Нагревательные приборы

Газовые горелки

Горелка Бунзена (рис. 31). Названа по имени изобретателя. Состоит из подставки, имеющей боковую трубку, на которую надевается резиновая трубка для подводки газа от газовой сети. Сверху на подставку навинчена смесительная трубка с двумя боковыми отверстиями, расположенными друг против друга. На смесительной трубке находится подвижная муфта, с помощью которой меняется сечение этих отверстий. Газ, поступающий через боковую трубку, выходит через тонкое отверстие вкладыша в смесительную трубку. Воздух засасывается через боковые отверстия смесительной трубки.

Газовая смесь поджигается у верхней части смесительной трубки и сгорает с характерным шумом. У горелок последних выпусков между подставкой и смесительной трубкой имеется кран, дающий возможность регулировать подачу газа в горелку. Можно достигнуть температуры в прокаливаемом тигле 550-600 °С.

Горелка Теклю. Смесительная трубка горелки Теклю имеет конусообразное расширение, закрывающееся снизу вращающимся диском, которым регулируют поступление воздуха в горелку. В подставке имеется винт, регулирующий подачу газа в горелку. На горелке Теклю можно получить более высокую температуру в прокаливаемом тигле - до 800 °С.

Горелка Мекера. На верхнем конце смесительной трубки имеется насадка из никелевой сетки. Благодаря этой сетке внутренний конус пламени расчленяется на ряд мелких конусов, что создает более высокую и равномерную температуру пламени. В модифицированном виде применяется в приборах атомно-адсорбционной спектрофотометрии.

Паяльная горелка. Применяется для проведения некоторых лабораторных и стеклодувных работ (рис. 32). Горелка имеет подводку воздуха или кислорода под давлением, регулируя подачу которого, можно получить пламя различной длины и температуры. Для зажигания паяльной горелки сначала открывают газовый кран, зажигают газ, а затем подают воздух от воздуходувки или кислород из баллона (через редуктор). На паяльной горелке достигается температура прокаливания с дутьем воздуха до 800-950 °С, а с подачей кислорода - до 1000-1200 °С.

Газовые горелки - Бунзена, Теклю, Мекера

Общие правила пользования газовыми горелками. Все газовые горелки всегда следует содержать в чистоте и исправности. Необходимо следить, чтобы внутрь смесительных трубок ничего не попадало, чтобы их никогда не заливало растворами или расплавленными реактивами. Рекомендуется время от времени разбирать и прочищать горелки.

Паяльная горелка

Новую газовую горелку следует проверить - не пропускает ли она где-нибудь газ. С помощью резиновой трубки горелку присоединяют к газовому крану и зажигают ее. Проверяют работу винтов, регулирующих подачу газа, легко ли они вращаются, не шатаются ли они в своих гнездах и как увеличивают и уменьшают пламя горелки. Далее проверяют регулировку подачи воздуха - легко и полностью ли закрываются отверстия подвижной муфтой на смесительной трубке горелки Бунзена и как вращается диск горелки Теклю. Проверяют также, не происходит ли утечка газа в каком-либо сочленении подводки газа и у винтов горелки. Для проверки на утечку к проверяемому месту подносят горящую спичку, если есть утечка, то появляется маленькая вспышка или небольшое пламя. Неисправную горелку ремонтируют и только после этого используют в работе.

Если во время работы горелки почувствуется запах газа, необходимо выяснить, где происходит утечка газа и устранить ее. Для этого проверяют горелку - все винты и сочленения - горящей спичкой. Проверяют исправность резиновой трубки, соединяющей горелку с краном, для этого ее погружают в воду и по пузырькам узнают наличие трещин, разрывов и т.д. Газовый кран проверяют горящей спичкой или мыльной пеной - в месте утечки газа образуются пузыри.

Для устранения утечки газа горелку необходимо разобрать, хорошо очистить от грязи и ржавчины, затем собрать ее, плотно свинчивая все сочленения. Если утечка газа у боковой трубки не устраняется, то на нее следует надеть тонкое резиновое кольцо (обрезок резиновой трубки) и затем плотно завинтить. Кольцо будет служить прокладкой. Если утечка обнаружена в резиновой трубке, то поврежденное место вырезают, а концы трубки соединяют стеклянной трубкой соответствующего диаметра (или оливой) или всю трубку заменяют новой. Если трубка порвалась у крана или у горелки, то поврежденное место вырезают и трубку надевают целым концом на горелку или кран.

