CN219596670U - 设环凸内槽的试管及适应于铁粉和水蒸气反应的实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及设环凸内槽的试管及适应于铁粉和水蒸气反应的实验装置。试管本体的管壁上设有多个环形外凸结构，并由此形成试管本体内的环形槽。实验装置包括试管、导管、蒸发皿、酒精灯及铁架台等支撑装置，试管本体旋转安装在铁架台上，导管与试管塞密封旋转连接，试管本体的尾部连接有用于转动试管本体的手柄。本实用新型能够改善试管和铁粉的受热方式，强化铁粉与水蒸气的接触，提高反应速度。

Description

设环凸内槽的试管及适应于铁粉和水蒸气反应的实验装置

技术领域

本实用新型涉及设有环凸内槽的试管，还涉及采用这种试管的实验装置，该实验装置主要可用于化学教学中的铁粉和水蒸气反应实验演示，属化学教学仪器。

背景技术

现有用于化学实验的试管为圆管，一端开口，将这种试管用于化学教学中的铁（铁粉）和水蒸气反应的实验演示时，可以将试管倾斜固定在铁架台上，底部设置含有水棉花，铁粉放入在试管的中部，管口用带导管的橡胶塞封堵，导管的外端引入蒸发皿中的肥皂水中，用酒精灯从试管下方给棉花和铁粉加热，棉花中的水受热转化为水蒸气，水蒸气与铁粉接触四氧化三铁和氢气，含氢气体经导管进入肥皂水中，吹起若干气泡，将火焰接近气泡，氢气燃烧形成淡蓝色火焰。然而，这种实验演示装置的缺陷一是采用单酒精灯加热，难以保证水蒸气的数量和铁粉的温度，耗时长且实验较难成功；二是使用棉花作为提供水蒸气的来源不均衡，水量过多会影响实验的成功率，还容易造成安全事故，水量过少，反应速率和产量降低；三是试管中水蒸气与铁粉的接触面积不够充分，减弱了铁粉与水蒸气的反应速率。

为更好地适应相关教学实验演示需求，其他构造的相关实验演示装置被开发出来。例如，中国专利文献CN205984068U公开了一种改进的铁与水蒸气反应的实验装置，包括铁架台以及固定在铁架台上的试管、二通管，所述试管的底部设有第一酒精灯，内部盛有固体胆矾，试管的开口部通过橡胶塞与第一玻璃弯管的一端相连，第一玻璃弯管的另一端通过橡胶塞与二通管的一端相连，二通管的另一端通过橡胶塞与第二玻璃弯管的一端相连，第二玻璃弯管的另一端插入蒸发皿中的肥皂水中，二通管内部放有铁粉，二通管的下面设有第二酒精灯，这种实验装置可以直观形象的演示出的铁与水蒸气反应原理。中国专利文献CN207752685U公开了一种铁与水蒸气反应实验装置，包括水蒸气发生装置、水蒸气与铁粉反应装置、气体干燥装置和气体收集装置；所述水蒸气发生装置出气端与所述水蒸气与铁粉反应装置的进气端流体导通连接，所述水蒸气与铁粉反应装置的出气端与所述气体干燥装置的进气端流体导通连接，所述气体干燥装置的出气端与所述气体手机装置的进气端流体导通连接，这种装置可以将反应生成的氢气中水蒸气进行去除，可以有效减少反应生成的氢气中混有的水蒸气，甚至将其完全去除，从而减少水蒸气冷凝成水后对氢气燃烧的影响。

上述现有技术各有特点，分别适应于不同的使用需求，然而依然存在一些共同的局限性：一是构造较为复杂，二是铁粉固定堆积在横置的试管壁上，与水蒸气的接触面积小，且酒精灯对铁粉加热时加热的试管部位不变，不利于铁粉周围的试管壁均匀受热，也不利于铁粉的均匀受热。

