Tere ja tere tulemast sellesse artiklisse, kus käsitlen põlemisteaduse valdkonna olulist kontseptsiooni "Isesüüde".
Selles artiklis käsitlen isesüttimise erinevaid aspekte, sealhulgas erinevate ainete (nt paberi, diislikütuse, etanooli, vesiniku, avgaasi ja muu) määratlust, isesüttimistemperatuuri.
Samuti käsitlen leekpunkti, tulepunkti ja isesüttimistemperatuuri erinevust ning seda, kuidas rõhk mõjutab isesüttimistemperatuuri.
Selle artikli lõpuks on teil täielik arusaam isesüttimisest ja selle tagajärgedest. Niisiis, alustame!
Mis on isesüttimine?
Ametlik määratlus on järgmine:
Osa või kogu kütuse-õhu segu isesüttimine sisepõlemismootori põlemiskambris. Tuntud ka kui isesüttimine.
Isesüttimine on siis, kui aine hakkab ise põlema ilma välise allika abita. Aine sees olev kuumus paneb selle iseenesest põlema.
Mis on isesüttimistemperatuur?
Isesüttimistemperatuur on madalaim temperatuur, mille juures aine hakkab normaalses atmosfääris põlema. Seda temperatuuri mõjutavad sellised asjad nagu rõhk, hapniku kontsentratsioon ja õhu kütuse hulk. Oluline on meeles pidada, et temperatuur, mille juures aine ise põlema hakkab, sõltub aine tüübist ja koostisest.
Isesüttimine sisepõlemismootorites
Sisepõlemismootorid võivad isesüttida ainult kompressioonisoojuse tõttu või siis, kui see soojus kombineeritakse kütuse sissepritsega. Isesüttimist nimetatakse ka isesüttimiseks ja see võib juhtuda mootori põlemiskambris.
Tuleohtlike materjalidega töötamisel on tule- või plahvatusohu väljaselgitamisel võtmetegur isesüttimistemperatuur. Seda kasutatakse selleks, et välja selgitada, kui tõenäoline on, et aine süttib tavalises atmosfääris iseseisvalt, ilma sädeme või leekita väljastpoolt.
Video
Nõuanne. Lülitage subtiitrite nupp sisse, kui seda vajate. Kui te ei tunne inglise keelt, valige seadete nupust "automaattõlge". Võimalik, et peate esmalt klõpsama video keelel, enne kui teie lemmikkeel muutub tõlkimiseks kättesaadavaks.
Erinevate ainete isesüttimistemperatuur
Puit:
Temperatuur, mille juures puit hakkab ise põlema, on umbes 482 °F (250 °C). Temperatuuril 700 °F (371 °C) võib see süttida kohe, kuid temperatuurivahemikus 450 °F (232 °C) kuni 500 °F (260 °C) kulub selleks mõni minut.
Otsese leegi käivitamiseks vajaliku minimaalse soojusvoo korral on pinnatemperatuur vahemikus 300–365 °C (572–689 °F).
Avgas (lennukibensiin):
Temperatuur, mille juures see ise põlema hakkab, on 280 °C (536 °F). Avgas on teatud tüüpi bensiin, mis on valmistatud lennukimootoritele.
Selle leekpunkt on -43°C (-45°F). See on nagu petrooleum, mille temperatuur on samuti 280 °C (536 °F), mille juures see võib hakata ise põlema.
http://large.stanford.edu/courses/2014/ph240/ukropina2
Etanool:
Etanooli isesüttimistemperatuur on 365 °C (689 °F), mis on madalam kui dietüüleetri oma (160 °C või 320 °F) ja kõrgem kui bensiinil (247–280 °C või 477–536 °F). ).
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6266291
Vesinik:
Temperatuur, mille juures vesinik hakkab ise põlema, on 535 °C (995 °F).
https://en.wikipedia.org/wiki/Autoignition_temperature
Etüleenoksiid:
Temperatuur, mille juures etüleenoksiid ise põlema hakkab, on 429 °C (804,2 °F). Kui aga on roostet, võib see olla kuni 140 °C (284 °F).
Temperatuuril üle 51,3 °F (10,7 °C) on etüleenoksiid värvitu gaas, mis võib iseenesest süttida.
https://www.petrochemistry.eu/wp-content/uploads/2018/01/Guidelines_EO_2013_UK_v6-final.pdf
Diisel:
Isesüttimispunkt: ligikaudu 210°C.
Teras:
Isesüttimispunkt: ligikaudu 1315°C (2399°F).
Paber:
Isesüttimispunkt: Ligikaudu 218 - 248°C.
Kui paberipõleng algab, võib kuumus keskuses ulatuda kuni 815 °C-ni.
Muud gaasid:
- Metaan: 580 °C
- Propaan: 493 °C
- Etüleen: 425 °C
- Atsetüleen: 305 °C
- Tööstusbensiin: 290 °C
- Süsinikdisulfiid: 102 °C
Kuidas teha vahet isesüttimise, leekpunkti ja tulepunkti vahel
Kokkuvõttes on leekpunkt, tulepunkt ja isesüttimistemperatuur seotud aine tuleohtlikkusega, kuid iga termin viitab erinevale aspektile, kuidas aine kuumuse ja tulega kokkupuutel toimib.
