本生燈

19世紀(jì)的著名德國化學(xué)家Robert Wilhelm 生于1811年3月31日，德國哥廷根， 家里兄弟四個(gè)，本生排行第四。他的父親老本生（Christian Bunsen）是當(dāng)時(shí)德國格丁根大學(xué)的物理學(xué)教授和圖書館館長，所以說本生是出自書香門第之家的。在本生中學(xué)畢業(yè)后，到哥廷根大學(xué)讀化學(xué)，19歲便獲得了博士學(xué)位。從1830年到1833年，他周游了西歐諸多國家，并且結(jié)識(shí)了很多后來很有名的科學(xué)家，像李比希，龍格（Friedrich Ferdinand Runge，成功分離出咖啡因的德國化學(xué)家）本生先后在格丁根大學(xué)、卡塞爾、馬爾堡大學(xué)任教工作過，這期間，他進(jìn)行了有機(jī)砷化合物、氣體分析、電池電極等多個(gè)方面的研究，其中，有機(jī)砷化合物是本生投入精力最多的一個(gè)方面，可不幸的是，砷是極其有毒的。還記得《水滸傳》里武大郎被砒霜毒死的慘狀嗎？那砒霜就是砷的氧化物（三氧化二砷As2O3）。所以這種研究充滿了各種各樣的危險(xiǎn)，尤其對(duì)工作者的身體傷害嚴(yán)重。在一次試驗(yàn)中，出了大狀況：因?yàn)橐粋€(gè)試驗(yàn)瓶的突然爆裂，破碎的瓶渣四處飛濺，一塊玻璃屑飛入了本生的一個(gè)眼珠，導(dǎo)致這位偉大的科學(xué)家后來只能用一只眼睛看世界。

1852年，德國海德爾堡大學(xué)向本生發(fā)出了一封聘請(qǐng)信，打算聘請(qǐng)本生為化學(xué)教授。本生接信前往，但當(dāng)他視察了學(xué)校的實(shí)驗(yàn)室之后，發(fā)現(xiàn)很多方面已經(jīng)遠(yuǎn)趕不上化學(xué)的發(fā)展了，所以本生向?qū)W校提出：他要根據(jù)自己的設(shè)計(jì)建造化學(xué)實(shí)驗(yàn)室，否則就離開。學(xué)校同意了，經(jīng)過近三年的改造，本生建成了新的化學(xué)實(shí)驗(yàn)室，可是，新問題接踵而來：現(xiàn)有儀器和實(shí)驗(yàn)要求的不同步，尤其在加熱方面。當(dāng)時(shí)，主要的加熱用具是酒精燈，可惜溫度不高（普通酒精燈外焰最多400℃），達(dá)不到一些高溫實(shí)驗(yàn)的要求。那個(gè)時(shí)候，德國一些城市開始普及煤氣路燈，本生從這一點(diǎn)得到啟發(fā)，設(shè)計(jì)了利用煤氣加熱的裝置，可惜新裝置黑煙大，效率低，這讓本生的燈具改良陷入了僵局。 就在這個(gè)時(shí)候，本生的一個(gè)學(xué)生從英國帶回了Michael Faraday（邁克爾·法拉第，就是物理里面那個(gè)法拉第常數(shù)的F）發(fā)明的新燈具，這種燈具呈圓錐形，能上下移動(dòng)，頂部有個(gè)金屬網(wǎng)。但本生試了后發(fā)現(xiàn)，這種燈依舊火焰小，溫度低，不穩(wěn)定，火焰大小難以調(diào)節(jié)。

經(jīng)過思考，本生發(fā)現(xiàn)了這一系列問題的癥結(jié)所在，這種燈同酒精燈一樣都是靠外部供給空氣燃燒，但由于煤氣與空氣接觸時(shí)間短，混和不充分，燃燒也就不完全，溫度也就上不去，黑煙也就滾滾來了。所以，要想火焰著得好，著得旺，就一定要在點(diǎn)燃之前氣體充分混合。