实用新型内容

本实用新型的目的是改善试管和铁粉的受热方式，强化铁粉与水蒸气的接触。

本实用新型的技术方案是：设环凸内槽的试管，包括试管本体，试管本体的管壁上设有环形外凸结构，由此形成试管本体内的环形槽。

优选地，环形外凸结构呈旋转曲面状，其轴线与试管本体的轴线重叠。

优选地，环形外凸结构的数量不少于两个，各环形外凸结构在试管本体的轴向上相间分布。

进一步地，环形外凸结构包括第一环形外凸结构和第二环形外凸结构，第一环形外凸结构位于管底侧，第二环形外凸结构位于管口侧。

可选地，试管本体的尾端连接有手柄，或者不连接有手柄。

优选地，手柄呈旋转体状，其轴线与试管本体的轴线重叠，其首端与试管本体的尾端固定连接。

优选地，手柄最大外径与试管本体最大外径的差值不大于两者平均值的10%。

适应于铁粉和水蒸气反应的实验装置，包括：

试管，采用本实用新型公开的任一种设环凸内槽的试管，横向设置；

试管塞，用于塞住试管本体的管口，设有轴向通孔；

导管，用于输送气体，其内端旋转密封安装在试管塞的轴向通孔上，通过试管塞的轴向通孔与试管塞连通；

蒸发皿，用于盛肥皂水，其设置高度低于试管，使导管的外端口能够置于蒸发皿内；

第一酒精灯，用于对第一环形外凸结构加热，设置于第一环形外凸结构的下方；

第二酒精灯，用于对第二环形外凸结构加热，设置于第二环形外凸结构的下方；

铁架台，用于支承试管本体，试管本体旋转安装在铁架台上；

导管架，用于固定导管，为独立的支架或者连接在铁架台上，导管的近试管侧固定在导管架上。

这种实验装置还可以包括用于放置第一酒精灯的第一酒精灯台架和/或用于放置第二酒精灯第二酒精灯台架。

试管本体的尾端可以连接有手柄或者不连接有手柄。

所述手柄可以设有手柄架或者不设有手柄架。

当设有手柄架时，手柄旋转安装在手柄架上。

本实用新型的有益效果是：由于试管的侧壁上设置了至少两个环凸内槽，水和铁粉分别置于各自对应的环凸内槽里，其中水在由第一环形外凸结构形成的环凸内槽中，铁粉在由第二环形外凸结构形成的环凸内槽中，加热时通过手柄转动试管（试管本体），使各环凸内槽在周向上均匀受热，不仅有利于避免因试管因局部过热/温度梯度过大而导致爆裂，还使对水和铁粉的加热更均匀，允许增大加热量，缩短加热时间；同时，铁粉随着试管的旋转不断扰动，有利于增大铁粉与水蒸气的有效接触，进一步增大反应量/反应速度，改善演示效果；由于铁粉和水分别位于各自的环凸内槽中，在试管倾斜或振动的情形下，铁粉不会从试管内轴向滑出，同时也不需要设置专用盛水的试管或烧瓶。

附图说明

图1是本实用新型涉及的设有环凸内槽的试管的示意图；

图2是本实用新型涉及的铁粉和水蒸气反应装置的示意图。

实施方式

参见图1，这种试管可视为以普通试管为基础进行改进，改进后作为本实用新型的试管本体1，这种试管本体与普通试管的不同之处主要是管壁的多个环形外凸结构2，这种环形外凸结构在试管本体内形成的是环形槽（内槽），可称为环凸内槽。

环形外凸结构采用以试管本体的轴线为旋转轴（或者说，两者的轴线重叠）的旋转曲面，保持在周向上的一致性，可以依据实际需要设置环形外凸结构的数量，例如，当用于铁粉和水蒸气反应时，可以设置两个，一个用于放水，一个用于放铁粉。为表示上的便利，可分别称为第一环形外凸结构和第二环形外凸结构，其中第一环形外凸结构位于管底侧（相对于第二环形外凸结构更接近于试管本体的管底），第二环形外凸结构位于管口侧（相对于第一环形外凸结构更接近于试管本体的管口）。

外凸结构在任一侧的纵截线（与试管本体的纵截面的交线）可以为半圆形、半椭圆形或半跑道形等任意适宜的形状，所形成的环凸内槽没有死角。

当需要旋转时，可以在试管本体的尾端（管底端）连接有手柄10。依据实际情况，也可以不设置手柄。手柄可以设置成与试管本体粗细相仿的柱形，与试管本体首尾相接，或者说，手柄的首端（试管本体连接端）与试管本体的尾端固定连接（例如，粘结或者通过连接件连接），形成一体的柱形结构，以方便操作和存放。

