< Serge77 - Моя ракетная мастерская >

НАГРЕВАТЕЛЬНЫЕ БАНИ

Нагревательные бани используются в тех случаях, когда необходимо обеспечить равномерный обогрев при строго контролируемой температуре. Общий вид показан на рис.1:

Рис.1.

Для изготовления необходимы:

1. Электрическая плитка с плавным регулированием температуры. Это такие плитки, в которых встроен биметаллический терморегулятор того же типа, что и в утюге. Не подходят плитки со ступенчатым регулированием нагрева. Категорически запрещается использовать газовые горелки и вообще любое открытое пламя при любых работах с ракетным топливом.

2. Кастрюля для теплоносителя. Подходит практически любая, но лучше толстостенная. Дно должно быть плоское и широкое, чтобы обеспечить лучшую теплопередачу.

3. Теплоноситель. На сегодняшний день стандартным теплоносителем, используемым в химических лабораториях, является силиконовое масло. В домашних условиях можно использовать парафин или растительное масло, если нагревать не выше 150С. Жидкие теплоносители обеспечивают наиболее равномерный нагрев, однако работать с ними довольно опасно. Во-первых, все они горючи, а в сильно нагретом состоянии воспламеняются гораздо легче, чем при обычных условиях. Поэтому при воспламенении нагреваемого топлива гореть будет не только оно, но и вся баня. Во-вторых, при случайном попадании воды в разогретую баню происходит резкое вспенивание и выброс горячего масла, точно так же, как это происходит при попадании воды на сковороду с раскалённым маслом. По этой причине нельзя тушить горящую масляную баню водой, потому что в результате выброса масла получится столб огня. Тушить можно, только засыпая песком. Учитывая эти проблемы, я рекомендую использовать (и сам использую) в качестве теплоносителя песок или обычную поваренную соль. Они обладают даже некоторыми преимуществами: стакан, помещённый в баню, не нужно укреплять, а при вынимании из бани его не нужно вытирать от стекающего горячего масла. Однако есть и один недостаток: такая баня неравномерно прогревается по высоте. Например, в моей бане при высоте слоя соли в 10см и температуре около дна 200С температура возле поверхности составляет 130С. Учитывая это, необходимо измерять температуру бани, помещая термометр возле нагреваемого стакана, причём шарик термометра должен быть на уровне дна стакана. С другой стороны, градиент температуры может быть даже полезен: если я вижу, что содержимое стакана начинает перегреваться, я просто немного приподнимаю стакан в бане, и он попадает в немного менее нагретый слой.

4. Термометры. Один нужен обязательно, для измерения температуры теплоносителя, как описано выше. При экспериментальных работах необходимо измерять и температуру топлива в стакане.

5. Стакан для нагревания топлива. Он должен быть из инертного материала, с этой точки зрения лучше всего подходит термостойкий химический стакан. Однако, если у вас нет опыта работы со стеклом, его можно случайно расколоть прямо с разогретым топливом, при этом топливо попадёт в ещё более горячую баню и может загореться. Поэтому лучше найти стакан из нержавейки или алюминия. Стакан должен быть совершенно чистый, без ржавчины, потому что она катализирует разложение окислителей и воспламенение топлива. Не подходят стаканы из цинк- или медьсодержащих сплавов, а также всякие стеклянные баночки, керамические чашки и т.д.

Правила работы:  перед тем, как устанавливать стакан с топливом, баню необходимо нагреть до установившейся температуры, т.е. дождаться, когда температура не будет изменяться в течение 10-15 минут. Моя баня объёмом около 2 литров с солью нагревается за 40 минут, после этого колебания температуры не превышают 1-2 градусов. Стакан нужно погружать в баню так, чтобы расстояние между ним и стенками и дном бани было не меньше 3-5 см, а уровень топлива в стакане был ниже уровня теплоносителя.

Такая баня обязательна для изготовления сахарной карамели методом плавления (хотя вообще изготавливать сахарную карамель этим методом не рекомендуется вследствие высокой опасности), потому что в этих случаях рабочая температура топлива достигает 180-190С и местные перегревы, которые неизбежны при нагревании без бани, могут привести к воспламенению топлива.

Если же рабочая температура намного ниже точки воспламенения, например, при изготовлении сорбитовой карамели методом плавления или сахарной карамели методом упаривания водного раствора, то можно применять упрощённый прибор, рис.2:

Рис.2

Прибор состоит из плитки с плавным регулированием температуры и толстостенной алюминиевой сковородки или казанка с широким плоским дном.

При включении такая плитка сначала довольно сильно разогревается, потом остывает, после чего температура колеблется уже в небольших пределах. Поэтому начинать нагревать топливо нужно через 15-20 минут после включения плитки. Для работы с сорбитовой карамелью положение регулятора можно подобрать следующим образом: в сковородку наливается вода слоем около 1см и находится такое положение регулятора, при котором вода будет очень слабо кипеть, затем температура ещё немного уменьшается, чтобы кипение прекратилось. В этих условиях топливо нагреется до 120-140С, а возможно и выше, если его слой будет толще 1см. Поэтому всё же желательно измерять температуру топлива термометром, особенно если готовить больше 100г.

Подробные методики читайте в разделе Топлива.

10.02.2002 Serge77