Pozdrav i dobrodošli u ovaj članak u kojem ću raspravljati o ključnom konceptu u polju nauke o sagorijevanju, "samozapaljenju".
U ovom članku ću pokriti različite aspekte samozapaljenja, uključujući definiciju, temperaturu samozapaljenja različitih supstanci kao što su papir, dizel, etanol, vodik, avgas i još mnogo toga.
Takođe ću raspravljati o razlici između tačke paljenja, tačke vatre i temperature samozapaljenja, i kako pritisak utiče na temperaturu samozapaljenja.
Do kraja ovog članka, imat ćete sveobuhvatno razumijevanje samozapaljenja i njegovih implikacija. Dakle, počnimo!
Šta je samozapaljenje?
Formalna definicija je:
Spontano paljenje neke ili cijele mješavine goriva i zraka u komori za sagorijevanje motora s unutrašnjim sagorijevanjem. Poznato i kao spontano sagorevanje.
Samozapaljenje je kada supstanca počne da gori sama, bez ikakve pomoći sa strane. Toplina unutar supstance uzrokuje da se sama zapali.
Koja je temperatura samozapaljenja?
Temperatura samozapaljenja je najniža temperatura na kojoj će supstanca početi da gori u normalnoj atmosferi. Na ovu temperaturu utiču stvari kao što su pritisak, koncentracija kiseonika i količina goriva u vazduhu. Važno je zapamtiti da temperatura na kojoj će supstanca početi sama da gori zavisi od vrste i sastava supstance.
Samozapaljenje u motorima sa unutrašnjim sagorevanjem
Motori sa unutrašnjim sagorevanjem mogu se samozapaliti samo zbog toplote kompresije ili kada se ta toplota kombinuje sa ubrizgavanjem goriva. Samozapaljenje se naziva i spontano sagorevanje, a može se desiti u komori za sagorevanje motora.
Kada radite sa zapaljivim materijalima, temperatura samozapaljenja je ključni faktor u određivanju rizika od požara ili eksplozije. Koristi se za utvrđivanje kolika je vjerovatnoća da će se supstanca sama zapaliti u normalnoj atmosferi, bez iskre ili plamena izvana.
Video
Savjet: Uključite dugme za titl ako vam je potrebno. Odaberite "automatski prijevod" u gumbu za podešavanja, ako niste upoznati sa engleskim jezikom. Možda ćete morati prvo kliknuti na jezik videozapisa prije nego što vaš omiljeni jezik postane dostupan za prijevod.
Temperatura samozapaljenja različitih supstanci
Drvo:
Temperatura na kojoj drvo počinje samo da gori je oko 482°F (250°C). Na 700°F (371°C), može se odmah zapaliti, ali potrebno je nekoliko minuta između 450°F (232°C) i 500°F (260°C).
Pri minimalnom toplotnom toku potrebnom za pokretanje direktnog plamena, temperatura površine je između 300 i 365°C (572 i 689°F).
Avgas (avio-benzin):
Temperatura na kojoj počinje sam da gori je 280°C (536°F). Avgas je vrsta benzina napravljena za motore aviona.
Ima tačku paljenja od -43°C (-45°F). To je kao kerozin, koji takođe ima temperaturu od 280°C (536°F) na kojoj može početi sam da gori.
http://large.stanford.edu/courses/2014/ph240/ukropina2
etanol:
Temperatura samozapaljenja etanola je 365°C (689°F), što je niže od temperature dietil etera (160°C ili 320°F) i više od one kod benzina (247-280°C ili 477-536°F). ).
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6266291
vodonik:
Temperatura na kojoj će vodonik početi da gori sam od sebe je 535°C (995°F).
https://en.wikipedia.org/wiki/Autoignition_temperature
etilen oksid:
Temperatura na kojoj etilen oksid počinje sam da gori je 429°C (804,2°F). Ali ako ima hrđe, može biti i do 140°C (284°F).
Na temperaturama iznad 51,3°F (10,7°C), etilen oksid je bezbojni plin koji se može sam zapaliti.
https://www.petrochemistry.eu/wp-content/uploads/2018/01/Guidelines_EO_2013_UK_v6-final.pdf
dizel:
Tačka samopaljenja: približno 210°C.
čelik:
Tačka samopaljenja: približno 1315°C (2399°F).
papir:
Tačka samopaljenja: Približno 218 - 248°C.
Kada se zapali papirna vatra, toplina u sredini može doseći i do 815°C.
Ostali gasovi:
- Metan: 580 °C
- Propan: 493 °C
- Etilen: 425 °C
- Acetilen: 305 °C
- Nafta: 290 °C
- Ugljen-disulfid: 102 °C
Kako odrediti razliku između samozapaljenja, tačke paljenja i vatrene tačke
Ukratko, tačka paljenja, tačka vatre i temperatura samozapaljenja su sve povezane sa zapaljivošću neke supstance, ali svaki termin se odnosi na drugačiji aspekt delovanja supstance kada je izložena toploti i vatri.
