Кіріспе
Отын және тотықтырғыш газдардан от тудыруға арналған зертханалық құрылғы. Роберт Бунсеннің құрметіне аталған Бунсен оттығы – зертханалық жабдық ретінде қолданылатын қоршаған орта газын жағатын құрылғының бір түрі; ол бір ашық газ жалынын шығарады және қыздыру, зарарсыздандыру және жағу процестері үшін пайдаланылады. Газ табиғи газ (көбінесе метан) немесе сұйытылған мұнай газы, мысалы пропан, бутан немесе олардың қоспасы болуы мүмкін. Қол жеткізілетін жану температурасы, таңдалған отын қоспасының адиабатикалық жалын температурасына байланысты.
A Bunsen burner, named after Robert Bunsen, is a kind of ambient air gas burner used as laboratory equipment; it produces a single open gas flame, and is used for heating, sterilization, and combustion. The gas can be natural gas (which is mainly methane) or a liquefied petroleum gas, such as propane, butane, or a mixture. Combustion temperature achieved depends in part on the adiabatic flame temperature of the chosen fuel mixture.
Тарих
1852 жылы Гейдельберг университеті Бунсенді жұмысқа алып, жаңа зертхана ғимаратын салуға уәде берді. Гейдельберг қаласы көмір газымен көшелерді жарықтандыруды бастады, ал университет жаңа зертханаға газ құбырларын тартып қойды. Ғимаратты жобалаушылар газды жарық беру үшін ғана емес, сонымен қатар зертханалық жұмыстар үшін отын ретінде де пайдалануды жоспарлады. Кез келген оттық үшін жалын температурасын жоғарылату және оның жарқырауын азайту (жоғалған жылу энергиясын көрсетеді) маңызды болды. Бунсен қолданыстағы зертхана оттықтарын экономикалық тұрғыдан, қарапайымдылығымен және жалын температурасы бойынша жақсартуға, сондай-ақ оларды көмір газ отынына бейімдеуге тырысты. 1854 жылдың соңында ғимарат салынып жатқанда, Бунсен университеттің механиктері Питер Десагаға белгілі бір жобалау принциптерін ұсынды және оған үлгі жасауды тапсырды. Осыған ұқсас принциптер Майкл Фарадейдің бұрынғы оттық жобасында және газ инженері Р. В. Элснердің 1856 жылы патенттеген құрылғысында қолданылған. Бунсен/Десага жасаған оттық газды жану алдында ауамен араластыру арқылы ыстық, күйесіз, жарқырамайтын жалын шығарды. Десага цилиндрлі оттықтың төменгі жағында ауа үшін реттелетін тесіктер жасады, ал жалын жоғарыдан шықты. 1855 жылдың басында ғимарат ашылғанда Десага Бунсеннің студенттері үшін 50 оттық жасады. Екі жылдан кейін Бунсен оның сипаттамасын жариялады, көп ұзамай көптеген әріптестері бұл жобаны қабылдады. Бунсен оттықтары қазір әлемдегі барлық зертханаларда қолданылады.
Операция
Қазіргі кезде қолданылып жүрген құрылғылар табиғи газ (негізінен метан) немесе сұйытылған мұнай газы (пропан, бутан немесе екеуінің қоспасы) сияқты жанғыш газдың үздіксіз ағынын қауіпсіз күйдіреді. Шлангтың тік бұрышы зертханалық үстелдегі газ сорғысына резеңке түтік арқылы қосылады. Көптеген зертханалық үстелдер орталық газ көзіне қосылған бірнеше газ сорғыларымен, сондай-ақ вакуум, азот және бу сорғыларымен жабдықталған. Газ түтікше төменгі жағындағы кішкентай тесіктен өтеді және жоғары қарай бағытталады. Түтікше төменгі жағындағы ашық ойықтар арқылы Venturi эффектісін пайдаланып, ағынға ауа жіберіледі, ал от немесе ұшқынмен тұтанған кезде газ түтікше жоғарғы жағында жанып кетеді. Жағылғышты жақпаның ең көп қолданылатын әдістері – тұспалда немесе ұшқын шығару құралы арқылы жағу. Газ ағынымен араластырылған ауа мөлшері жану реакциясының толықтығына әсер етеді. Аз ауа толық емес, демек, салқын реакцияны тудырады, ал ауамен жақсы араластырылған газ ағыны стехиометриялық мөлшерде оттегі береді, соның салдарынан толық және ыстық реакция болады. Ауа ағынын түтікше төменгі жағындағы ойықтарды ашу немесе жабу арқылы басқаруға болады, бұл функциясы карбюратордағы тұншықтырғышқа ұқсас. Егер түтікше төменгі жағындағы сақинаны газ жану алдында көбірек ауамен араласу үшін реттеуге болса, жалын