий материал, имеющий малое сопротивление при ударе, и поэтому всегда имеется возможность разрушения резервуара спиртовки при падении на твердый пол, что может вызвать разлив горящего спирта.

Поэтому в помещениях с повышенными требованиями по пожарной безопасности применение стеклянных спиртовок изготовленных из тонкого лабораторного стекла не рекомендуется.

Форма резервуара круглая получила наиболее широкое распространение. Граненые спиртовки дороже круглых и их следует применять только при выполнении ряда специфических работ,например, связанных с нагревом легкоплавких материалов типа восков, чтобы исключить попадание капель разогретого материала на фитиль спиртовки.

Внутренний объем резервуара не имеет решающего значения для работы спиртовки. Скорее этот вопрос надо увязывать с требованиями пожарной безопасности. Внутренний объем резервуара спиртовки надо выбирать таким, чтобы при при ее эксплуатации, как минимум, не требовалось бы вновь заправлять спиртовку в течении одного часа ее работы..

Материал, толщина фитиля и его форма важные элементы для работы спиртовки. Используются фитили из хлопчатобумажной ткани и асбестового шнура. Наибольшее распространение получили фитили из хлопчатобумажной ткани, так как они дают более стабильное и ровное пламя по сравнению с асбестовыми фитилями, другими недостатками которых являются относительно низкая температура пламени и малый ресурс службы фитиля.

Кроме того, что очень важно, попадание в дыхательные пути волокон асбеста, находящихся в составе асбестового фитиля, может привести к тяжелому заболеванию (мезотелиома). Поэтому, по возможности, избегайте использование для спиртовок асбестовых фитилей.

На рис. 5 показан хлопчатобумажный фитиль для спиртовок.

увеличить

Рис.5 Фитиль хлопчатобумажный

Что касается толщины фитилей, то надо исходить из того, что чем толще фитиль тем больше топлива он подает в зону его сгорания. Более толстые фитили дают и более объемное пламя с большей высотой последнего. В результате тепловая мощность у спиртовок с более толстым фитилем несколько выше, однако при этом выше и расход спирта.

Для большинства лабораторных работ, выполняемых при помощи спиртовок достаточна толщина фитиля не менее 4,8 мм и не более 6,4 мм.

нажми

Рис.6 Баннер фитилей

Более толстые фитили необходимы для выполнения некоторых профессиональных работ, где требуется высокое и объемное пламя. Желательно в наборе иметь спиртовки с разной толщиной фитиля и использовать их в зависимости технологических требований, предъявляемых к выполняемой работе.

Две формы фитилей применяются в спиртовках: круглые (в сечении) фитили и плоские, изготовленные из тканной ленты. Спиртовки с плоскими фитилями применяются для нагрева изделий большой протяженности, например, стеклянных трубок.

Устройство для регулировки размеров выступающей части фитиля обеспечивает большое удобство при работе со спиртовками, так как не требуется каждый раз гасить пламя спиртовки, чтобы отрегулировать параметры пламени (высоту и объем) путем изменения размеров выступающей части фитиля. Спиртовки с устройствами регулировки выступающей части фитиля дороже, чем спиртовки без этих устройств. Однако несколько более высокая цена с лихвой покрывается удобствами для профессиональной работы, которые это устройство обеспечивает.

Масса спиртовок обычно не превышает 0,25 кг, а высота — не более 120 мм.

Сводная классификация спиртовок с учетом вышеприведенных признаков приведена на сайте«Практические рекомендации по выбору спиртовок для лабораторных работ» .

Свойства топлива для спиртовок

Все спиртовки в качестве топлива преимущественно используют этиловый спирт Этиловый спирт (этанол) — бесцветная жидкость, обладающая запахом, легковоспламеняющаяся и горящая голубоватым слабо светящимся пламенем. Плотность 0,794 г/см³. Температура кипения чистого этилового спирта при нормальном давлении +73,9°C. Удельная теплота сгорания 7100 ккал/кг. Этиловый спирт гигроскопичен, хорошо смешивается с диэтиловым эфиром, глицерином, бензолом и т.п. Хранят этиловый спирт в емкостях с плотно притертой пробкой.

Для оценки пожарной опасности этилового спирта при использовании спиртовок необходимо учитывать температуру вспышки и температуру самовоспламенения.