這種想法得到了當(dāng)時(shí)大學(xué)里另一位同仁Peter Desdega（彼得·迪斯德加）的認(rèn)同，動(dòng)手能力強(qiáng)的Desdega將本生的想法變成了現(xiàn)實(shí)，經(jīng)過一次次試用和改進(jìn)，1855年，Bunsen burner（本生燈）誕生了。

下面這張圖片就是當(dāng)年本生燈的原型了，它可以安全地燃燒氣體料，例如煤氣或者石油氣火焰不會(huì)倒流進(jìn)氣體供應(yīng)管內(nèi)，其中空氣:煤氣=3:1時(shí)火焰最佳，火焰溫度最高可達(dá)1500℃，旋轉(zhuǎn)燈管或者下部的螺絲可以調(diào)節(jié)進(jìn)氣量以控制火焰大小，這種狀況的具體控制就要依照火焰顏色和高度來判斷了。

本生燈是實(shí)驗(yàn)室常用的中高溫加熱工具。因其操作溫度較酒精燈高，故燈具的材質(zhì)必須使用較耐熱的金屬。又由于它的燃料在室溫時(shí)是氣態(tài)，使用時(shí)應(yīng)特別注意管線的安全。本生燈在使用時(shí)要特別注意使用安全。使用前必先檢查所有開關(guān)是否在關(guān)閉的狀態(tài)。確定所有的開關(guān)都在關(guān)閉的狀態(tài)時(shí)，才能打開瓦斯的總開關(guān)。

市場上已經(jīng)出現(xiàn)以丁烷氣體為燃料的電子打火式本生燈，手持或座式，操作愈加簡便，也脫離了煤氣源的限制。加之丁烷的優(yōu)異燃燒性質(zhì)，溫度可以達(dá)到1100~1200度，在純氧條件下可能到達(dá)1300度左右，用途也由實(shí)驗(yàn)室滲透至更廣的方面。

1.把實(shí)驗(yàn)室的窗戶打開，保持空氣流通，避免強(qiáng)光照射。

2.把本生燈膠喉與煤氣管接上，并放在防火板上。

3.先把燈腳的空氣調(diào)節(jié)器關(guān)閉，并點(diǎn)燃火柴在出氣口上。

4.啟動(dòng)煤氣掣，把燈點(diǎn)燃，這時(shí)火焰為橙色。

5.打開空氣調(diào)節(jié)器讓新鮮空氣進(jìn)入，火焰轉(zhuǎn)為藍(lán)色及溫度變高。

6.在使用完畢后，先把氣孔關(guān)上，再關(guān)掉煤氣掣。

7.把本生燈從煤氣管拔出。

現(xiàn)如今的很多煤氣用具其實(shí)都體現(xiàn)著Bunsen burner（本生燈）的燃燒原理，家用的煤氣灶便是最鮮明的例子，梅克爾燈和菲希爾燈也是依本生燈改良而來的加熱器。雖然說本生并不是Bunsen burner的第一任主人，可當(dāng)改良效率最大化，這也就是我們所需要的創(chuàng)新。

1、HB：水平阻燃測試

HB是最低阻燃等級(jí)。試驗(yàn)方法是：水平夾住試片的一端與水平成45（±2）度角，取一鐵網(wǎng)，水平固定在試片下方10mm出處，將本生燈（火焰高度20mm左右）成45度角移動(dòng)到試片另一端接觸樣品6mm,并計(jì)時(shí)30秒后移開。等試片燒至25mm標(biāo)記時(shí)，啟動(dòng)另一臺(tái)計(jì)時(shí)器。若在30秒內(nèi)就燒至25mm的標(biāo)記時(shí)，啟動(dòng)另一臺(tái)計(jì)時(shí)器，并將本生燈移開。