Isesüttimine
Isesüttimine on madalaim temperatuur, mille juures süttiv materjal hakkab ise põlema, ilma sädeme või muu väljastpoolt süttiva allikata.
See juhtub siis, kui materjali temperatuur saavutab isesüttimistemperatuuri, muutes selle kergestisüttivaks gaasiks, mis hakkab ise põlema.
Leekpunkt
Leekpunkt seevastu on madalaim temperatuur, mille juures süttida võiv vedelik eraldab süüteallikaga kokkupuutel süttimiseks piisavalt auru.
Iga tuleohtliku vedeliku puhul on tulekahju hoidmiseks vajalik auru hulk õhus erinev ja leekpunkti temperatuur näitab madalaimat temperatuuri, mille juures süttiv vedelik süttib, kui see on süüteallika läheduses.
Leekpunkt vs isesüttimispunkt:
Leekpunkt ja isesüttimispunkt on kaks olulist viisi, kuidas mõõta, kui kergesti aine süttib.
Mõlemad terminid viitavad temperatuurile, mille juures miski võib põlema hakata, kuid räägivad protsessi erinevatest osadest.
Leekpunkt on temperatuur, mille juures aine võib süttida välisallikast, ja isesüttimispunkt on temperatuur, mille juures see süttib iseseisvalt.
Tulekahjupunkt
Põlemispunkt on temperatuur, mille juures süttiva vedeliku aur põleb pärast selle süütamist.
See on leekpunkti temperatuurist kõrgem ja näitab madalaimat temperatuuri, mille juures aine põleb pärast süttimist.
Expeltec tegi mõne erinevuse visuaalseks selgitamiseks tõeliselt kena infograafika:
https://expeltec.com/5-terminology/flash-point-auto-ignition-temperature/
Isesüttimine vs muud protsessid
Isesüttimine erineb isesüttimisest, kuna see ei vaja käivitamiseks välist energiaallikat.
Isesüttimistemperatuur on madalaim temperatuur, mille juures aine süttib normaalses atmosfääris ilma väljastpoolt tuleva sädemeta.
Isesüttimine ja automaatne kokkupuude on samuti erinevad protsessid. Automaatne kokkupuude on see, kui tuli levib rohkem kui ühekorruselises hoones ühelt korruselt teisele ja isesüttimine on madalaim temperatuur, mille juures süttiv materjal hakkab ise põlema.
Kütuse isesüttimiskindluse meetmed
Oktaanarv
Lühidalt öeldes näitab oktaanarv, kui hästi kütus suudab vastu pidada detonatsioonile ja eelsüttimisele, ning näitab ka seda, kui hästi see suudab iseseisvalt käivituda.
Oktaanarv on standardmeetod, mille abil saab mõõta, kui kõvasti hakkavad ottomootorites kütused, nagu bensiin ja diislikütus, iseseisvalt põlema.
See hinnang põhineb rõhul, mille juures kütus kontrollitud keskkonnas isesüttib (hakkab ise põlema).
Oktaanarvuks kirjutatakse kas uuritav oktaanarv (RON) või mootori oktaanarv (MON).
Mida kõrgem on oktaanarv, seda vastupidavam on kütus isesüttimisele ja seda vähem on tõenäoline, et SI-mootor kokkusurumisel koputab või pigistab.
Isesüttimine ja selle omadused
Vända nurga kraadides on isesüttimise viivitus aeg kütuse sissepritse (SOI) ja põlemise alguse (SOC) (CAD) vahel.
Seda nimetatakse ka süüte viivitusajaks (IDT) ja see näitab, kui kaua kulub kütuse ja õhu segu reageerimiseks teatud temperatuuril ja rõhul.
Isesüttimistemperatuur
Etanool võib hakata põlema temperatuuril 685 °F (363 °C). See on temperatuur, mille juures kütuse ja õhu segu süttib iseseisvalt ilma välise allika abita.
Üks viis isesüttimistemperatuuri väljaselgitamiseks on mõõta temperatuuri tõusu survetakti lõpu ja isesüttimise sündmuse alguse vahel.
Teine võimalus on leida 1-propanooli ja 2-propanooli isesüttimistemperatuurid.
Isesüttimine ja kiirgussoojusülekanne
See juhtub siis, kui tuleohtlikku vedelikku kuumutatakse üle selle süttimistemperatuuri ja eralduvad aurud süttivad isesüttimisel, kui nad puutuvad kokku kiirgusega, näiteks kuumade objektide infrapunakiirgusega või tulesambaga.
Süüteid on kahte erinevat tüüpi: juhitav süüde ja isesüüde. Tuleohtlik materjal vajab süüte käivitamiseks välist soojusallikat, näiteks sädet või leeki.
Isesüttimine seevastu ei vaja välist soojusallikat. Selle asemel kasutab see tulekahju süütamiseks materjali enda energiat.
Isesüttimistemperatuur
Aine isesüttimistemperatuur on madalaim temperatuur, mille juures see põlema hakkab. See on temperatuur, mille juures midagi võib hakata ise põlema.