Температура вспышки этилового спирта — это наименьшая температура при которой над его поверхностью образуются пары, способные вспыхнуть в воздухе от источника зажигания. Устойчивого горения при этом не наблюдается. Ориентировочно температура вспышки характеризует те температурные условия, при которых горючее вещество становится огнеопасным при хранении в открытом сосуде или при случайном разливе. Температура вспышки этилового спирта равна +13°С.

Температура самовоспламенения — это наименьшая температура , при которой начинается горение вещества при контакте с воздухом в отсутствие источника зажигания. Для этилового спирта температура самовоспламенения составляет +365°С.

На рынке имеются три вида этилового спирта: спирт этиловый ректификованный из пищевого сырья; спирт этиловый технический гидролизный и спирт этиловый технический синтетический.

Спирт этиловый технический синтетический иногда окрашивают в сине-фиолетовый цвет путем добавления красителя метилвиолета С₂₄H₂₈N₃Cl. Одновременно с красителем добавляют и вещества с резким запахом, для чего обычно используют пиридин С₅H₅N. Такой спирт называется денатуратом.

Согласно последним нормативным документам (ГОСТ Р 52574-2006) денатурат может быть изготовлен и в виде бесцветной жидкости, но имеющей резкий запах, для чего в спирт добавляют кротоновый альдегид CH₃-CH=CH-CHO в объемной доле около 0,2%.

Все эти виды спиртов можно использовать в качестве жидкого топлива для спиртовок.

Утвержденный нормативными документами средний расход спирта при горении спиртовок составляет за 1 мин. горения 1,7 мл. Соответственно за 15 мин горения составляет 25 мл. а за 1 час -100 мл. Этими нормами можно пользоваться при нормировании расходов спирта при выполнении тех или иных технологических операций.

Однако следует иметь в виду, что нормативные нормы расхода спирта превышают фактические расходы, которые в среднем составляют 25-30 мл/час.

Спирт этиловый ректификованный из пищевого сырья и спирт этиловый питьевой по степени воздействия на организм человека относят к 4-му классу опасности. Предельно допустимая концентрация (ПДК) паров этилового спирта в воздухе рабочей зоны производственных помещений должна быть не более 1000 мг/м³.

В спиртовках происходит горение спирта по химической реакции

СН₃OH + 3О₂ = 2СО₂ + 3Н₂О

Кислород (О₂) берется из окружающего воздуха и как видно из уравнения горения этилового спирта при горении образуется только вода (Н₂О) и углекислый газ (СО₂). И то и другое присутствует вокруг нас в огромных количествах, поэтому можно считать, что использование спиртовок для выполнения лабораторных работ абсолютно безвредно для окружающего персонала.

Рис.7 Температура пламени спиртовки

Параметры горения топлива

Основными параметрами, характеризующими процеcс горения топлива в спиртовках являются: температура горения, тепловая мощность спиртовки и расход топлива (спирта). Эти три параметра следует учитывать при практической работе со спиртовками.

Температурой горения называется максимальная температура, которая может быть достигнута при полном сгорании спирта. Для спиртовок эта температура не превышает 900°Цельсия.

На Фиг.6 показано распределение температуры вдоль пламени фитиля. В нижней части пламени спиртовки температура не превышает 350°Цельсия а максимальная температура в 900°Цельсия достигается в верхней части пламени.

Более подробная информация о пламени спиртовки представлена в приложении 01.

Все о пламени спиртовки

При горении спиртовки имеет место диффузионное пламя, при котором спирт сгорает на границе пламени, где происходит взаимная диффузия воздуха и топлива.

При этом процессы горения и смешивания паров спирта с воздухом развиваются параллельно. Так как процессы смешивания протекают значительно медленнее процессов горения, то скорость и полнота сгорания определяются скоростью и полнотой смешивания паров спирта и воздуха. Смешение топлива с воздухом при этом протекает путем медленной молекулярной диффузии.

Структура пламени спиртовки 1 — конусное ядро;
2 — зона образования смеси из паров спирта и продуктов горения;
3 — зона образования смеси из продуктов сгорания и воздуха;
4 — граница между зонами.

На рисунке приведена упрощенная схема факела спиртовки, возникающего за счет взаимной молекулярной диффузии паров спирта и воздуха. Внутри конусного ядра 1 находится чистые пары спирта, испаряющиеся с поверхности фитиля. В зоне 2 образуется смесь, состоящая из паров спирта и продуктов горения, а в зоне 3 — смесь из продуктов сгорания и окружающего воздуха.