Для получения плоского пламени для работ со стеклом используют специальную плоскую насадку «ласточкин хвост», надеваемую на верхний конец смесительной трубки горелки. Для Получения большой площади обогрева применяют дырчатые круглые насадки.

Строение пламени. Пламя газовой горелки при достаточном притоке воздуха голубоватое, прозрачное и несветящееся. Горение происходит с характерным шумом. При недостатке воздуха пламя светится и коптит. Поступление воздуха регулируется поворотами подвижной муфты в горелках Бунзена или поворотом диска в горелках Теклю.

В пламени горелки различают три конуса: а - внутренний голубоватый конус, где горение еще не происходит, температура его около 350°С; б - средний конус, в нем начинается сгорание светильного газа - эта часть пламени имеет восстановительный характер; в - внешний конус, где происходит окончательное сгорание газа - эта часть пламени имеет окислительный характер в силу некоторого избытка кислорода воздуха, температура его достигает 1570 °С (рис. 33).

Строение пламени газовой горелки

Для того чтобы убедиться в том, что внутренний конус пламени горелки имеет низкую температуру, нужно спичку с головкой проткнуть булавкой (на 1-1,5 см от головки) и опустить ее в смесительную трубку горелки так, чтобы спичка висела посередине трубки вверх головкой. Если теперь открыть кран и поджечь газ, то спичка длительное время будет находиться в пламени не воспламеняясь.

Иногда происходит «отрыв» пламени от горелки при сильном сквозняке или сильной тяге в вытяжном шкафу, при сильно открытом доступе воздуха в горелку или повышении давления внутри газовой сети. Это явление ликвидируют устранением причин, вызывающих его.

Электрические нагревательные приборы

Электрические плиты. Бывают с открытой или закрытой спиралью; иногда с большой поверхностью нагрева для размещения большого числа стаканов или колб (рис. 34), что очень удобно при выполнении массовых серийных анализов. Такие плиты изготовляются в производственных мастерских по заказам и эскизам лабораторий. Размещают их обычно в вытяжных шкафах на керамических подставках.

Большая электрическая плита

Электрическую плиту можно ставить на асбестовый лист или на мраморную плиту, но не на деревянную поверхность стола во избежание пожара. Плиту нужно содержать в чистоте и не заливать ее кислотами, растворами щелочей, реактивов и т.д. Включать плиту можно только в сеть того напряжения, на которое она рассчитана (127 или 220 В). Не следует оставлять плиту включенной без надобности.

Сушильные шкафы

Предназначаются для высушивания осадков, лабораторных приборов, посуды, препаратов, а иногда анализируемых материалов.

Сушильный шкаф В-151 (рис. 35). Состоит из цилиндрического корпуса 1, укрепленного на подставке 2. Рабочая камера находится внутри корпуса и обогревается основным нагревательным элементом, намотанным по поверхности камеры на асбестовой подкладке, дополнительный элемент расположен на задней стенке. В верхней части камеры имеется отверстие, в которое в металлической оправе устанавливается специальный ртутный термометр 3 со шкалой от 0 до +250°С с ценой деления 2°С. Внутри рабочей камеры находятся три съемные полки 4 с отверстиями для размещения высушиваемых предметов.

Сушильный шкаф В-151

На передней стенке подставки находится сигнальная лампа 5, выключатель прибора 6 и ручка терморегулятора 7 со шкалой. Шкала не имеет обозначений градусов температуры, но в процессе работы можно установить, какое деление шкалы соответствует определенной температуре по наружному термометру.

На задней стенке подставки имеется трехжильный провод в резиновой оболочке со штепсельной вилкой для включения в сеть и отдельный провод с наконечником для заземления шкафа.

Шкаф включается в сеть переменного тока 127 или 220 В. Напряжение, которое потребляет шкаф, указывается на табличке, находящейся на левой стороне подставки. В сеть постоянного тока шкаф включать нельзя. Перед включением в сеть необходимо произвести заземление шкафа, незаземленный шкаф в сеть включать не разрешается.

