Основана в 1992 г.ООО ФИРМА БСТ-3Телефон (495) 4856463

Введение

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

I.Содержание.

• 1. Назначение и области применения спиртовок
• 2. Устройство спиртовок
• 3. Отличительные характеристики спиртовок
• 4.Свойства топлива для спиртовок
• 5. Параметры горения топлива
• 6.Техника безопасности при работе со спиртовками.
• 7. Технические характеристики спиртовок
• 8. Условия эксплуатации
• 9. Преимущества и недостатки

Назначение и области применения спиртовок

Bst-3.ru представляет спиртовки лабораторные, которые применяется для подогрева и плавления материалов, пайки низкотемпературными припоями, 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.

Имеют высокое качество изготовления, профессиональное исполнение и современный дизайн

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

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.

На рисунке слева 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, 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.

На рисунке справа 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 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.

В спиртовках наибольшее распространение получили фитили изготовленные из хлопчатобумажной ткани, состоящей из прямых нитей. 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 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. 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 трубки.

На рисунке слева показан внешний вид спиртовки мод.303, которое 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 спиртовки мод.303 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.

Отличительные характеристики спиртовок

Отличительными характеристиками спиртовок являются:

• материал резервуара (стекло или металл);
• форма резервуара (круглая или граненая);
• внутренний объем резервуара;
• материал и толщина фитиля;
• 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 течение одного часа ее непрерывной работы работы.

Материал и толщина фитиля 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. 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. 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.

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.

Свойства топлива для спиртовок

Все спиртовки в качестве топлива преимущественно используют этиловый спирт.
Этиловый спирт (этанол) - бесцветная жидкость, обладающая запахом, легковоспламеняющаяся и горящая голубоватым слабосветящимся пламенем. Плотность 0,794 г/см³. Температура кипения чистого этилового спирта при нормальном давлении 73,9 град. Цельсия. 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-Р52274-2006) 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 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 и углекислый газ. 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.

Параметры горения топлива

Основными параметрами, характеризующими процеcc горения топлива в спиртовках являются: температура горения, тепловая мощность спиртовки и расход топлива (спирта).

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

На рисунке справа показано распределение температуры вдоль пламени фитиля. В нижней части пламени спиртовки температура не превышает 350 град.Цельсия а максимальная температура в 900 град. Цельсия достигается в верхней части пламени. Внешний вид пламени спиртовки можно увидеть на этом же рисунке , если к нему подвести курсор.

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.

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.

Технические характеристики спиртовок

В таблице приведены технические характеристики спиртовок от ООО ФИРМА БСТ-3. Все спиртовки имеют максимальную температуру горения 900 град.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 щелкнуть на номере модели (302,303 и т.д.), то можно перейти к подробному описанию или иной модели.

Спиртовки. Технические характеристики

Модель	302	303	304	305	306
Материал резервуара	латунь	стекло	стекло	граненое стекло	граненое стекло
Внутренний объем резервуара, мл	150	42	85	115	115
Толщина фитиля, мм	6,4	6,4	6,4	6,4	12,7
Расход спирта, мл/час	27	25	28	29	30
Тепловая мощность, ватт	177	165	183	190	197
Высота, мм	80	80	100	110	117
Ширина, мм	95	65	65	85	83
Масса (нетто), г	137	120	153	220	200

Условия эксплуатации

Спиртовки должны эксплуатироваться в хорошо проветриваемом закрытом отапливаемом помещении при температуре от +10 до +35 градусов Цельсия и относительной влажности до 80% при температуре +25 градусов 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

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

НЕДОСТАТКИ

1. Низкая тепловая мощность - теплота сгорания этилового спирта ниже чем у других видов как жидкого топлива (керосин, бензин), так и газообразного топлива (метан,пропан).
2. Ненадежная работа при низких температурах - плохое испарение топлива при минусовых температурах.
3. 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.