Samozapaljenje
Samozapaljenje je najniža temperatura na kojoj će zapaljivi materijal početi da gori sam od sebe, bez iskre ili drugog izvora paljenja izvana.
To se događa kada temperatura materijala dostigne temperaturu samozapaljenja, pretvarajući ga u zapaljivi plin koji počinje sam od sebe da gori.
Tačka paljenja
Tačka paljenja, s druge strane, je najniža temperatura na kojoj tečnost koja se može zapaliti ispušta dovoljno pare da se zapali kada dođe u kontakt sa izvorom paljenja.
Za svaku zapaljivu tečnost, količina pare u vazduhu koja je potrebna za održavanje požara je različita, a temperatura paljenja pokazuje najnižu temperaturu na kojoj će se zapaljiva tečnost zapaliti kada je u blizini izvora paljenja.
Tačka paljenja u odnosu na Tačku samozapaljenja:
Tačka paljenja i tačka samozapaljenja su dva važna načina za mjerenje koliko će se supstanca lako zapaliti.
Oba izraza odnose se na temperaturu na kojoj nešto može početi da gori, ali govore o različitim dijelovima procesa.
Tačka paljenja je temperatura na kojoj se supstanca može zapaliti iz vanjskog izvora, a tačka samozapaljenja je temperatura na kojoj će se sama zapaliti.
Fire Point
Tačka vatre je temperatura na kojoj para zapaljive tečnosti nastavlja da gori nakon što je zapaljena.
Viša je od temperature paljenja i pokazuje najnižu temperaturu na kojoj će supstanca nastaviti da gori nakon što se zapali.
Expeltec je napravio zaista lijepu infografiku koja vizualno objašnjava neke razlike:
https://expeltec.com/5-terminology/flash-point-auto-ignition-temperature/
Samozapaljenje naspram drugih procesa
Spontano sagorijevanje se razlikuje od samozapaljenja jer mu nije potreban vanjski izvor energije za pokretanje.
Temperatura samozapaljenja je najniža temperatura na kojoj će se supstanca zapaliti u normalnoj atmosferi bez iskre izvana.
Samozapaljenje i autoekspozicija su također različiti procesi. Autoekspozicija je kada se vatra širi sa jednog sprata na drugi u zgradi sa više spratova, a samozapaljenje je najniža temperatura na kojoj će zapaljivi materijal početi da gori sam od sebe.
Mjere otpornosti goriva na samozapaljenje
Octane Rating
Ukratko, oktanski broj je mjera koliko dobro gorivo može odoljeti detonaciji i predpaljenju, a također pokazuje koliko dobro može izdržati samostalno pokretanje.
Oktanski broj je standardni način da se izmeri koliko su tvrda goriva poput benzina i dizela da počnu sama da sagorevaju u motorima sa paljenjem svećicom.
Ova ocjena je zasnovana na pritisku pri kojem će se gorivo samozapaliti (početi samo od sebe) u kontroliranom okruženju.
Oktanski broj se piše ili kao istraživački oktanski broj (RON) ili kao motorni oktanski broj (MON).
Što je veći oktanski broj, to je gorivo otpornije na samozapaljenje i manja je vjerovatnoća da će SI motor kucati ili pingati tokom kompresije.
Samozapaljenje i njegove karakteristike
U stepenima ugla radilice, kašnjenje samozapaljenja je količina vremena između početka ubrizgavanja goriva (SOI) i početka sagorevanja (SOC) (CADs).
Naziva se i vrijeme kašnjenja paljenja (IDT) i pokazuje koliko je vremena potrebno da mješavina goriva i zraka reagira na određenoj temperaturi i pritisku.
Temperatura samozapaljenja
Etanol može početi da gori na temperaturi od 685°F (363°C). To je temperatura na kojoj će se mješavina goriva i zraka upaliti sama, bez ikakve pomoći vanjskog izvora.
Jedan od načina da se utvrdi temperatura samozapaljenja je mjerenje porasta temperature između kraja kompresijskog takta i početka događaja samozapaljenja.
Drugi način je pronaći temperature samozapaljenja 1-propanola i 2-propanola.
Samozapaljenje i prijenos topline zračenja
To se događa kada se zapaljiva tekućina zagrije iznad temperature paljenja, a pare koje se oslobađaju se samozapale kada su izložene zračenju poput infracrvenog zračenja vrućih predmeta ili plamena.
Postoje dvije različite vrste paljenja: pilotirano paljenje i samopaljenje. Zapaljivom materijalu je potreban vanjski izvor topline, poput iskre ili plamena, da pokrene pilotirano paljenje.
Za samozapaljenje, s druge strane, nije potreban vanjski izvor topline. Umjesto toga, koristi vlastitu energiju materijala za pokretanje požara.
Temperatura samozapaljenja
Temperatura samozapaljenja supstance je najniža temperatura na kojoj ona počinje da gori. To je temperatura na kojoj nešto može početi samo od sebe da gori.
