Sveiki ir sveiki atvykę į šį straipsnį, kuriame aptarsiu esminę degimo mokslo srities koncepciją „Savidegis“.
Šiame straipsnyje apžvelgsiu įvairius savaiminio užsidegimo aspektus, įskaitant apibrėžimą, skirtingų medžiagų, tokių kaip popierius, dyzelinas, etanolis, vandenilis, vid.
Taip pat aptarsiu skirtumą tarp pliūpsnio, ugnies taško ir savaiminio užsidegimo temperatūros ir kaip slėgis veikia savaiminio užsidegimo temperatūrą.
Šio straipsnio pabaigoje išsamiai suprasite savaiminį užsidegimą ir jo pasekmes. Taigi, pradėkime!
Kas yra savaiminis užsidegimas?
Formalus apibrėžimas yra toks:
Savaiminis viso kuro ir oro mišinio užsidegimas vidaus degimo variklio degimo kameroje. Taip pat žinomas kaip savaiminis užsidegimas.
Savaiminis užsidegimas yra tada, kai medžiaga pradeda degti pati, be jokios pašalinio šaltinio pagalbos. Dėl šilumos medžiagos viduje ji užsidega savaime.
Kas yra savaiminio užsidegimo temperatūra?
Savaiminio užsidegimo temperatūra yra žemiausia temperatūra, kuriai esant medžiaga pradės degti įprastoje atmosferoje. Šiai temperatūrai įtakos turi tokie dalykai kaip slėgis, deguonies koncentracija ir degalų kiekis ore. Svarbu atsiminti, kad temperatūra, kurioje medžiaga pradės degti pati, priklauso nuo medžiagos tipo ir sudėties.
Savaiminis užsidegimas vidaus degimo varikliuose
Vidaus degimo varikliai gali užsidegti vien dėl suspaudimo šilumos arba kai ši šiluma derinama su degalų įpurškimu. Savaiminis užsidegimas dar vadinamas savaiminiu užsidegimu, jis gali įvykti variklio degimo kameroje.
Dirbant su degiomis medžiagomis, savaiminio užsidegimo temperatūra yra pagrindinis veiksnys nustatant gaisro ar sprogimo riziką. Jis naudojamas norint išsiaiškinti, kokia tikimybė, kad medžiaga užsidegs savaime įprastoje atmosferoje, be kibirkšties ar liepsnos iš išorės.
Vaizdo įrašas
Patarimas: jei reikia, įjunkite antraštės mygtuką. Jei nesate susipažinę su anglų kalba, nustatymų mygtuke pasirinkite „automatinis vertimas“. Gali tekti pirmiausia spustelėti vaizdo įrašo kalbą, kad jūsų mėgstamiausia kalba taptų prieinama versti.
Įvairių medžiagų savaiminio užsidegimo temperatūra
Mediena:
Temperatūra, kurioje mediena pradeda degti savaime, yra apie 482 ° F (250 ° C). Esant 700 °F (371 °C) temperatūrai, jis gali užsidegti iš karto, bet užtrunka kelias minutes nuo 450 °F (232 °C) iki 500 °F (260 °C).
Esant minimaliam šilumos srautui, kurio reikia tiesioginei liepsnai įjungti, paviršiaus temperatūra yra nuo 300 iki 365 °C (572–689 °F).
Avgas (aviacinis benzinas):
Temperatūra, kurioje jis pradeda degti savaime, yra 280 °C (536 °F). Avgas yra benzino rūšis, skirta lėktuvų varikliams.
Jo pliūpsnio temperatūra yra -43 °C (-45 °F). Jis panašus į žibalą, kurio temperatūra taip pat yra 280 °C (536 °F), kurioje jis gali pradėti degti pats.
http://large.stanford.edu/courses/2014/ph240/ukropina2
Etanolis:
Etanolio savaiminio užsidegimo temperatūra yra 365 °C (689 °F), kuri yra žemesnė nei dietilo eterio (160 °C arba 320 °F) ir aukštesnė nei benzino (247–280 °C arba 477–536 °F). ).
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6266291
Vandenilis:
Temperatūra, kurioje vandenilis pradės degti savaime, yra 535 °C (995 °F).
https://en.wikipedia.org/wiki/Autoignition_temperature
Etileno oksidas:
Temperatūra, kurioje etileno oksidas pradeda degti pats, yra 429 °C (804,2 °F). Bet jei yra rūdžių, ji gali būti net 140 °C (284 °F).