Граница 4 между зонами 2 и 3 представляет собою гладкий конусный фронт пламени, к которому снаружи диффундируют молекулы воздуха, а изнутри молекулы спирта. Образовавшиеся во фронте пламени продукты горения диффундируют навстречу парам спирта, интенсивно нагревая их в предпламенной зоне, и частично вытесняются в воздух, окружающий факел.

Достоинствами диффузионного пламени спиртовки является сравнительное постоянство температуры по всей высоте (длина пламени), компактность спиртовок и простота их изготовления.

На рис.8 показано крупным планом изображение пламени спиртовки.

увеличить

Рис.8 Пламя спиртовки

Важной характеристикой спиртовки является тепловая мощность спиртовки, т.е. количество тепла, образующегося в результате сгорания жидкого топлива (этилового спирта) в единицу времени.

Тепловая мощность спиртовок измеряется в ваттах.

Тепловая мощность спиртовки прямо пропорциональна расходу и теплоте сгорания этилового спирта и колеблется для спиртовок в пределах 150…220 ватт в зависимости от конструкции спиртовки.

Имеет значение и для спиртовок и расход этилового спирта, максимальное фактическое значение которого обычно составляет не более 30…35 мл/час.

Типовой расчет мощности спиртовки приведен в приложении 02.

О тепловой мощности спиртовки

Тепловая мощность спиртовки вычисляется как произведение часового расхода спирта на его теплоту сгорания.

Расчет производится по формуле:

N_квт = (0,278) х V_n х Q

где N_квт — мощность спиртовки в квт.;
V_n — номинальный массовый расход спирта в кг/час;
Q — теплота сгорания этилового спирта в мДж/кг (равна 27 мДж/кг).

Рассмотрим пример: 27 мл (или с учетом плотности 21,3 г) этилового спирта сгорело в спиртовке за 1 час. Найдем мощность спиртовки.

Решение: N_квт = (0,278) х 21,3х10^-3 х 27 = 0,160 кВт

Техника безопасности при работе со спиртовками

При работе со спиртовками надо соблюдать правила техники безопасности. Необходимо использовать спиртовку только по назначению, указанному в ее техническом паспорте. Запрещается заправлять спиртовку вблизи устройств с открытым пламенем. Не заполнять спиртовку топливом более чем наполовину объема резервуара. Нельзя перемещать или переносить спиртовку с горящим фитилем.

Категорически запрещается зажигать фитиль спиртовки посредством другой спиртовки. Заправлять спиртовку только этиловым спиртом. Гасить пламя спиртовки только посредством колпачка. Не держать на рабочем столе, где используется спиртовка, легковоспламеняющиеся вещества и материалы, способные воспламеняться от кратковременного воздействия источника зажигания с низкой тепловой энергией (пламя спички,спиртовки).

При работе не наклонять спиртовку, а при возникновении такой необходимости, использовать спиртовки, работающие в наклонном положении ( граненые спиртовки ). При опрокидывании спиртовки и разливе на столе горящего спирта немедленно накройте спиртовку плотной тканью, а при необходимости используйте для гашения пламени и огнетушитель. Помещение в котором производится работа со спиртовкой (спиртовками) должно быть оснащено первичными средствами пожаротушения, например, порошковым огнетушителем марки ОП-1 или ОП-2.

На прилагаемом видеоролике подробно показано как надо работать со спиртовкой

Техника безопасности при работе со спиртовкой

Технические характеристики спиртовок

В таблице приведены технические характеристики спиртовок, которые поставляет на отечественный рынок компания ООО ФИРМА БСТ-3. Все спиртовки имеют максимальную температуру горения 900° Цельсия, срок службы не менее 5 лет, оснащены устройством регулировки размеров выступающей части фитиля, в качестве материала фитиля используется хлопчатобумажная ткань. Все детали изготовленные из латуни имеют хромированное покрытие. В качестве стекла для изготовления резервуара для спирта применяется толстостенное бутылочное стекло толщиной 3 мм или такой же толщины высокопрочное граненое стекло.

Если подвести курсор к номеру модели (304 и т.д.) и после изменения цвета выбранного номера щелкнуть по нему, то можно перейти к подробному техническому описанию спиртовки этой модели.

