Здравейте и добре дошли в тази статия, където ще обсъждам решаваща концепция в областта на науката за горенето, „самозапалване“.
В тази статия ще разгледам различни аспекти на самозапалването, включително определението, температурата на самозапалване на различни вещества като хартия, дизел, етанол, водород, средни газове и др.
Ще обсъдя също разликата между точката на възпламеняване, точката на запалване и температурата на самозапалване и как налягането влияе на температурата на самозапалване.
До края на тази статия ще имате цялостно разбиране за самозапалването и неговите последици. И така, да започваме!
Какво е самозапалване?
Формалната дефиниция е:
Спонтанно запалване на част или на цялата горивно-въздушна смес в горивната камера на двигател с вътрешно горене. Известно още като спонтанно запалване.
Самозапалването е, когато дадено вещество започне да гори от само себе си, без никаква помощ от външен източник. Топлината вътре в веществото го кара да се запали от само себе си.
Каква е температурата на самозапалване?
Температурата на самозапалване е най-ниската температура, при която дадено вещество ще започне да гори в нормална атмосфера. Тази температура се влияе от неща като налягане, концентрация на кислород и количеството гориво във въздуха. Важно е да запомните, че температурата, при която дадено вещество ще започне да гори от само себе си, зависи от вида и състава на веществото.
Самозапалване в двигатели с вътрешно горене
Двигателите с вътрешно горене могат да се самозапалят само поради топлината на компресията или когато тази топлина се комбинира с впръскване на гориво. Самозапалването се нарича още спонтанно запалване и може да се случи в горивната камера на двигателя.
Когато работите със запалими материали, температурата на самозапалване е ключов фактор за определяне на риска от пожар или експлозия. Използва се, за да се определи колко вероятно е дадено вещество да се запали от само себе си в нормална атмосфера, без искра или пламък отвън.
Видео
Съвет: Включете бутона за надписи, ако имате нужда от него. Изберете „автоматичен превод“ в бутона за настройки, ако не сте запознати с английския език. Може да се наложи първо да щракнете върху езика на видеоклипа, преди любимият ви език да стане достъпен за превод.
Температура на самозапалване на различни вещества
Дърво:
Температурата, при която дървесината започва да гори сама, е около 482°F (250°C). При 700°F (371°C) може да се запали веднага, но отнема няколко минути между 450°F (232°C) и 500°F (260°C).
При минималния топлинен поток, необходим за стартиране на директен пламък, повърхностната температура е между 300 и 365°C (572 и 689°F).
Avgas (авиационен бензин):
Температурата, при която започва да гори самостоятелно, е 280°C (536°F). Avgas е вид бензин, предназначен за двигатели на самолети.
Има точка на възпламеняване от -43°C (-45°F). Той е като керосин, който също има температура от 280°C (536°F), при която може да започне да гори сам.
http://large.stanford.edu/courses/2014/ph240/ukropina2
Етанол:
Температурата на самозапалване на етанола е 365°C (689°F), което е по-ниско от това на диетиловия етер (160°C или 320°F) и по-високо от това на бензина (247-280°C или 477-536°F ).
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6266291
Водород:
Температурата, при която водородът ще започне да гори сам, е 535°C (995°F).
https://en.wikipedia.org/wiki/Autoignition_temperature
Етиленов оксид:
Температурата, при която етиленовият оксид започва да гори сам, е 429°C (804,2°F). Но ако има ръжда, тя може да достигне до 140°C (284°F).
При температури над 51,3°F (10,7°C) етиленовият оксид е безцветен газ, който може да се запали сам.
https://www.petrochemistry.eu/wp-content/uploads/2018/01/Guidelines_EO_2013_UK_v6-final.pdf
Дизел:
Точка на самозапалване: приблизително 210°C.
стомана:
Точка на самозапалване: приблизително 1315°C (2399°F).
хартия:
Точка на самозапалване: Приблизително 218 - 248°C.
След като започне огън от хартия, топлината в центъра може да достигне до 815°C.
Други газове:
- Метан: 580 °C
- Пропан: 493 °C
- Етилен: 425 °C
- Ацетилен: 305 °C
- Нафта: 290 °C
- Въглероден дисулфид: 102 °C
Как да различим разликите между самозапалване, точка на възпламеняване и точка на запалване
В обобщение, точката на възпламеняване, точката на запалване и температурата на самозапалване са свързани с това колко запалимо е дадено вещество, но всеки термин се отнася до различен аспект от това как веществото действа, когато е изложено на топлина и огън.