要求：試樣條長127—130mm，寬12.7—13mm，最大厚度12.7——13mm。試樣后端約6mm處用支架上夾具夾住。試樣前端距燈嘴9.5—10mm處，距干燥脫脂棉表面305mm。

本生燈點(diǎn)火10秒，然后移去火焰（離試樣至少152mm遠(yuǎn)），記錄燃燒時(shí)間。若移去火焰后30秒熄滅，再次用本生燈點(diǎn)燃10秒，然后移開。記錄試樣燃燒時(shí)間和試樣熔滴情況。

2、V級(jí)燃燒測試

①板狀試樣：

將本生燈保持與水平成20°角移動(dòng)到試片旁。使火焰內(nèi)焰尖端接觸樣品低端一邊。燃燒5秒后，移開本生燈，5秒后再燒，重復(fù)5次后記錄火焰燃燒和熄滅時(shí)間。

②棒狀試樣：

將試片夾具或制具水平固定，將本生燈以水平成20度移動(dòng)到試片下方，火焰內(nèi)焰尖端接觸樣品低端中心點(diǎn)燃5秒，移開本生燈。重復(fù)5次，在第五次后移開，觀察記錄試樣破損情況。

UL阻燃標(biāo)準(zhǔn)主要有以下幾個(gè)等級(jí)：CM，CMG，CMX。

1) 增壓級(jí)-CMP級(jí)（送風(fēng)燃燒測試/斯泰鈉風(fēng)道實(shí)驗(yàn)Plenum Flame Test/Steiner TunnelTest）

這是 UL防火標(biāo)準(zhǔn)中要求最高的電纜（Plenum Cable），適用安全標(biāo)準(zhǔn)為UL910，實(shí)驗(yàn)規(guī)定在裝置的水平風(fēng)道上敷設(shè)多條試樣，用87.9KW煤氣本生燈（300，000BTU/Hr）燃燒20分鐘。合格標(biāo)準(zhǔn)為火焰不可延伸到距煤氣本生燈火焰前端5英尺以外。光密度的峰值最大為0.5，平均密度值最大為0.15。

這種CMP電纜通常安裝在通風(fēng)管道或空氣處理設(shè)備使用的空氣回流增壓系統(tǒng)中，被加拿大和美國所認(rèn)可采用。符合UL910標(biāo)準(zhǔn)的FEP/PLENUM材料，阻燃性能要比符合IEC60332-1及IEC60332-3標(biāo)準(zhǔn)的低煙無鹵材料的阻燃性能好，燃燒起來煙的濃度低。

2) 干線級(jí)-CMR級(jí)（直立燃燒測試Riser Flame Test）這是 UL標(biāo)準(zhǔn)中商用級(jí)電纜（Riser Cable）,適用安全標(biāo)準(zhǔn)為UL1666。實(shí)驗(yàn)規(guī)定在模擬直立軸上敷設(shè)多條試樣，用規(guī)定的154.5KW煤氣本生燈（527，500BTU/Hr）30分鐘。合格標(biāo)準(zhǔn)為火焰不可蔓延到12英尺高的房間的上部。干線級(jí)電纜沒有煙霧濃度規(guī)范，一般用于樓層垂直和水平布線使用。

3) 商用級(jí)-CM級(jí)（垂直燃燒測試Vertial Tray Flame Test）

這是 UL標(biāo)準(zhǔn)中商用級(jí)電纜（General Purpose Cable），適用安全標(biāo)準(zhǔn)為UL1581。實(shí)驗(yàn)規(guī)定在垂直8英尺高的支架上敷設(shè)多條試樣，用規(guī)定的20KW帶狀噴燈燃燒（70，000BTU/Hr）20分鐘。合格標(biāo)準(zhǔn)為火焰不可蔓延到電纜的上端并自行熄滅。UL1581和IEC60332-3C類似，只是敷設(shè)電纜根數(shù)不同。商用級(jí)電纜沒有煙霧濃度規(guī)范，一般僅應(yīng)用于同一樓層的水平走線，不應(yīng)用于樓層的垂直布線上。

