酒精燈在工作狀態下連續加酒精的探討

張庹然

摘 要：本文論述了對現有的酒精燈的改造，達到在實驗室條件下，通過不停止工作的方式加注酒精裝置，來獲得實驗過程中長時間連續加熱。

關鍵詞：酒精燈;工作狀態;連續加注;加熱

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

由于實驗室酒精燈的酒精容量的限制，導致長時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，這樣會影響實驗效果。因此，酒精燈在不熄滅火焰的情況下連續加酒精成為探討的課題。

1 問題的提出與思路

化學實驗時采用的加熱儀器，一般使用的是150毫升容量的酒精燈，以加注量為總容積的五分之四計算，酒精燈內酒精安全實際使用量不到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，一個酒精燈一次連續使用最多只能36分鐘，這是個安全極限，當酒精燈內酒精使用完時，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，必須熄滅火焰后再加，這樣會影響實驗效果和調整實驗裝置。用怎樣的方式在實驗過程中，不擾動實驗裝置的同時，酒精燈在工作狀態下安全連續加注酒精，又不使其產生回火燃爆的危險，利用酒精液體U形自液封的分體重力自流加注達到安全連續加注酒精。

2 理論依據

酒精燈燃燒的機理，主要是利用酒精燈芯的酒精蒸汽的燃燒及酒精連續蒸發而持續燃燒，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入，也就帶來了氧，易引起因壓力不平衡導致酒精燈回火爆燃;酒精量太多則受熱膨脹，易使酒精上溢，離火焰很近，會發生事故。因此，酒精燈的酒精加注需要熄滅火焰后再加。

連續加注酒精的基本原理，酒精的溶液性質，利用U型管道和高位槽內液體的重力平衡加注，達到酒精蒸汽和空氣的回流，而導致的回火爆炸的事故，同時也達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加酒精

如圖，自流式加注系統，將連續加注酒精酒精燈的方法和過程，分別逐一詳細敘述和討論。另外一種方式是強制式的加注系統，它是直接利用大容量針筒，用注射的方式，將針管內的酒精液體，通過針筒活塞的推力，把酒精注入酒精燈內，這種方式只是酒精加入方式與自流式加注方式有區別，酒精燈燈體的改造一樣，這種雖然更加簡單，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

在現有的酒精燈的肩部，打孔直徑8毫米，用玻璃管粘接成加強導管，再將連續加注管，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，并進行水密實驗，保證新酒精燈燈體密閉良好，無滲漏。加導管，主要方便更換加注管。常常因為橡膠皮管損壞而需要更換，因此加入管與導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酒精連續加注系統

完成新酒精燈燈體的改造后，利用橡膠皮管連接酒精連續加注系統。系統包括酒精高位槽，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，應力酒精燈超過1米距離，可以設置一個井架固定放置，但位置高于酒精燈，最好它的最低點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加注到酒精燈內;控制閥根據酒精燈的最高限位實時關閉酒精的加入量，不至于使得酒精燈內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生;橡膠皮管用來連接酒精燈與酒精連續加注系統，保證開放式的連續加注的安全性[2]。同時，設置加注酒精的最低酒精液位，確保酒精燈安全工作。

整個系統與酒精燈組成了一個完整的可連續加注酒精的酒精燈，改造后的新型酒精燈從根本上保證了，在化學實驗過程中，需要長時間加熱的難題，既做到了安全，又方便，也具有十分的可實施性。

3.3密閉實驗

將連續加注酒精酒精燈裝配完成后，需要對整個系統進行水密封實驗，保證在整個裝置的各個環節均沒有滲漏點的存在，若有需用密封加再次密封;如此重復多次，直到整個系統密封良好為止，才可以投入使用。裝置若放置時間過久也需要重復進行密封試驗。

3.4使用效果驗證

將連接好的連續加注酒精酒精燈，加注酒精至酒精高位限，關閉控制閥，點火燃燒，當酒精燈內酒精消耗到酒精低位限時，打開自流加注酒精閥門，酒精會緩慢自動流入酒精燈內，控制流入量到酒精燈高位限關閉控制閥，如此重復操作，酒精燈的燃燒狀況仍然穩定、安全。整個燃燒過程持續1小時，與普通的酒精燃燒狀況一致。

4 新酒精燈的改進與討論

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

5 結論

本方法是將現有的酒精燈做一定結構的改造，并加上酒精液封和加注裝置，用以實現在實驗室實驗過程中，需要較長時間的加熱的酒精燈裝置，該系統能達到超過1小時的連續燃燒，改造簡潔易行，效果極好安全。

致謝，感謝為本文做出貢獻的同學老師及校外輔導員，唯有與他們共同努力才能很好地完成本文。

參考文獻

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

[2]實驗室儀器使用及維護手冊，劉瑞復等主編，出版1994.04，機械工業出版社

（作者單位：宜賓市翠屏區棠湖學校）