参见图2，这种实验装置包括试管、试管塞4、导管5、蒸发皿7及酒精灯等，还包括用于布设这些物品的铁架台或台架（例如，垫块）等。

所用试管采用本实用新型公开的任一种试管本体（或者说，任一种设环凸内槽的试管中的试管本体，可简称为试管），通过铁架台3使其水平或略带倾斜，以适应实验要求。用试管塞将试管的管口（试管本体的管口）塞住，用于输送气体的导管通常应为弯管（包括折管），或者导管的主体部分用软管，但导管的试管连接端及近试管侧的一定长度应采用硬质管，以适应于与试管塞之间的旋转密封连接（允许两者相对旋转且保持密封的连接方式，例如，通过密封轴套）。可以通过密封轴套（密封的滑动轴承）（及密封轴套所需的配套结构，如果需要的话）将导管的试管连接端（或称为内端）安装在试管塞的中央通孔上，导管通过该中央通孔连通试管内，用于盛肥皂水的蒸发皿可以放在实验台/工作台上，其位置/高度低于试管，使导管呈向下倾斜的总体状态。导管的外端口伸入肥皂水中，以便从导管引出的氢气能够将肥皂水吹成泡沫状。

第一酒精灯9和第二酒精灯8分别设置在第一环形外凸结构和第二环形外凸结构的下方，以便分别为第一环形外凸结构内的水和第二环形外凸结构内的铁粉加热，可以依据实际需要设置酒精灯的支架/台架等支撑物。

试管本体在铁架台上的安装方式为旋转连接，以允许试管本体旋转。例如，通过轴承或轴套（及轴承/轴套所需的配套结构，如果需要的话）安装在铁架台的相应连接结构上。该旋转连接与导管在试管塞上的旋转连接配合，使导管不随试管本体转动。

用导管架6将导管的近试管侧（靠近试管的部位）固定住，以保证导管和蒸发皿等的稳定。依据实际需要，可以设置独立的支架，例如，另一个铁架台。适宜时，也可以与导管本体安装在同一个铁架台上，在铁架台设置用于固定导管的固定用连接件，将导管的近试管侧（通常为硬质部分）固定住。

手柄的设置有利于手动旋转试管本体，可以采用木制手柄或橡胶手柄等。依据手柄的重量以及铁架台对试管本体的支承稳定性等，需要时，可以独立设置用于旋转支撑手柄的手柄架11，将手柄通过轴承（及轴承所需的配套结构，如果需要的话）安装在手柄架上，通过手柄带动试管本体转动。

本实用新型公开的各优选和可选的技术手段，除特别说明外及一个优选或可选技术手段为另一技术手段的进一步限定时，均可以任意组合，形成若干不同的具体实施方式。

Claims (9)

1.设环凸内槽的试管，包括试管本体，其特征在于试管本体的管壁上设有环形外凸结构，由此形成试管本体内的环形槽，环形外凸结构包括第一环形外凸结构和第二环形外凸结构，各环形外凸结构在试管本体的轴向上相间分布。

2.如权利要求1所述的设环凸内槽的试管，其特征在于环形外凸结构呈旋转曲面状，其轴线与试管本体的轴线重叠。

3.如权利要求2所述的设环凸内槽的试管，其特征在于第一环形外凸结构位于管底侧，第二环形外凸结构位于管口侧。

4.如权利要求1-3中任一项所述的设环凸内槽的试管，其特征在于试管本体的尾端连接有手柄或者不连接有手柄。

5.如权利要求4所述的设环凸内槽的试管，其特征在于手柄呈旋转体状，其轴线与试管本体的轴线重叠，其首端与试管本体的尾端固定连接。

6.如权利要求5所述的设环凸内槽的试管，其特征在于手柄最大外径与试管本体最大外径的差值不大于两者平均值的10%。

7.适应于铁粉和水蒸气反应的实验装置，其特征在于包括：

试管，采用权利要求1-3中任一项所述的设环凸内槽的试管，横向设置；

试管塞，用于塞住试管本体的管口，设有轴向通孔；

导管，用于输送气体，其内端旋转密封安装在试管塞的轴向通孔上，通过试管塞的轴向通孔与试管塞连通；

蒸发皿，用于盛肥皂水，其设置高度低于试管，使导管的外端口能够置于蒸发皿内；

第一酒精灯，用于对第一环形外凸结构加热，设置于第一环形外凸结构的下方；

第二酒精灯，用于对第二环形外凸结构加热，设置于第二环形外凸结构的下方；

铁架台，用于支承试管本体，试管本体旋转安装在铁架台上；

导管架，用于固定导管，为独立的支架或者连接在铁架台上，导管的近试管侧固定在导管架上。

8.如权利要求7所述的适应于铁粉和水蒸气反应的实验装置，其特征在于还包括用于放置第一酒精灯的第一酒精灯台架和/或用于放置第二酒精灯第二酒精灯台架。

9.如权利要求7或8所述的适应于铁粉和水蒸气反应的实验装置，其特征在于试管本体的尾端连接有手柄或者不连接有手柄，所述手柄设有或者不设有手柄架，当设有手柄架时，手柄旋转安装在手柄架上。