Hej og velkommen til denne artikel, hvor jeg vil diskutere et afgørende koncept inden for forbrændingsvidenskab, "Autoignition".
I denne artikel vil jeg dække forskellige aspekter af selvantændelse, herunder definitionen, selvantændelsestemperaturen af ​​forskellige stoffer såsom papir, diesel, ethanol, brint, avgas og mere.
Jeg vil også diskutere forskellen mellem flammepunkt, brandpunkt og selvantændelsestemperatur, og hvordan tryk påvirker selvantændelsestemperaturen.
Ved slutningen af ​​denne artikel vil du have en omfattende forståelse af selvantændelse og dens implikationer. Så lad os komme i gang!
Hvad er selvantændelse?
Den formelle definition er:
Spontan antændelse af noget eller hele brændstof-luftblandingen i forbrændingskammeret i en forbrændingsmotor. Også kendt som spontan forbrænding.
Selvantændelse er, når et stof begynder at brænde af sig selv uden hjælp fra en ekstern kilde. Varmen inde i stoffet får det til at antænde af sig selv.
Hvad er selvantændelsestemperaturen?
Selvantændelsestemperaturen er den laveste temperatur, hvor et stof vil begynde at brænde i en normal atmosfære. Denne temperatur påvirkes af ting som tryk, iltkoncentration og mængden af ​​brændstof til luft. Det er vigtigt at huske, at den temperatur, ved hvilken et stof vil begynde at brænde af sig selv, afhænger af stoffets type og sammensætning.
Selvtænding i forbrændingsmotorer
Forbrændingsmotorer kan selvantænde på grund af kompressionsvarmen alene, eller når denne varme kombineres med brændstofindsprøjtning. Selvantændelse kaldes også selvantændelse, og det kan ske i motorens forbrændingskammer.
Når man arbejder med brændbare materialer, er selvantændelsestemperaturen en nøglefaktor for at finde ud af risikoen for brand eller eksplosion. Det bruges til at finde ud af, hvor sandsynligt det er, at et stof vil antænde af sig selv i en normal atmosfære uden gnist eller flamme udefra.
Video
Tip: Slå billedtekstknappen til, hvis du har brug for det. Vælg "automatisk oversættelse" i indstillingsknappen, hvis du ikke er fortrolig med det engelske sprog. Du skal muligvis først klikke på sproget for videoen, før dit yndlingssprog bliver tilgængeligt til oversættelse.
Selvantændelsestemperatur af forskellige stoffer
Træ:
Temperaturen, hvorved træet begynder at brænde af sig selv, er omkring 482°F (250°C). Ved 700°F (371°C) kan det gå i brand med det samme, men det tager et par minutter mellem 450°F (232°C) og 500°F (260°C).
Ved den mindste varmeflux, der er nødvendig for at starte en direkte flamme, er overfladetemperaturen mellem 300 og 365°C (572 og 689°F).
Avgas (luftfartsbenzin):
Temperaturen, hvor den begynder at brænde af sig selv, er 280°C (536°F). Avgas er en type benzin lavet til flymotorer.
Den har et flammepunkt på -43°C (-45°F). Det er ligesom petroleum, som også har en temperatur på 280°C (536°F), hvorved det kan begynde at brænde af sig selv.
http://large.stanford.edu/courses/2014/ph240/ukropina2
Ethanol:
Selvantændelsestemperaturen for ethanol er 365 °C (689 °F), hvilket er lavere end for diethylether (160 °C eller 320 °F) og højere end for benzin (247-280 °C eller 477-536 °F) ).
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6266291
Brint:
Temperaturen, hvor brint vil begynde at brænde af sig selv, er 535°C (995°F).
https://en.wikipedia.org/wiki/Autoignition_temperature
Ethylenoxid:
Temperaturen, ved hvilken ethylenoxid begynder at brænde af sig selv, er 429°C (804,2°F). Men hvis der er rust, kan det være så lavt som 140°C (284°F).
Ved temperaturer over 51,3°F (10,7°C) er ethylenoxid en farveløs gas, der kan gå i brand af sig selv.
https://www.petrochemistry.eu/wp-content/uploads/2018/01/Guidelines_EO_2013_UK_v6-final.pdf
Diesel:
Selvantændelsespunkt: ca. 210°C.
StĂĄl:
Selvantændelsespunkt: ca. 1315°C (2399°F).
Papir:
Selvantændelsespunkt: Cirka 218 - 248°C.
Når en papirbrand starter, kan varmen i midten nå op til 815°C.
Andre gasser:
- Metan: 580 °C
- Propan: 493 °C
- Ethylen: 425 °C
- Acetylen: 305 °C
- Nafta: 290 °C
- Kulstofdisulfid: 102 °C
Sådan fortæller du forskellene mellem selvantændelse, flammepunkt og brandpunkt
Sammenfattende er flammepunkt, brandpunkt og selvantændelsestemperatur alle relateret til, hvor brændbart et stof er, men hvert udtryk refererer til et andet aspekt af, hvordan stoffet virker, når det udsættes for varme og ild.