Esant aukštesnei nei 51,3 °F (10,7 °C) temperatūrai, etileno oksidas yra bespalvės dujos, kurios pačios gali užsidegti.
https://www.petrochemistry.eu/wp-content/uploads/2018/01/Guidelines_EO_2013_UK_v6-final.pdf
Dyzelinas:
Savaiminio užsidegimo taškas: maždaug 210°C.
Plienas:
Savaiminio užsidegimo taškas: maždaug 1315°C (2399°F).
Popierius:
Savaiminio užsidegimo taškas: apytiksliai 218 - 248°C.
Kai tik užsidega popierinis gaisras, karštis centre gali siekti iki 815°C.
Kitos dujos:
- Metanas: 580 °C
- Propanas: 493 °C
- Etilenas: 425 °C
- Acetilenas: 305 °C
- Pirminis benzinas: 290 °C
- Anglies disulfidas: 102 °C
Kaip atskirti savaiminio užsidegimo, pliūpsnio ir ugnies taško skirtumus
Apibendrinant galima pasakyti, kad pliūpsnio temperatūra, ugnies taškas ir savaiminio užsiliepsnojimo temperatūra yra susiję su medžiagos degumu, tačiau kiekvienas terminas reiškia skirtingą medžiagos veikimo, kai ji veikia karščio ir ugnies, aspektą.
Savaiminis užsidegimas
Savaiminis užsidegimas – žemiausia temperatūra, kuriai esant degi medžiaga pradės degti pati, be kibirkšties ar kito uždegimo šaltinio iš išorės.
Tai atsitinka, kai medžiagos temperatūra pasiekia savaiminio užsidegimo temperatūrą, paverčiant ją degiomis dujomis, kurios pradeda degti savaime.
Pliūpsnio taškas
Kita vertus, pliūpsnio temperatūra yra žemiausia temperatūra, kurioje skystis, galintis užsidegti, išskiria pakankamai garų, kad užsidegtų, kai liečiasi su uždegimo šaltiniu.
Kiekvieno degiojo skysčio garų kiekis ore, kurio reikia ugniai palaikyti, yra skirtingas, o pliūpsnio temperatūra rodo žemiausią temperatūrą, kuriai esant degus skystis užsilieps, kai jis yra šalia uždegimo šaltinio.
Pliūpsnio taškas prieš savaiminio užsidegimo tašką:
Pliūpsnio temperatūra ir savaiminio užsidegimo taškas yra du svarbūs būdai, kaip išmatuoti, kaip lengvai užsilieps medžiaga.
Abu terminai nurodo temperatūrą, kurioje kažkas gali pradėti degti, tačiau jie kalba apie skirtingas proceso dalis.
Pliūpsnio temperatūra yra temperatūra, kuriai esant medžiaga gali užsidegti iš išorinio šaltinio, o savaiminio užsidegimo taškas yra temperatūra, kurioje ji užsidegs pati.
Ugnies taškas
Ugnies taškas yra temperatūra, kurioje degių skysčio garai toliau dega po to, kai jis buvo padegtas.
Ji yra aukštesnė už pliūpsnio temperatūrą ir rodo žemiausią temperatūrą, kuriai esant medžiaga toliau degs užsiliepsnojus.
„Expeltec“ sukūrė tikrai gražią infografiką, kad vizualiai paaiškintų kai kuriuos skirtumus:
https://expeltec.com/5-terminology/flash-point-auto-ignition-temperature/
Savaiminis užsidegimas prieš kitus procesus
Savaiminis užsidegimas skiriasi nuo savaiminio užsidegimo, nes jam pradėti nereikia išorinio energijos šaltinio.
Savaiminio užsiliepsnojimo temperatūra yra žemiausia temperatūra, kuriai esant medžiaga užsidegs normalioje atmosferoje be kibirkšties iš išorės.
Savaiminis užsidegimas ir ekspozicija taip pat yra skirtingi procesai. Autoekspozicija yra tada, kai gaisras plinta iš vieno aukšto į kitą pastate, kuriame yra daugiau nei vienas aukštas, o savaiminis užsidegimas yra žemiausia temperatūra, kuriai esant degi medžiaga pradės degti pati.
Degalų atsparumo savaiminiam užsidegimui priemonės
Oktaninis skaičius
Trumpai tariant, oktaninis skaičius yra matas, nurodantis, kaip degalai gali atsispirti detonacijai ir išankstiniam užsidegimui, taip pat parodo, kaip gerai jis gali atsispirti savaime.