қызып, көк түске енеді. Егер ойықтар жабық болса, газ тек жану нүктесіндегі қоршаған ауамен араласады, яғни түтікшеден шыққаннан кейін ғана. Бұл араласудың азаюы толық емес реакцияны тудырады, салқын, бірақ жарқыраған сары түске ие болады, оны көбінесе «қауіпсіз жалын» немесе «жарық жалын» деп атайды. Сары жалын жалындағы ұсақ күйе бөлшектерінен жарық шығарады, олар қызып, жарқырайды. Сары жалын «ластанған» деп есептеледі, өйткені ол қыздырылған кез келген бетте көміртек қабатын қалдырады. Жағылғыш қызған, көк жалынды шығару үшін реттелген кезде, ол кейбір фонға қарсы көрінбей қалуы мүмкін. Жалынның ең ыстық бөлігі – ішкі жалынның ұшы, ал ең салқын бөлігі – бүкіл ішкі жалын. Түтікше арқылы жанар-жағар газ ағынын арттыру үшін инелі клапанды ашу арқылы жалынның мөлшерін арттыруға болады. Алайда, егер ауа ағыны да реттелмесе, жалынның температурасы төмендейді, өйткені газдың артқан мөлшері ауаның сол мөлшерімен араласады, жалынды оттегіге жеткіліксіз етеді. Әдетте, жағылғыш зертханалық үш аяқты тұғырдың астына қойылады, ол стақан немесе басқа ыдысты ұстайды. Зертханалық үстелдің бетін қорғау үшін жағылғыш көбінесе ыстыққа төзімді төсенішке орналастырылады. Бунзен жағылғышы микробиологиялық зертханаларда жабдықтарды зарарсыздандыру және жұмыс аймағынан ауадағы ластаушы заттарды жоғары көтеру үшін қолданылады.
Нұсқалар
Осы қағидаға негізделген басқа да оттықтар бар. Бунсен оттығының ең маңызды баламалары: Teclu оттығы – оның түтігінің төменгі бөлігі конустық пішіндес, ал түбінде дөңгелек бұрандалы жиек бар. Бұрандалы жиек пен түтіктің ұшы арасындағы аралық, Бунсен оттығының ашық тіректері сияқты, ауаның келуін реттейді. Teclu оттығы ауа мен отынды жақсы араластырады және Бунсен оттығына қарағанда жалынның жоғары температурасына қол жеткізеді. Meker оттығы – оның түтігінің төменгі бөлігінде көптеген тесіктер бар, олардың жалпы көлденең қимасы үлкенірек, бұл көбірек ауа кіруіне және ауа мен газдың жақсы араласуына мүмкіндік береді. Түтігі кең, ал жоғарғы жағы сым тормен жабылған. Тор жалынды ортақ сыртқы қабықшасы бар көптеген кіші жалымдарға бөледі, сонымен қатар ауа мен отынның жоғары арақатынасында қауіпті болып табылатын, түтіктің ішіне қайта тұтанбаудың алдын алады және дәстүрлі Бунсен оттығында ауаның максималды мөлшерін шектейді. Дұрыс пайдаланған жағдайда жалын температурасы дейін жете алады. Бұл оттық Бунсен немесе Teclu оттықтарынан айырмашылығы, шусыз жанады. Tirrill оттығы – оттықтың негізінде инелі клапан орналасқан, ол газ көзінен емес, тікелей оттықтан газдың келуін реттеуге мүмкіндік береді. Жалынның максималды температурасы 1560 °C-қа жетеді.
Teclu burner – The lower part of its tube is conical, with a round screw nut below its base. The gap, set by the distance between the nut and the end of the tube, regulates the influx of the air in a way similar to the open slots of the Bunsen burner. The Teclu burner provides better mixing of air and fuel and can achieve higher flame temperatures than the Bunsen burner. Meker burner – The lower part of its tube has more openings with larger total cross section, admitting more air and facilitating better mixing of air and gas. The tube is wider and its top is covered with a wire grid. The grid separates the flame into an array of smaller flames with a common external envelope, and also prevents flashback to the bottom of the tube, which is a risk at high air to fuel ratios and limits the maximum rate of air intake in a conventional Bunsen burner. Flame temperatures of up to are achievable if properly used. The flame also burns without noise, unlike the Bunsen or Teclu burners. Tirrill burner – The base of the burner has a needle valve which allows the regulation of gas intake directly from the burner, rather than from the gas source. Maximum temperature of flame can reach 1560 °C.