Selvantændelse
Selvantændelse er den laveste temperatur, hvor et brændbart materiale vil begynde at brænde af sig selv, uden en gnist eller anden antændelseskilde udefra.
Dette sker, når materialets temperatur når sin selvantændelsestemperatur, hvilket gør det til en brændbar gas, der begynder at brænde af sig selv.
Flammepunkt
Flammepunkt er på den anden side den laveste temperatur, hvor en væske, der kan antænde, afgiver nok damp til at antænde, når den kommer i kontakt med en antændelseskilde.
For hver brandfarlig væske er mængden af ​​damp i luften, der er nødvendig for at holde en brand i gang, forskellig, og flammepunktstemperaturen viser den laveste temperatur, hvor en brændbar væske vil antænde, når den er i nærheden af ​​en antændelseskilde.
Flammepunkt vs selvantændelsespunkt:
Flammepunkt og selvantændelsespunkt er to vigtige måder at måle, hvor let et stof vil antænde.
Begge udtryk refererer til den temperatur, ved hvilken noget kan begynde at brænde, men de taler om forskellige dele af processen.
Flammepunktet er den temperatur, ved hvilken et stof kan antændes fra en ekstern kilde, og selvantændelsespunktet er den temperatur, hvor det vil antænde af sig selv.
Brandpunkt
Brandpunktet er den temperatur, hvor en brændbar væskes damp bliver ved med at brænde, efter at den er blevet antændt.
Den er højere end flammepunktstemperaturen og viser den laveste temperatur, hvor et stof vil blive ved med at brænde, efter at det har brændt.
Expeltec lavede en rigtig flot infografik til visuelt at forklare nogle forskelle:
https://expeltec.com/5-terminology/flash-point-auto-ignition-temperature/
Selvantændelse vs andre processer
Spontan forbrænding er forskellig fra selvantændelse, fordi den ikke behøver en ekstern energikilde for at starte.
Selvantændelsestemperatur er den laveste temperatur, hvor et stof vil antændes i en normal atmosfære uden en gnist udefra.
Selvantændelse og autoeksponering er også forskellige processer. Autoeksponering er, når en brand spreder sig fra en etage til en anden i en bygning med mere end én etage, og selvantændelse er den laveste temperatur, hvor et brændbart materiale vil begynde at brænde af sig selv.
Mål for brændstofmodstand mod selvantændelse
Oktantal
Kort sagt er oktantallet et mål for, hvor godt et brændstof kan modstå detonation og antændelse, og det viser også, hvor godt det kan modstå at starte af sig selv.
Oktantallet er en standardmetode til at måle, hvor hårde brændstoffer som benzin og diesel er for at begynde at brænde af sig selv i gnisttændingsmotorer.
Denne vurdering er baseret på det tryk, ved hvilket brændstoffet vil selvantænde (begynde at brænde af sig selv) i et kontrolleret miljø.
Oktantallet skrives som enten forskningsoktantallet (RON) eller motoroktantallet (MON).
Jo højere oktantal, jo mere modstandsdygtigt er brændstoffet over for selvantændelse, og jo mindre sandsynligt er det, at en SI-motor vil banke eller pinge under kompression.
Selvantændelse og dens egenskaber
I krumtapvinkelgrader er selvtændingsforsinkelsen mængden af ​​tid mellem starten af ​​brændstofindsprøjtning (SOI) og starten af ​​forbrændingen (SOC) (CAD'er).
Det kaldes også ignition delay time (IDT), og det viser, hvor lang tid det tager for en blanding af brændstof og luft at reagere ved en bestemt temperatur og tryk.
Selvantændelsestemperatur
Ethanol kan begynde at brænde ved en temperatur på 685°F (363°C). Det er den temperatur, ved hvilken en blanding af brændstof og luft vil lyse af sig selv uden hjælp fra en ekstern kilde.
En måde at finde ud af selvantændelsestemperaturen er at måle temperaturstigningen mellem slutningen af ​​kompressionsslaget og begyndelsen af ​​selvantændelseshændelsen.
En anden måde er at finde selvantændelsestemperaturerne for 1-propanol og 2-propanol.
Selvantændelse og strålingsvarmeoverførsel
Dette sker, når en brændbar væske opvarmes til over dens antændelsestemperatur, og de dampe, der frigives, selvantænder, når de udsættes for stråling som infrarød stråling fra varme genstande eller ildfaner.
Der er to forskellige former for tænding: styret tænding og selvtænding. Det brændbare materiale har brug for en ekstern varmekilde, som en gnist eller flamme, for at starte en styret tænding.
Selvantændelse behøver på den anden side ikke en ekstern varmekilde. I stedet bruger den materialets egen energi til at starte en brand.