Время разогрева шкафа до 200 °С составляет 95 мин. Потребляемая мощность - 500 Вт. Эксплуатацию шкафа и проверку терморегулятора, а также устранение неисправностей производят по инструкции, прилагаемой к каждому шкафу.

В Венгерской Народной Республике выпускается небольшой, но очень удобный сушильный шкаф типа LP-301. Это прямоугольный шкаф с электрическим обогревом (напряжение сети 110 или 220 В), имеет сушильную камеру размером 250х350х250 мм с двумя полками. Снабжен терморегулятором, способным поддерживать заданную температуру с точностью до ±2 3С в пределах от 40 до 220 °С. Температуру нагрева можно проверять по ртутному термометру (шкала до 300 °С). За 100 мин после включения температура нагрева достигает 220 °С. Масса шкафа 10 кг, потребляемая мощность 600 Вт.

Муфельные печи. Служат для прокаливания осадков, для проведения сплавления, для определения зольности и других аналитических работ, требующих применения высоких температур В муфельной печи можно разметить одновременно от 12 до 25 тиглей.

Муфельная печь МП-2УМ. Печь состоит из корпуса 1 (рис. 36), в котором находится керамический муфель 2 с намотанным на него нагревателем. Сбоку печи имеется терморегулятор (пульт управления) 4. Между муфелем и корпусом пространство заполнено термоизоляцией 3. В печь ставятся тигли через проем, закрываемый дверцей 7, укрепленной на шарнирных рычагах. Под колпаком пульта управления находятся клеммы 6 для подсоединения печи к электросети переменного тока напряжением 220 В. Вывод заземления установлен на ножке корпуса; заземление присоединяют к контуру заземления обычным образом. Максимальная температура нагрева 1000 °С незагруженной печи достигается за 140 мин. Срок службы нагревателя 750 ч. Печь подключают с предохранителем на 15 А к клеммам 220 В проводом с сечением не менее 1,5 мм2. Для проверки правильности подключения поворачивают ручку указателя терморегулятора 5 по часовой стрелке, при этом контакты должны замкнуться и сигнальная лампа загореться.

Муфельная печь МП-2УМ

Температуру в печи контролируют с помощью термопары и милливольтметра. Деления на шкале терморегулятора - числа относительные.

Кроме печи МП-2УМ применяются печи МП-0, МП-1, МП-2У, ПМ-8 и другие (рис. 37), перед работой с печью необходимо ознакомиться с ее техническим описанием (паспортом) и инструкцией по эксплуатации. Имеются также электрические муфельные силитовые печи с температурой нагрева до 1600°С с регулятором температуры нагрева от пирометра по шкале с точностью ±20 °С. Эти печи очень удобны в работе. В рабочем пространстве печи нельзя разливать расплавленные металлы и реактивы. Раскаленные тигли из муфельной печи вынимают длинными тигельными щипцами или ухватом.

Муфельные печи

Другие нагревательные приборы

В аналитических лабораториях применяют песочные и водяные бани с газовым или электрическим обогревом.

Водяные бани. Бывают с электрическим или газовым обогревом. Представляет собой металлический сосуд с одним или несколькими гнездами в крышке, закрывающимися набором концентрических колец разного диаметра (рис. 38). В сосуд (баню) наливают воду, нагревают ее до кипения, затем убавляют нагрев и поддерживают в состоянии слабого кипения в течение всего необходимого времени. В гнезда крышки вставляют сосуд с нагреваемым веществом. Во время работы необходимо следить за тем, чтобы в бане всегда находилась вода. Если вода выкипит полностью, то может испортиться нагреваемое вещество (а иногда и сама баня). Пользуясь водяной баней, достигают нагрева жидкостей до 98 °С.

Водяная баня

Для получения более высоких температур в баню наливают не воду, а жидкость с другой температурой кипения. Ниже приведена температура кипения (в °С) жидкостей для заполнения бани:

Температура кипения жидкостей

Песочная баня. Обычно представляет собой сварной стальной лоток с невысокими бортами, на ножках. Лоток заполняют песком, снизу обогревают газовыми горелками или скрытой электронагревательной спиралью. На песочной бане достигают нагрева до 400°С (в песке, а не на его поверхности).