Razumijevanje važnosti temperature samozapaljenja
Temperatura samozapaljenja je ključni koncept u nauci sagorevanja. To znači najnižu temperaturu na kojoj će se supstanca samozapaliti i zapaliti bez iskre izvana.
Temperatura na kojoj će materijal početi da gori sam od sebe može se mijenjati ovisno o stvarima poput onoga što se još nalazi u tom području.
Kada su u pitanju mješavine goriva koje se mogu zapaliti, temperatura samozapaljenja je najniža temperatura pri kojoj će se gorivo samo zapaliti bez iskre izvana.
Razumijevanje temperature samozapaljenja tvari važno je za sigurnost od požara i za sigurno korištenje i skladištenje stvari koje se mogu zapaliti.
Vodonik i samozapaljenje
Kada se plin vodonik stavi u motor, mijenja način rada samopaljenja na jedinstven način. Na način na koji gori utječe činjenica da su njegova temperatura samozapaljenja i toplinska provodljivost viši od onih kod goriva poput metana.
Utjecaj vodika na samopaljenje
Kada se vodonik pomiješa s drugim gorivima, viša temperatura na kojoj se sam zapali, ubrzava brzinu sagorijevanja i podiže tlak u cilindru.
Ali korištenje vodonika također može uzrokovati probleme kao što su sigurnosni problemi, prijevremeno paljenje, povratna paljba i manje energije.
Kada se motori sa paljenjem s varnicom opterećuju određenim opterećenjem, nekontrolirano samopaljenje može uzrokovati kucanje motora.
Kod motora koji mogu koristiti i dizel gorivo i vodonik, stavljanje vodonika u usisnu granu može uzrokovati da dizel gorivo počne samo od sebe.
Temperatura samozapaljenja zraka
Vazduh nije zapaljiv, tako da nema temperaturu na kojoj počinje sam da gori. Goriva i hemikalije kao što su butan, koks, vodonik i nafta često imaju navedene temperature samozapaljenja.
Njegova temperatura samozapaljenja je najniža temperatura na kojoj se materijal počinje samozagrijati, što može dovesti do požara.
Pritisak samopaljenja
Pritisak pri kojem će vodonik početi da gori je između 3,5 i 7 Mpa (35-70 bara). Spontano paljenje je vjerojatnije kada je početni pritisak otpuštanja visok i vodeći udar jak.
Pritisak potreban za pokretanje požara zavisi od toga koliko kiseonika i helijuma ima u vazduhu.
Utjecaj pritiska na samopaljenje
Kako pritisak raste, temperatura na kojoj mješavina plinova ili para može početi sama da gori opada.
To je zato što viši pritisci ubrzavaju reakciju, što snižava temperaturu na kojoj reakcija počinje.
Skladištenje vodonika na brodu
Većina ugrađenih sistema za skladištenje vodonika radi na pritiscima do 700 bara. Još veći pritisci se koriste na benzinskim stanicama za ove vrste skladištenja.
Interno zapaljeni plinovi mogu izgubiti toplinu kroz udarno pražnjenje koje uzrokuje da se plamen ugasi prije nego što se cijeli volumen zapali. Ovo može spriječiti da se plin sam zapali.
Ispitivanje samozapaljenja sirove nafte
Ispitivanje samozapaljenja vrši se na sirovoj nafti kako bi se utvrdila najniža temperatura na kojoj će se ona spontano zapaliti na normalnoj sobnoj temperaturi.
Američko društvo za ispitivanje i materijale (ASTM) postavilo je standarde za ispitivanje sposobnosti sirove nafte da se samozapali.
ASTM E659: Temperature na kojima supstanca počinje sama da gori
ASTM E659 je standardni test koji se koristi da se vidi da li će se sirova nafta sama zapaliti. Ova metoda ispitivanja pokazuje kako pronaći temperature samozapaljenja vrućeg i hladnog plamena tečne kemikalije u zraku pri atmosferskom tlaku u ravnomjerno zagrijanoj posudi.
Rezultati ovog testa pokazuju koja je najniža temperatura na kojoj će se sirova nafta normalno zapaliti.
Poređenje ASTM E659 i ASTM D2155
ASTM E659 je moderniji način testiranja sirove nafte na samozapaljenje od ASTM D2155. Iako su alati za svaku metodu različiti, rezultati su isti.
ASTM D93A: Određivanje tačke paljenja
ASTM D 93A je način da se odredi tačka paljenja nafte i proizvoda od nafte. Ali ne pokriva testove za samozapaljenje.
Tačka paljenja je temperatura na kojoj proizvod na bazi nafte ispušta dovoljno pare da mali plamen može pokrenuti požar i održati ga.
Temperatura tačke paljenja nije ista kao temperatura samozapaljenja. Temperatura samozapaljenja je temperatura na kojoj će supstanca početi da gori sama bez iskre izvana.
Podijelite na…