Самозапалване
Самозапалването е най-ниската температура, при която запалим материал ще започне да гори сам, без искра или друг източник на запалване отвън.
Това се случва, когато температурата на материала достигне температурата на самозапалване, превръщайки го в запалим газ, който започва да гори сам.
Пламна точка
Точката на възпламеняване, от друга страна, е най-ниската температура, при която течност, която може да се запали, отделя достатъчно пари, за да се запали, когато влезе в контакт с източник на запалване.
За всяка запалима течност количеството пара във въздуха, необходимо за поддържане на огъня, е различно, а температурата на пламна точка показва най-ниската температура, при която запалимата течност ще се запали, когато е близо до източник на запалване.
Точка на възпламеняване спрямо точка на самозапалване:
Точката на възпламеняване и точката на самозапалване са два важни начина за измерване на това колко лесно веществото ще се запали.
И двата термина се отнасят до температурата, при която нещо може да започне да гори, но те говорят за различни части на процеса.
Точката на възпламеняване е температурата, при която дадено вещество може да се запали от външен източник, а точката на самозапалване е температурата, при която то ще се запали само.
Пожарна точка
Точката на запалване е температурата, при която парите на запалима течност продължават да горят, след като са били запалени.
Тя е по-висока от температурата на пламна точка и показва най-ниската температура, при която дадено вещество ще продължи да гори, след като се е запалило.
Expeltec направи наистина хубава инфографика, за да обясни визуално някои разлики:
https://expeltec.com/5-terminology/flash-point-auto-ignition-temperature/
Самозапалване срещу други процеси
Спонтанното запалване е различно от самозапалването, защото не се нуждае от външен източник на енергия, за да започне.
Температурата на самозапалване е най-ниската температура, при която дадено вещество ще се запали в нормална атмосфера без искра отвън.
Самозапалването и самоизлагането също са различни процеси. Самозапалването е, когато огънят се разпространява от един етаж на друг в сграда с повече от един етаж, а самозапалването е най-ниската температура, при която запалимият материал ще започне да гори сам.
Мерки за устойчивост на гориво към самозапалване
Октаново число
Накратко, октановото число е мярка за това колко добре дадено гориво може да устои на детонация и предварително запалване и също така показва колко добре може да устои на самозапалване.
Октановото число е стандартен начин за измерване на това колко твърди горива като бензин и дизел започват да горят сами в двигатели с искрово запалване.
Тази оценка се основава на налягането, при което горивото ще се запали автоматично (започне да гори самостоятелно) в контролирана среда.
Октановото число се изписва или като изследователско октаново число (RON), или като моторно октаново число (MON).
Колкото по-висок е октановият рейтинг, толкова по-устойчиво е горивото на самозапалване и толкова по-малка е вероятността SI двигател да чука или да писне по време на компресия.
Самозапалване и неговите характеристики
В градуси на ъгъл на коляновия вал, забавянето на самозапалването е времето между началото на впръскването на гориво (SOI) и началото на горенето (SOC) (CADs).
Нарича се още време на забавяне на запалването (IDT) и показва колко време е необходимо на смес от гориво и въздух да реагира при определена температура и налягане.
Температура на самозапалване
Етанолът може да започне да гори при температура от 685°F (363°C). Това е температурата, при която смес от гориво и въздух ще се запали сама, без никаква помощ от външен източник.
Един от начините да се определи температурата на самозапалване е да се измери повишаването на температурата между края на такта на компресия и началото на събитието на самозапалване.
Друг начин е да се намерят температурите на самозапалване на 1-пропанол и 2-пропанол.
Самозапалване и радиационен топлопренос
Това се случва, когато запалима течност се нагрее над температурата на запалване и изпаренията, които се отделят, се самозапалват, когато са изложени на радиация като инфрачервено лъчение от горещи предмети или огнени стълбове.
Има два различни вида запалване: пилотно запалване и самозапалване. Запалимият материал се нуждае от външен източник на топлина, като искра или пламък, за да започне пилотно запалване.
Самозапалването, от друга страна, не се нуждае от външен източник на топлина. Вместо това, той използва собствената енергия на материала, за да запали огън.
Температура на самозапалване
Температурата на самозапалване на веществото е най-ниската температура, при която то започва да гори. Това е температурата, при която нещо може да започне да гори от само себе си.
