張庹然

摘 要：本文論述了對(duì)現(xiàn)有的酒精燈的改造，達(dá)到在實(shí)驗(yàn)室條件下，通過不停止工作的方式加注酒精裝置，來獲得實(shí)驗(yàn)過程中長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)加熱。

關(guān)鍵詞：酒精燈;工作狀態(tài);連續(xù)加注;加熱

酒精燈是實(shí)驗(yàn)室常用的加熱儀器，以工業(yè)酒精為燃料，最高溫度可達(dá)800 ℃。燈身、燈帽由玻璃制成，燈芯管由瓷制成。熄滅酒精燈時(shí)，要用燈帽去蓋。其規(guī)格以酒精容量（ml）表示，常用的有100 ml、150 ml。酒精易揮發(fā)、易燃[1]。

由于實(shí)驗(yàn)室酒精燈的酒精容量的限制，導(dǎo)致長(zhǎng)時(shí)間使用酒精燈酒精用完，需要熄滅火焰后，再加入酒精使用，或者更換新的酒精燈，這樣會(huì)影響實(shí)驗(yàn)效果。因此，酒精燈在不熄滅火焰的情況下連續(xù)加酒精成為探討的課題。

1 問題的提出與思路

化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)采用的加熱儀器，一般使用的是150毫升容量的酒精燈，以加注量為總?cè)莘e的五分之四計(jì)算，酒精燈內(nèi)酒精安全實(shí)際使用量不到120毫升，正常情況下，普通的酒精燈燃燒消耗酒精大概200ml/h，因此，一個(gè)酒精燈一次連續(xù)使用最多只能36分鐘，這是個(gè)安全極限，當(dāng)酒精燈內(nèi)酒精使用完時(shí)，這樣就需要更換酒精燈或者加注酒精。一般的酒精燈再加注酒精時(shí)，必須熄滅火焰后再加，這樣會(huì)影響實(shí)驗(yàn)效果和調(diào)整實(shí)驗(yàn)裝置。用怎樣的方式在實(shí)驗(yàn)過程中，不擾動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置的同時(shí)，酒精燈在工作狀態(tài)下安全連續(xù)加注酒精，又不使其產(chǎn)生回火燃爆的危險(xiǎn)，利用酒精液體U形自液封的分體重力自流加注達(dá)到安全連續(xù)加注酒精。

2 理論依據(jù)

酒精燈燃燒的機(jī)理，主要是利用酒精燈芯的酒精蒸汽的燃燒及酒精連續(xù)蒸發(fā)而持續(xù)燃燒，因此，酒精燈酒精量在1/4～2/3之間，最高不宜超過4/5，酒精量太少則燈壺中酒精蒸氣過多，加之空氣可能從燈芯間隙進(jìn)入，也就帶來了氧，易引起因壓力不平衡導(dǎo)致酒精燈回火爆燃;酒精量太多則受熱膨脹，易使酒精上溢，離火焰很近，會(huì)發(fā)生事故。因此，酒精燈的酒精加注需要熄滅火焰后再加。

連續(xù)加注酒精的基本原理，酒精的溶液性質(zhì)，利用U型管道和高位槽內(nèi)液體的重力平衡加注，達(dá)到酒精蒸汽和空氣的回流，而導(dǎo)致的回火爆炸的事故，同時(shí)也達(dá)到自流加注酒精的目的。

3 酒精燈不熄滅火焰的情況下連續(xù)加酒精

如圖，自流式加注系統(tǒng)，將連續(xù)加注酒精酒精燈的方法和過程，分別逐一詳細(xì)敘述和討論。另外一種方式是強(qiáng)制式的加注系統(tǒng)，它是直接利用大容量針筒，用注射的方式，將針管內(nèi)的酒精液體，通過針筒活塞的推力，把酒精注入酒精燈內(nèi)，這種方式只是酒精加入方式與自流式加注方式有區(qū)別，酒精燈燈體的改造一樣，這種雖然更加簡(jiǎn)單，但是安全性和可控性較差。這里就不作展開討論。

3.1酒精燈體的改造

在現(xiàn)有的酒精燈的肩部，打孔直徑8毫米，用玻璃管粘接成加強(qiáng)導(dǎo)管，再將連續(xù)加注管，插入酒精底部，插入管端口切割成45～60度的斜口，便于酒精的順利流入;將酒精燈改造完成后，需要用密封膠將開口處密封好，并進(jìn)行水密實(shí)驗(yàn)，保證新酒精燈燈體密閉良好，無滲漏。加導(dǎo)管，主要方便更換加注管。常常因?yàn)橄鹉z皮管損壞而需要更換，因此加入管與導(dǎo)管間只能密封劑加以密封，最好不適用永久性的粘膠劑。