Спиртовки. Технические характеристики

Параметры	Модель
	304	305	306
Материал резервуара	стекло	граненое стекло	граненое стекло
Внутренний объем резервуара, мл	85	115	115
Толщина фитиля, мм	6,4	6,4	12,7
Расход спирта, мл/час	28	29	30
Тепловая мощность, ватт	183	190	197
Высота, мм	100	110	117
Ширина, мм	65	85	83
Масса (нетто), г	153	220	200

Условия эксплуатации

Спиртовки должны эксплуатироваться в хорошо проветриваемом закрытом отапливаемом помещении при температуре от +10° до +35°Цельсия и относительной влажности до 80% при температуре +25°Цельсия. Помещение должно быть оборудовано первичными средствами пожаротушения.

Преимущества и недостатки

В заключение приведем преимущества и недостатки лабораторных спиртовок (горелок спиртовых) по сравнению с другими видами лабораторных горелок.

ПРЕИМУЩЕСТВА

• ● Малый вес — не более 220 г.
• ● Простота использования — необходимо только добавлять спирт в топливную емкость, а далее спирт самостоятельно подается в область горения.
• ● Надежность — все элементы конструкции практически безотказны в работе.
• ● Бесшумность работы— при работе спиртовка не создает каких-либо посторонних шумов.
• ● Отсутствие резких запахов — запах спирта перед тем как он поджигается, ничтожен по сравнению с запахом газообразного топлива в аналогичных случаях.
• ● Не требуется техническое обслуживание — нет необходимости в проведении регламентных, а также и ремонтных работ по регулировке и очистке элементов конструкции.
• ● Безопасность в работе — применяемое топливо в малых количествах не взрывоопасно, разлитый горящий спирт легко можно потушить, применяя стандартные средства пожаротушения (порошковые огнетушители).
• ● Простота хранения топлива — допускается хранение небольших объемов топлива (порядка 1л.) в обычной пластиковой бутыли.
• ● Невысокая цена — стоимость спиртовок значительно ниже лабораторных газовых горелок или других видов горелок, применяющих жидкое топливо (керосин, бензин).
• ● Экологически чистое топливо — не загрязняет окружающую среду (безопасно при попадании в воду и почву и не образует токсичных веществ при сгорании).

НЕДОСТАТКИ

• ○ Низкая тепловая мощность — теплота сгорания этилового спирта ниже чем у других видов как жидкого топлива (керосин, бензин), так и газообразного топлива (метан,пропан).
• ○ Ненадежная работа при низких температурах — плохое испарение топлива при минусовых температурах.
• ○ Малая механическая прочность — стеклянные элементы спиртовок имеют малое сопротивление при ударе и легко разрушаются при механических воздействиях.

Мы надеемся, что представленный материал поможет специалистам определиться во всем многообразии лабораторных спиртовок, представленных на отечественном рынке, и сделать правильный выбор при их приобретении.

Самодельная спиртовка

Хочу показать способ, как изготовить самодельную спиртовку своими руками. Полагаю, что по такой методике можно изготовить и полноценную масляную лампу. Для этой цели прекрасно подойдут пустые стеклянные флаконы из под парфюма. Для примера возьмем флакон из под лака для ногтей.

В качестве крышки и держателя фитиля, в зависимости от диаметра горлышка флакона, можно использовать разные по размеру анкерные гвозди или вытяжные заклепки. Понадобится также герметик, для того, чтобы сформировать из него пробку. В качестве фитиля идеально подходит запасной фитиль для зажигалки Zippo. Но подойдет также ёршик для курительной трубки или любой шнур из натуральных волокон. Заправлять спиртовку можно собственно спиртом, керосином, жидкостью для розжига костра. Но идеальным топливом оказалось масло для масленых ламп. Маслом оно называется похоже условно. Состав — смесь жидких парафинов.

Для самоделки — спиртовка, нам понадобится:

И так берем флакон из под лака для ногтей.

Вынимаем кисточку и отрезаем её. В крышке на месте кисточки увеличиваем отверстие и запихиваем её обратно.

Отделяем заклепку от стержня.

Заклепку обмазываем герметиком. Лучше чтобы железка не касалась стеклянного корпуса.

Вставляем фитиль. Все самодельная спиртовка готова.

Перед долговременным использованием спиртовки неплохо её протестировать в течении минут пятнадцати. Для этого нашу масляную лампу поджигаем и ставим на металлический поднос или противень. Если стекло не треснет, то работать будет.

