酒精灯在工作状态下连续加酒精的探讨

张庹然

摘 要：本文论述了对现有的酒精灯的改造，达到在实验室条件下，通过不停止工作的方式加注酒精装置，来获得实验过程中长时间连续加热。

关键词：酒精灯;工作状态;连续加注;加热

酒精灯是实验室常用的加热仪器，以工业酒精为燃料，最高温度可达800 ℃。灯身、灯帽由玻璃制成，灯芯管由瓷制成。熄灭酒精灯时，要用灯帽去盖。其规格以酒精容量（ml）表示，常用的有100 ml、150 ml。酒精易挥发、易燃[1]。

由于实验室酒精灯的酒精容量的限制，导致长时间使用酒精灯酒精用完，需要熄灭火焰后，再加入酒精使用，或者更换新的酒精灯，这样会影响实验效果。因此，酒精灯在不熄灭火焰的情况下连续加酒精成为探讨的课题。

1 问题的提出与思路

化学实验时采用的加热仪器，一般使用的是150毫升容量的酒精灯，以加注量为总容积的五分之四计算，酒精灯内酒精安全实际使用量不到120毫升，正常情况下，普通的酒精灯燃烧消耗酒精大概200ml/h，因此，一个酒精灯一次连续使用最多只能36分钟，这是个安全极限，当酒精灯内酒精使用完时，这样就需要更换酒精灯或者加注酒精。一般的酒精灯再加注酒精时，必须熄灭火焰后再加，这样会影响实验效果和调整实验装置。用怎样的方式在实验过程中，不扰动实验装置的同时，酒精灯在工作状态下安全连续加注酒精，又不使其产生回火燃爆的危险，利用酒精液体U形自液封的分体重力自流加注达到安全连续加注酒精。

2 理论依据

酒精灯燃烧的机理，主要是利用酒精灯芯的酒精蒸汽的燃烧及酒精连续蒸发而持续燃烧，因此，酒精灯酒精量在1/4～2/3之间，最高不宜超过4/5，酒精量太少则灯壶中酒精蒸气过多，加之空气可能从灯芯间隙进入，也就带来了氧，易引起因压力不平衡导致酒精灯回火爆燃;酒精量太多则受热膨胀，易使酒精上溢，离火焰很近，会发生事故。因此，酒精灯的酒精加注需要熄灭火焰后再加。

连续加注酒精的基本原理，酒精的溶液性质，利用U型管道和高位槽内液体的重力平衡加注，达到酒精蒸汽和空气的回流，而导致的回火爆炸的事故，同时也达到自流加注酒精的目的。

3 酒精灯不熄灭火焰的情况下连续加酒精

如图，自流式加注系統，将连续加注酒精酒精灯的方法和过程，分别逐一详细叙述和讨论。另外一种方式是强制式的加注系统，它是直接利用大容量针筒，用注射的方式，将针管内的酒精液体，通过针筒活塞的推力，把酒精注入酒精灯内，这种方式只是酒精加入方式与自流式加注方式有区别，酒精灯灯体的改造一样，这种虽然更加简单，但是安全性和可控性较差。这里就不作展开讨论。

3.1酒精灯体的改造

在现有的酒精灯的肩部，打孔直径8毫米，用玻璃管粘接成加强导管，再将连续加注管，插入酒精底部，插入管端口切割成45～60度的斜口，便于酒精的顺利流入;将酒精灯改造完成后，需要用密封胶将开口处密封好，并进行水密实验，保证新酒精灯灯体密闭良好，无渗漏。加导管，主要方便更换加注管。常常因为橡胶皮管损坏而需要更换，因此加入管与导管间只能密封剂加以密封，最好不适用永久性的粘胶剂。

3.2酒精连续加注系统

完成新酒精灯灯体的改造后，利用橡胶皮管连接酒精连续加注系统。系统包括酒精高位槽，控制阀，U形管，橡胶皮管以及若干管道卡扣等。

酒精高位槽是开放式的容器，应力酒精灯超过1米距离，可以设置一个井架固定放置，但位置高于酒精灯，最好它的最低点超过酒精灯的火焰高度，以确保有做够的重力压力将酒精连续加注到酒精灯内;控制阀根据酒精灯的最高限位实时关闭酒精的加入量，不至于使得酒精灯内的酒精液以无法控制位超过安全液位;U形管液位封管，主要是防止酒精灯内酒精因意外用完而造成的酒精蒸汽与空气及火星的回流，避免回火爆炸恶性事故的发生;橡胶皮管用来连接酒精灯与酒精连续加注系统，保证开放式的连续加注的安全性[2]。同时，设置加注酒精的最低酒精液位，确保酒精灯安全工作。

整个系统与酒精灯组成了一个完整的可连续加注酒精的酒精灯，改造后的新型酒精灯从根本上保证了，在化学实验过程中，需要长时间加热的难题，既做到了安全，又方便，也具有十分的可实施性。

3.3密闭实验

将连续加注酒精酒精灯装配完成后，需要对整个系统进行水密封实验，保证在整个装置的各个环节均没有渗漏点的存在，若有需用密封加再次密封;如此重复多次，直到整个系统密封良好为止，才可以投入使用。装置若放置时间过久也需要重复进行密封试验。

3.4使用效果验证

将连接好的连续加注酒精酒精灯，加注酒精至酒精高位限，关闭控制阀，点火燃烧，当酒精灯内酒精消耗到酒精低位限时，打开自流加注酒精阀门，酒精会缓慢自动流入酒精灯内，控制流入量到酒精灯高位限关闭控制阀，如此重复操作，酒精灯的燃烧状况仍然稳定、安全。整个燃烧过程持续1小时，与普通的酒精燃烧状况一致。

4 新酒精灯的改进与讨论

新酒精灯虽然能够达到连续加酒精，使酒精灯延长燃烧时间，但是需要在线监视酒精灯液位。若在酒精灯底部，增加一个储液槽，连续加入管直接插入其中，当酒精消耗到一定量时，灯芯自然与酒精液脱离接触，需要再次加入酒精时，不必要再次排空加入管内空气。也可以减少因缺监视造成的疏忽事故，使其更加安全可靠。

5 结论

本方法是将现有的酒精灯做一定结构的改造，并加上酒精液封和加注装置，用以实现在实验室实验过程中，需要较长时间的加热的酒精灯装置，该系统能达到超过1小时的连续燃烧，改造简洁易行，效果极好安全。

致谢，感谢为本文做出贡献的同学老师及校外辅导员，唯有与他们共同努力才能很好地完成本文。

参考文献

[1]流体力学（第三版），ISBN9787302397854，作者张兆顺、崔桂香，出版 2015.07.01，清华大学出版社

[2]实验室仪器使用及维护手册，刘瑞复等主编，出版1994.04，机械工业出版社

（作者单位：宜宾市翠屏区棠湖学校）