Selvantændelsestemperatur
Et stofs selvantændelsestemperatur er den laveste temperatur, hvor det begynder at brænde. Det er den temperatur, hvor noget kan begynde at brænde af sig selv.
Forstå betydningen af ​​selvantændelsestemperatur
Selvantændelsestemperaturen er et nøglebegreb i videnskaben om forbrænding. Det betyder den laveste temperatur, ved hvilken et stof vil selvantænde og antænde uden en gnist udefra.
Den temperatur, ved hvilken et materiale vil begynde at brænde af sig selv, kan ændre sig afhængigt af ting som, hvad der ellers er i området.
Når det kommer til brændstofblandinger, der kan antænde, er selvantændelsestemperaturen den laveste temperatur, hvor brændstoffet vil antænde af sig selv uden en gnist udefra.
At forstå et stofs selvantændelsestemperatur er vigtigt for brandsikkerheden og for sikker brug og opbevaring af ting, der kan brænde.
Brintgas og selvantændelse
Når brintgas sættes i en motor, ændrer det måden selvantænding fungerer på på en unik måde. Måden den brænder på er påvirket af, at dens selvantændelsestemperatur og varmeledningsevne er højere end brændstoffer som metan.
Brints effekt på selvantændelse
Når brint blandes med andre brændstoffer, fremskynder den højere temperatur, hvorved det selv antænder, forbrændingshastigheden og øger trykket i cylinderen.
Men brug af brint kan også forårsage problemer som sikkerhedsproblemer, for tidlig tænding, bagslag og mindre strøm.
Når visse belastninger påføres motorer med gnisttænding, kan ukontrolleret selvtænding få motoren til at banke.
I motorer, der kan bruge både diesel og brint, kan det at sætte brint i indsugningsmanifolden få diesel til at begynde at brænde af sig selv.
Luftens selvantændelsestemperatur
Luft er ikke brændbar, så den har ikke en temperatur, hvor den begynder at brænde af sig selv. Brændstoffer og kemikalier som butan, koks, brint og petroleum har ofte deres selvantændelsestemperaturer angivet.
Dets selvantændelsestemperatur er den laveste temperatur, hvor et materiale begynder at selvopvarme, hvilket kan føre til brand.
Selvantændelsestryk
Det tryk, hvorved brint vil begynde at brænde, er mellem 3,5 og 7 Mpa (35-70 bar). Spontan antændelse er mere sandsynlig, når det indledende udløsningstryk er højt, og det førende stød er stærkt.
Det nødvendige tryk for at starte en brand afhænger af, hvor meget ilt og helium der er i luften.
Effekt af tryk på selvantændelse
Når trykket stiger, falder temperaturen, ved hvilken en blanding af gasser eller dampe kan begynde at brænde af sig selv.
Dette skyldes, at højere tryk fremskynder reaktionen, hvilket sænker temperaturen, hvorved reaktionen starter.
Hydrogen Onboard Storage
De fleste indbyggede brintlagringssystemer arbejder ved tryk på op til 700 bar. Endnu højere tryk bruges på tankstationer til denne form for opbevaring.
Internt antændte gasser kan tabe varme gennem en stødudladning, der får flammen til at slukke, før hele volumen er i brand. Dette kan forhindre gassen i at selvantænde.
Selvantændelsestest af råolie
Selvantændelsestest udføres på råolie for at finde ud af den laveste temperatur, ved hvilken den spontant vil antændes i normal stuetemperatur.
American Society for Testing and Materials (ASTM) har sat standarder for test af råolies evne til at selvantænde.
ASTM E659: Temperaturer, ved hvilke et stof begynder at brænde af sig selv
ASTM E659 er standardtesten, der bruges til at se, om råolie vil brænde af sig selv. Denne testmetode viser, hvordan man finder selvantændelsestemperaturerne for varm flamme og kølig flamme for et flydende kemikalie i luft ved atmosfærisk tryk i en ensartet opvarmet beholder.
Resultaterne af denne test viser, hvad den laveste temperatur er, ved hvilken råolie normalt vil antændes.
Sammenligning af ASTM E659 og ASTM D2155
ASTM E659 er en mere opdateret måde at teste råolie for selvantændelse end ASTM D2155. Selvom værktøjerne til hver metode er forskellige, er resultaterne de samme.
ASTM D93A: Flammepunktsbestemmelse
ASTM D 93A er en måde at finde ud af flammepunktet for petroleum og produkter fremstillet af petroleum. Men det dækker ikke tests for selvantændelse.
Flammepunktet er den temperatur, ved hvilken et petroleumsbaseret produkt afgiver nok damp til, at en lille flamme kan starte en brand og holde den i gang.
Flammepunktstemperaturen er ikke den samme som selvantændelsestemperaturen. Selvantændelsestemperaturen er den temperatur, hvor et stof vil begynde at brænde af sig selv uden en gnist udefra.
Del på…