Разбиране на значението на температурата на самозапалване
Температурата на самозапалване е ключова концепция в науката за горенето. Това означава най-ниската температура, при която дадено вещество ще се самозапали и запали без искра отвън.
Температурата, при която даден материал ще започне да гори сам, може да се промени в зависимост от неща като какво друго има в района.
Когато става въпрос за горивни смеси, които могат да се запалят, температурата на самозапалване е най-ниската температура, при която горивото ще се запали от само себе си без искра отвън.
Разбирането на температурата на самозапалване на дадено вещество е важно за пожарната безопасност и за безопасното използване и съхранение на неща, които могат да се запалят.
Водород и самозапалване
Когато водородният газ се постави в двигател, той променя начина, по който работи самозапалването по уникален начин. Начинът, по който гори, се влияе от факта, че неговата температура на самозапалване и топлопроводимост са по-високи от тези на горива като метан.
Ефектът на водорода върху самозапалването
Когато водородът се смеси с други горива, по-високата температура, при която той се самозапалва, ускорява скоростта на горене и повишава налягането в цилиндъра.
Но използването на водород може също да причини проблеми като проблеми с безопасността, преждевременно запалване, обратен огън и по-малко мощност.
При определени натоварвания върху двигатели с искрово запалване, неконтролираното самозапалване може да доведе до почукване на двигателя.
В двигатели, които могат да използват както дизелово гориво, така и водород, поставянето на водород във всмукателния колектор може да накара дизеловото гориво да започне да гори от само себе си.
Температура на самозапалване на въздуха
Въздухът не е запалим, така че няма температура, при която да започне да гори сам. Горивата и химикалите като бутан, кокс, водород и петрол често имат дадени температури на самозапалване.
Неговата температура на самозапалване е най-ниската температура, при която даден материал започва да се самонагрява, което може да доведе до пожар.
Налягане на самозапалване
Налягането, при което водородът ще започне да гори, е между 3,5 и 7 Mpa (35-70 bar). Спонтанното запалване е по-вероятно, когато първоначалното налягане на освобождаване е високо и водещият удар е силен.
Налягането, необходимо за запалване на огън, зависи от това колко кислород и хелий има във въздуха.
Ефект на налягането върху самозапалването
С повишаване на налягането температурата, при която смес от газове или пари може да започне да гори сама, намалява.
Това е така, защото по-високото налягане ускорява реакцията, което понижава температурата, при която започва реакцията.
Бордово съхранение на водород
Повечето бордови системи за съхранение на водород работят при налягане до 700 бара. Дори по-високо налягане се използва в бензиностанциите за тези видове съхранение.
Вътрешно възпламенените газове могат да загубят топлина чрез ударно изхвърляне, което кара пламъка да изгасне, преди целият обем да се запали. Това може да спре самозапалването на газа.
Тестване на самозапалване на суров петрол
Тестването за самозапалване се извършва на суров петрол, за да се установи най-ниската температура, при която то ще се запали спонтанно при нормална стайна температура.
Американското дружество за тестване и материали (ASTM) е определило стандарти за тестване на способността на суровия петрол да се самозапалва.
ASTM E659: Температури, при които дадено вещество започва да гори от само себе си
ASTM E659 е стандартният тест, използван, за да се види дали суровият петрол ще се запали сам. Този метод на изпитване показва как да се намерят температурите на самозапалване на горещ пламък и студен пламък на течен химикал във въздуха при атмосферно налягане в равномерно нагрят съд.
Резултатите от този тест показват каква е най-ниската температура, при която обикновено се запалва суровият петрол.
Сравняване на ASTM E659 и ASTM D2155
ASTM E659 е по-актуален начин за тестване на суров петрол за самозапалване от ASTM D2155. Въпреки че инструментите за всеки метод са различни, резултатите са еднакви.
ASTM D93A: Определяне на пламна точка
ASTM D 93A е начин да се определи точката на възпламеняване на петрола и продуктите, произведени от петрол. Но не обхваща тестове за самозапалване.
Точката на възпламеняване е температурата, при която продукт на петролна основа отделя достатъчно пари, за да може малък пламък да предизвика пожар и да го поддържа.
Температурата на пламна точка не е същата като температурата на самозапалване. Температурата на самозапалване е температурата, при която дадено вещество ще започне да гори от само себе си без искра отвън.
Сподели на…