3.2酒精連續(xù)加注系統(tǒng)

完成新酒精燈燈體的改造后，利用橡膠皮管連接酒精連續(xù)加注系統(tǒng)。系統(tǒng)包括酒精高位槽，控制閥，U形管，橡膠皮管以及若干管道卡扣等。

酒精高位槽是開放式的容器，應(yīng)力酒精燈超過1米距離，可以設(shè)置一個(gè)井架固定放置，但位置高于酒精燈，最好它的最低點(diǎn)超過酒精燈的火焰高度，以確保有做夠的重力壓力將酒精連續(xù)加注到酒精燈內(nèi);控制閥根據(jù)酒精燈的最高限位實(shí)時(shí)關(guān)閉酒精的加入量，不至于使得酒精燈內(nèi)的酒精液以無法控制位超過安全液位;U形管液位封管，主要是防止酒精燈內(nèi)酒精因意外用完而造成的酒精蒸汽與空氣及火星的回流，避免回火爆炸惡性事故的發(fā)生;橡膠皮管用來連接酒精燈與酒精連續(xù)加注系統(tǒng)，保證開放式的連續(xù)加注的安全性[2]。同時(shí)，設(shè)置加注酒精的最低酒精液位，確保酒精燈安全工作。

整個(gè)系統(tǒng)與酒精燈組成了一個(gè)完整的可連續(xù)加注酒精的酒精燈，改造后的新型酒精燈從根本上保證了，在化學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中，需要長(zhǎng)時(shí)間加熱的難題，既做到了安全，又方便，也具有十分的可實(shí)施性。

3.3密閉實(shí)驗(yàn)

將連續(xù)加注酒精酒精燈裝配完成后，需要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行水密封實(shí)驗(yàn)，保證在整個(gè)裝置的各個(gè)環(huán)節(jié)均沒有滲漏點(diǎn)的存在，若有需用密封加再次密封;如此重復(fù)多次，直到整個(gè)系統(tǒng)密封良好為止，才可以投入使用。裝置若放置時(shí)間過久也需要重復(fù)進(jìn)行密封試驗(yàn)。

3.4使用效果驗(yàn)證

將連接好的連續(xù)加注酒精酒精燈，加注酒精至酒精高位限，關(guān)閉控制閥，點(diǎn)火燃燒，當(dāng)酒精燈內(nèi)酒精消耗到酒精低位限時(shí)，打開自流加注酒精閥門，酒精會(huì)緩慢自動(dòng)流入酒精燈內(nèi)，控制流入量到酒精燈高位限關(guān)閉控制閥，如此重復(fù)操作，酒精燈的燃燒狀況仍然穩(wěn)定、安全。整個(gè)燃燒過程持續(xù)1小時(shí)，與普通的酒精燃燒狀況一致。

4 新酒精燈的改進(jìn)與討論

新酒精燈雖然能夠達(dá)到連續(xù)加酒精，使酒精燈延長(zhǎng)燃燒時(shí)間，但是需要在線監(jiān)視酒精燈液位。若在酒精燈底部，增加一個(gè)儲(chǔ)液槽，連續(xù)加入管直接插入其中，當(dāng)酒精消耗到一定量時(shí)，燈芯自然與酒精液脫離接觸，需要再次加入酒精時(shí)，不必要再次排空加入管內(nèi)空氣。也可以減少因缺監(jiān)視造成的疏忽事故，使其更加安全可靠。

5 結(jié)論

本方法是將現(xiàn)有的酒精燈做一定結(jié)構(gòu)的改造，并加上酒精液封和加注裝置，用以實(shí)現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)過程中，需要較長(zhǎng)時(shí)間的加熱的酒精燈裝置，該系統(tǒng)能達(dá)到超過1小時(shí)的連續(xù)燃燒，改造簡(jiǎn)潔易行，效果極好安全。

致謝，感謝為本文做出貢獻(xiàn)的同學(xué)老師及校外輔導(dǎo)員，唯有與他們共同努力才能很好地完成本文。

參考文獻(xiàn)

[1]流體力學(xué)（第三版），ISBN9787302397854，作者張兆順、崔桂香，出版 2015.07.01，清華大學(xué)出版社

[2]實(shí)驗(yàn)室儀器使用及維護(hù)手冊(cè)，劉瑞復(fù)等主編，出版1994.04，機(jī)械工業(yè)出版社

（作者單位：宜賓市翠屏區(qū)棠湖學(xué)校）