Так как крышка из пластика, после окончания использования, нужно дать нашей спиртовке остыть.

Источник

Доставка новых самоделок на почту

Получайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!

*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

Спиртовка своими руками

 

Итак, продолжаю тему горелкостроительства. В предыдущих сериях меня постигла неудача с горелкой на биогазе, это еще предстоит исправить. Сейчас я наткнулся на очень популярную в англоязычном туристическом сообществе конструкцию. В Европе довольно популярно использовать вместо горелок походные спиртовки. Это дает несколько преимуществ сразу – спирт можно провозить в самолете, вес емкости для спирта много меньше, чем пустой газовый баллон. Вес самой спиртовки ничтожен, по сравнению с горелкой. Спиртовку можно конечно купить, но самодельные спиртовки оставляют покупные далеко за бортом по многим характеристикам. Самые популярные спиртовки делают из банок для кошачих консервов и из пивных банок. Конструкция спиртовки из пивных банок мне особо понравилась и я решил опробовать ее на практике. Благо для изготовления нужно две жестяные банки из под пива или лимонада и все. Общий вес готового изделия стремится к 10 граммам. Для изготовления спиртовки мне понадобились следующие инструменты:

 

1. Лезвие от канцелярского ножа
2. Струбцина
3. Дрель со сверлом диаметром 1 мм (а лучше меньше)
4. Ножницы
5. Маркер для разметки

 

Как сделать спиртовку:

Для начала нам надо опустошить одну банку и отрезать дно от нее. Если вы к этому моменту не опустошили вторую банку, то имеет смысл повременить с этим, хотя это и не принципиально.

С помощью дощечки нужной толщины и струбцины организуем небольшой резачек банок. После нескольких экспериментов я пришел к выводу, что оптимальная высота дощечки должна быть 25 мм. Хотя здесь есть возможность поэкспериментировать.

 

Далее ставим банку на стол и, аккуратно прижимая банку к лезвию, вращаем ее. Важно не стремиться отрезать все за один проход, а сделать 10-15 оборотов и потом аккуратно отделить дно от верха

 

Это будет дном будущей горелки, В него будет вставляться верх, поэтому имеет смысл слегка растянуть его вставив сверху вторую, пока еще целую банку. Внимание – надо очень аккуратно вставлять, чтобы потом была возможность разъединить эту конструкцию. 5-7 мм глубины достаточно.

Теперь приступаем к изготовлению верхней части. Опустошаем вторую банку. И сверлим отверстия по периметру. Чем тоньше вы найдете сверло для этой операции, тем эффективней будет ваша горелка. В первой версии горелки я сделал так

 

Однако, при дальнейшей эксплуатации выяснилось, что это не самый оптимальный вариант и я переделал верх следующим образом

 

Следующим этапом будет удаление серединки дна и обрез верхней части, как это было проделано с первой банкой. В результате должна получится примерно такая конструкция

 

Теперь надо изготовить внутреннюю стенку из остатков банок. Для этого вырезаем полоску высотой высоте одной половинки банки плюс высота сужения второй половинки. То есть это должно быть явно больше чем ширина дощечки, которая использовалась для отрезания дна. В общем и целом, надо сделать вот такую конструкцию

 

То есть, сверху надо сделать три или четыре небольших выреза в виде треугольника или полукруга – высотой около 3 мм. Эти отверстия будут располагаться вдоль дна и использоваться для затекания горючего внутрь горелки. И необходимо сделать два надреза с разных сторон на 2/3 ширины ленты, чтобы можно было закрепить эту ленту в виде вот такого кольца

 

Еще раз обращаю внимание, что треугольные вырезы должны находиться у дна, а высота получившегося кольца должна быть выше высоты донышка. После этого остается сущий пустяк – впихнуть “верх” в “низ”.