Isesüttimistemperatuuri tähtsuse mõistmine
Isesüttimistemperatuur on põlemisteaduse võtmemõiste. See tähendab madalaimat temperatuuri, mille juures aine isesüttib ja süttib ilma väljastpoolt tuleva sädemeta.
Temperatuur, mille juures materjal hakkab ise põlema, võib muutuda olenevalt asjadest, näiteks sellest, mis piirkonnas veel on.
Mis puutub süttida võivatesse kütusesegudesse, siis isesüttimistemperatuur on madalaim temperatuur, mille juures kütus süttib iseseisvalt ilma väljastpoolt tuleva sädemeta.
Aine isesüttimistemperatuuri mõistmine on oluline tuleohutuse tagamiseks ning süttida võivate asjade ohutuks kasutamiseks ja hoidmiseks.
Vesinikgaas ja isesüttimine
Kui mootorisse pannakse gaasiline vesinik, muudab see ainulaadsel viisil isesüttimise toimimist. Põlemisviisi mõjutab asjaolu, et selle isesüttimistemperatuur ja soojusjuhtivus on kõrgemad kui sellistel kütustel nagu metaan.
Vesiniku mõju isesüttimisele
Vesiniku segamisel teiste kütustega kiirendab kõrgem temperatuur, mille juures see iseenesest süttib, põlemiskiirust ja tõstab rõhku silindris.
Kuid vesiniku kasutamine võib põhjustada ka selliseid probleeme nagu ohutusprobleemid, enneaegne süttimine, tagasilöök ja vähem võimsust.
Kui sädesüütega mootoritele pannakse teatud koormus, võib kontrollimatu isesüttimine põhjustada mootori koputamist.
Mootorite puhul, mis võivad kasutada nii diislikütust kui ka vesinikku, võib vesiniku sisselaskekollektorisse panemine põhjustada diislikütuse iseenesliku põlemise.
Õhu isesüttimistemperatuur
Õhk ei ole süttiv, seega ei ole sellel temperatuuri, mille juures see ise põlema hakkab. Kütuste ja kemikaalide, nagu butaan, koks, vesinik ja nafta, isesüttimistemperatuurid on sageli antud.
Selle isesüttimistemperatuur on madalaim temperatuur, mille juures materjal hakkab ise kuumenema, mis võib põhjustada tulekahju.
Isesüttimisrõhk
Rõhk, mille juures vesinik hakkab põlema, on vahemikus 3,5–7 Mpa (35–70 baari). Isesüttimine on tõenäolisem, kui esialgne vabastusrõhk on kõrge ja juhtiv šokk on tugev.
Tulekahju süttimiseks vajalik rõhk sõltub sellest, kui palju hapnikku ja heeliumi õhus on.
Surve mõju isesüttimisele
Rõhu tõustes langeb temperatuur, mille juures gaaside või aurude segu võib hakata ise põlema.
Seda seetõttu, et kõrgem rõhk kiirendab reaktsiooni, mis langetab reaktsiooni alguse temperatuuri.
Vesiniku pardahoidla
Enamik pardal olevaid vesinikusalvestussüsteeme töötab rõhul kuni 700 baari. Tanklates kasutatakse seda tüüpi ladustamiseks veelgi kõrgemat rõhku.
Sisemiselt süttinud gaasid võivad lööklahenduse tõttu soojust kaotada, mille tõttu leek kustub enne, kui kogu ruumala süttib. See võib takistada gaasi enda süttimist.
Toornafta isesüttimise testimine
Isesüttimiskatse tehakse toornafta puhul, et selgitada välja madalaim temperatuur, mille juures see normaalsel toatemperatuuril spontaanselt süttib.
American Society for Testing and Materials (ASTM) on kehtestanud standardid toornafta isesüttimisvõime testimiseks.
ASTM E659: temperatuurid, mille juures aine hakkab ise põlema
ASTM E659 on standardkatse, mida kasutatakse selleks, et näha, kas toornafta süttib iseenesest. See katsemeetod näitab, kuidas leida õhus oleva vedela kemikaali kuuma leegi ja jaheda leegi isesüttimistemperatuuri atmosfäärirõhul ühtlaselt kuumutatud anumas.
Selle katse tulemused näitavad, milline on madalaim temperatuur, mille juures toornafta tavaliselt süttib.
ASTM E659 ja ASTM D2155 võrdlus
ASTM E659 on ajakohasem viis toornafta isesüttimise testimiseks kui ASTM D2155. Kuigi iga meetodi tööriistad on erinevad, on tulemused samad.
ASTM D93A: Leekpunkti määramine
ASTM D 93A on viis nafta ja naftast valmistatud toodete leekpunkti väljaselgitamiseks. Kuid see ei hõlma isesüttimise katseid.
Leekpunkt on temperatuur, mille juures naftapõhine toode eraldab piisavalt auru, et väike leek süttib ja süttib.
Leekpunkti temperatuur ei ole sama, mis isesüttimistemperatuur. Isesüttimistemperatuur on temperatuur, mille juures aine hakkab ise põlema ilma väljastpoolt tuleva sädemeta.
Jaga…