4) 通用級(jí)-CMG級(jí)（垂直燃燒測試Vertial Tray Flame Test）

這是 UL標(biāo)準(zhǔn)中通用級(jí)電纜（General Purpose Cable），適用安全標(biāo)準(zhǔn)為UL1581。商用級(jí)和通用級(jí)的測試條件類似，同為加拿大和美國認(rèn)可使用。通用級(jí)電纜沒有煙霧濃度規(guī)范，一般僅應(yīng)用于同一樓層的水平走線，不應(yīng)用于樓層的垂直布線上。

5) 家居級(jí)- CMX級(jí)（垂直燃燒測試Vertial Wire Flame Test）

這是 UL標(biāo)準(zhǔn)中家居級(jí)電纜（Restricted Cable），適用安全標(biāo)準(zhǔn)為UL1581，VW-1。實(shí)驗(yàn)規(guī)定試樣保持垂直，用試驗(yàn)用的噴燈燃燒（30，000 TU/Hr）15秒鐘，然后停止15秒鐘，反復(fù)5次。合格標(biāo)準(zhǔn)為余火焰不可超過60秒鐘，試樣不可燒損25%以上，墊在底部的外科用棉不可被落下物引燃。UL1581-VW-1和IEC60332-1類似，只是燃燒的時(shí)間不同。這種等級(jí)也沒有煙霧或毒性規(guī)范，僅用于敷設(shè)單條電纜的家庭或小型辦公室系統(tǒng)中。這類電纜不應(yīng)成捆敷設(shè)使用，必須套管。

低煙無鹵線纜（LSOH）。

低煙無鹵線纜顧名思義就是遇火后發(fā)煙量少，不含鹵素的線纜。低煙無鹵的原則就是讓線纜在火焰中燃燒時(shí)不會(huì)產(chǎn)生很多的毒氣和煙霧，從而讓人們在燃燒中不會(huì)造成很大的傷亡，大大提高了人們在火災(zāi)中的生還率。

低煙無鹵線纜的測試要求，符合三方面要求：

阻燃性要求：低煙無鹵纜線必須具有阻燃性。其阻燃等級(jí)有兩個(gè)，分別要求符合IEC 60332.1（單根電纜垂直燃燒測試）和IEC 60332.3C（成束電纜垂直燃燒傳播測試）。其中IEC 60332.1的阻燃要求使用普通的纜線阻燃要求，而IEC60332.3C則要求比較高，屬于干線級(jí)的阻燃要求。

煙密度要求：低煙無鹵纜線要進(jìn)行煙密度測試。它是在一個(gè)密閉的空間中用火燃燒線纜，待火焰熄滅后測試最終的室內(nèi)煙密度，要求在有煙的情況下，透光能力能夠達(dá)到60%，這樣就確保人們在煙霧中能夠看見道路。

毒性要求：目前的毒性測試方法有數(shù)種，如小白鼠試驗(yàn)等等。在低煙無鹵纜線中采用的是鹵酸氣體釋放量測試（用于低鹵測試）和氣體酸度測試（用于無鹵測試）。其測試原理是對(duì)低煙無鹵材料在高溫下（分別為800℃和935℃）所產(chǎn)生的氣體進(jìn)行分析的方法確定鹵素含量。

有些資料上介紹IEC 60332.1等同于UL的CM級(jí)要求（IEC 60332.2是細(xì)徑纜線的測試方法，即不能使用60332.1測試時(shí)使用的替代測試方法）、IEC60332.3C等同于UL的CMR級(jí)要求。事實(shí)上，這4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的測試方法并不相同，無法直接對(duì)比。

綜上所述，形成了兩個(gè)系列的線纜，一種是美國的CMX高阻燃纜線（美國標(biāo)準(zhǔn)中明確要求CMX纜線含鹵素，以提高纜線分解的溫度）；另一種是歐洲的FR/LSOH阻燃/低煙無鹵線纜。