 

По идее, после того, как мы растянули в предыдущих шагах донышко эта операция должна пройти спокойно, я даже видел видео, где это удавалось, но у меня не вышло. Поэтому для упрощения процесса, я вырезал небольшую монтировочку из остатков банки – видна на фотографии справа и сделал небольшой надрез 5-6 мм на верхней банке. После этого дело пошло веселее и я получил вот такие вот две спиртовки

 

В большое отверстие сверху заливается спирт – на то, чтобы вскипятить пол-лита воды надо около 25 граммов спирта. Потом через большое отверстие спирт поджигается и начинает гореть, через примерно 1-2 минуты спирт начинает кипеть и пары спирта вырываются через маленькие отверстия и поджигаются от центрального пламени. В этот момент считается, что горелка стартовала. В этот момент доступ кислорода к центральному отверстию прекращается и пламя вырывается только из отверстий по периметру. После этого прямо сверху можно ставить кастрюлю и кипятить воду. Вся беда в том, что в случае, сели сделать отверстия слишком близко к центру, то при установки кастрюли пламя гаснет из за недостатка кислорода. Мне пришлось ставить кастрюлю на небольшой таганок из колышек для тента, чтобы избежать угасания. Из за этого мне пришлось делать вторую версию, которая была лишена этого недостатка. В следующей серии я покажу видео работающих горелок с замерами эффективности той и другой горелки. А сейчас я перечислю ошибки, которые я допустил изготавливая эти два экземпляра – надеюсь это поможет вам не повторить их:

 

• Если сделать горелку выше 3 см, то она не стартует и ее использование малоэффективно
• Изначально я пытался просверлить центральное отверстие сверлом большого диаметра – в результате банка намоталась на сверло полностью, как тряпка и ее пришлось выкинуть. Центр придется вырезать ножом.
• Не стоит заливать в эту горелку жидкий парафин – работать не будет, а парафин потом вымывать оттуда очень сложно.

Вот вроде все, что я узнал в процессе изготовления этих спиртовок.

видео как работает такая спиртовка

Обновление от 19 Декабря: Сделал альтернативный вариант спиртовки из тех же материалов. На мой взгляд он работает гораздно лучше этого.

Похожие статьи

Как сделать спиртовку — Ветер в поле

Подробности

Автор: Сергей Федосеев

В последние годы с развитием популярности тематики туризма и выживания появилось очень много всяких разных конструкций самодельных спиртовок. В этой статье я, конечно же, не стану описывать их все и разбирать, чем они отличаются. Вместо этого я подробно расскажу как сделать спиртовку своими руками из аэрозольного баллончика. Это одна из самых эффективных и простых конструкций на мой взгляд.

Содержание статьи:

 

Устройство спиртовки

Для начала давайте разберём устройство спиртовки. В этой конструкции всего 3 части: корпус, крышка и наполнитель из стекловаты. Ну, с корпусом понятно, это ёмкость в которую наливаем спирт.

Крышка сделана из верхней части аэрозольного баллончика, она, скажем так, не даёт парам спирта гореть сверху, они выходят через боковые отверстия и горят в виде конфорки, как на газовой плите.

Стекловата нужна для того, чтобы спирт не перегревался, не бурлил и испарялся более равномерно. Без стекловаты спирт внутри спиртовки, когда она полная, закипает, начинает бурлить и выплёскивается через боковые отверстия сильным огнём.

Для устойчивости спиртовки и первоначального нагрева нужна металлическая подставка, например обычная крышка от банки.

Как работает спиртовка

Наливаем спирт через отверстие в крышке почти до боковых отверстий. Из-за стекловаты уровень спирта не видно, но вполне можно приспособиться наливать «на глаз» или разметить бутылочку со спиртом по порциям. В моей спиртовке это примерно 20 мл.

На металлическую крышку ставим спиртовку, а на неё ставим кружку с водой.

Затем наливаем немного спирта на крышку-подставку вокруг спиртовки и поджигаем его.

Что при этом происходит:

Спирт горит вокруг спиртовки, тем самым нагревая её и спирт внутри. Он начинает активнее испаряться и выходит через боковые отверстия, загораясь от огня снаружи. Поначалу пламя будет довольно большое. Затем спирт на крышке-подставке выгорает. К этому времени спиртовка уже достаточно нагрелась сама и спирт внутри неё активно испаряется и горит в форме конфорки. Как только спирт с крышки выгорел, пламя спиртовки становится немного меньше и горит ровно по дну кружки почти не выходя за его пределы. При этом пламя продолжает нагревать верхний край спиртовки над отверстиями и спирт внутри неё постоянно подогревается от стенок корпуса. Устанавливается устойчивое равновесие между нагревом спирта, его горением и испарением. Через некоторое время вода в кружке закипает.

 Важный момент — кружка должна стоять именно на спиртовке, непосредственно соприкасаясь с её корпусом. Так как кружка холодная и постепенно нагревается, она забирает часть тепла с корпуса спиртовки и не даёт ему перегреваться. Это очень заметно, если приподнять кружку над спиртовкой, пламя сразу становится намного интенсивнее и спирт выгорает гораздо быстрее. Когда же кружка стоит на спиртовке, пламя большую часть времени горит равномерно.

Для чего такая спиртовка

Основное назначение этой маленькой спиртовки — кипячение одной кружки воды для кофе или чая. Можно сварить кофе в турке или подогреть консервы.

Так как спиртовка довольно маленькая, её мощности хватает только на кипячение воды до 0,5-0,6 литра. Я пробовал вскипятить 1 литр воды на этой спиртовке при комнатной температуре. Через какое-то время вода, конечно, закипела бы, но полной заправки спиртовки для этого не хватает. Можно, конечно, долить ещё спирта, когда весь выгорит, но лучше для таких задач использовать большую спиртовку с большим размером конфорки, как и на газовой плите.

Как сделать спиртовку из аэрозольного баллончика

Сначала нужно найти подходящий по размеру пустой алюминиевый баллончик и полностью стравить из него давление через верхний клапан. У меня баллон диаметром 35 мм.

Отмечаем снизу 43-45 мм и осторожно, стараясь не помять корпус, отрезаем нижний стаканчик. Это можно сделать лезвием канцелярского ножа, зажав его между страниц толстой книги на высоте 45 мм от поверхности стола. Придавливаем книгу с лезвием, прижимаем баллончик к нему и проворачиваем несколько раз, пока не прорежем.

Верхнюю часть, ту где находится клапан, отрезаем таким же способом. У разных баллончиков эта часть закругляется по-разному, поэтому её высоту подбирайте сами. Нужно от места где закругление переходит в ровный корпус отметить 3-5 мм. Главное, чтобы потом эта часть не перекрыла боковые отверстия на корпусе спиртовки.

Эти две детали надо тщательно зачистить наждачной бумагой изнутри и снаружи. Иначе нагретая краска и лак будет потом долго и сильно вонять. Не забудьте удалить клапан баллончика. Он пластиковый и его легко вырвать пассатижами изнутри.

От верхнего края корпуса спиртовки отступаем примерно 1 см и отмечаем места отверстий с шагом 5 мм. В тонком алюминии отверстия можно просто аккуратно проколоть шилом, но чтобы все они были одинаковые, лучше просверлить тонким сверлом не толще 1 мм.

Приступаем к сборке. Внутрь корпуса спиртовки вкладываем кусок любой стекловаты, чтобы она не туго, но равномерно заполнила всё пространство. Верхнюю часть баллончика переворачиваем выпуклостью внутрь спиртовки и вставляем на место. Она сразу вся не залезет. Ставим спиртовку на ровную прочную поверхность. Кладём на неё ровный деревянный брусок и аккуратно стучим по нему молотком, пока не заколотим крышку на место. Не перестарайтесь! Алюминий очень мягкий и можно легко смять всю конструкцию.

Спиртовка почти готова. Чтобы любая посуда стояла на неё устойчиво, надо сделать так, чтоб она опиралась не на всю окружность спиртовки а только на три точки. Равномерно размечаем на корпусе эти точки и надфилем немного стачиваем металл между ними, заодно и равняя края.

 

Испытания спиртовки

Вот и всё. Можно наливать спирт и испытывать.

Спиртовка аналогичная моей по размерам легко нагревает 300 гр. металлическую кружку с водой в комнатных условиях примерно за 7 минут. В опытах при комнатной температуре полная спиртовка у меня горела 15 минут. Этого вполне достаточно, чтобы заварить чай на одного человека.

Если вы хотите кипятить больше воды, нужно делать спиртовку из баллончика бОльших размеров по тому же принципу.

Главные параметры здесь: от отверстий до верхнего края не меньше 1 см (это позволяет пламени нагревать корпус), расстояние от дна до отверстий равно диаметру баллончика. Чем больше диаметр спиртовки, тем больше будет диаметр «конфорки». На большую спиртовку маленькую кружку не поставишь — пламя будет выходить за края дна кружки, греть только стенки, а не дно. Это приведёт к ненужному перерасходу топлива и глобальному потеплению.

• < Назад
• Вперёд >

У вас недостаточно прав для комментрирования