Oktaninis skaičius yra standartinis būdas išmatuoti, kaip kibirkštinio uždegimo varikliuose pradeda degti degalai, tokie kaip benzinas ir dyzelinas.
Šis įvertinimas pagrįstas slėgiu, kuriam esant degalai automatiškai užsidegs (pradės savaime degti) kontroliuojamoje aplinkoje.
Oktaninis skaičius rašomas kaip tiriamasis oktaninis skaičius (RON) arba variklio oktaninis skaičius (MON).
Kuo aukštesnis oktaninis skaičius, tuo degalai atsparesni savaiminiam užsidegimui ir mažesnė tikimybė, kad suspaudimo metu SI variklis tranks arba skambės.
Savaiminis užsidegimas ir jo charakteristikos
Švaistiklio kampo laipsniais savaiminio užsidegimo delsa yra laikas nuo degalų įpurškimo (SOI) pradžios iki degimo pradžios (SOC) (CAD).
Jis taip pat vadinamas uždegimo delsos laiku (IDT) ir parodo, kiek laiko reikia, kad degalų ir oro mišinys sureaguotų esant tam tikrai temperatūrai ir slėgiui.
Savaiminio užsidegimo temperatūra
Etanolis gali pradėti degti esant 685 °F (363 °C) temperatūrai. Tai temperatūra, kurioje kuro ir oro mišinys užsidegs savaime, be jokios išorinio šaltinio pagalbos.
Vienas iš būdų išsiaiškinti savaiminio užsidegimo temperatūrą yra išmatuoti temperatūros kilimą nuo suspaudimo takto pabaigos iki savaiminio užsidegimo įvykio pradžios.
Kitas būdas yra rasti 1-propanolio ir 2-propanolio savaiminio užsidegimo temperatūras.
Savaiminis užsidegimas ir spinduliuotės šilumos perdavimas
Taip atsitinka, kai degus skystis įkaista virš jo užsiliepsnojimo temperatūros, o išsiskiriantys garai užsiliepsnoja, kai juos veikia spinduliuotė, pvz., infraraudonoji spinduliuotė iš karštų objektų ar ugnies stulpelių.
Yra du skirtingi uždegimo tipai: valdomasis uždegimas ir savaiminis uždegimas. Degiajai medžiagai reikalingas išorinis šilumos šaltinis, pvz., kibirkštis ar liepsna, kad būtų paleistas bandomasis uždegimas.
Kita vertus, savaiminiam užsidegimui nereikia išorinio šilumos šaltinio. Vietoj to, jis naudoja pačios medžiagos energiją, kad užsidegtų.
Savaiminio užsidegimo temperatūra
Medžiagos savaiminio užsidegimo temperatūra yra žemiausia temperatūra, kurioje ji pradeda degti. Tai temperatūra, kurioje kažkas gali pradėti degti savaime.
Savaiminio užsidegimo temperatūros svarbos supratimas
Savaiminio užsidegimo temperatūra yra pagrindinė degimo mokslo sąvoka. Tai reiškia žemiausią temperatūrą, kuriai esant medžiaga savaime užsidegs ir užsidegs be kibirkšties iš išorės.
Temperatūra, kurioje medžiaga pradės degti pati, gali keistis priklausomai nuo dalykų, pavyzdžiui, kas dar yra šioje srityje.
Kalbant apie kuro mišinius, kurie gali užsidegti, savaiminio užsidegimo temperatūra yra žemiausia temperatūra, kuriai esant kuras užsidegs savaime, be kibirkšties iš išorės.
Medžiagos savaiminio užsidegimo temperatūros supratimas yra svarbus priešgaisrinei saugai ir saugiam daiktų, kurie gali užsidegti, naudojimui bei laikymui.
Vandenilio dujos ir savaiminis užsidegimas
Kai į variklį įpilama vandenilio dujų, savaiminio užsidegimo veikimo būdas pakeičiamas unikaliu būdu. Degimo būdui turi įtakos tai, kad jo savaiminio užsidegimo temperatūra ir šilumos laidumas yra aukštesni nei kuro, pvz., metano.
Vandenilio poveikis savaiminiam užsidegimui
Kai vandenilis maišomas su kitais degalais, aukštesnė temperatūra, kuriai esant jis pats užsiliepsnoja, pagreitina degimo greitį ir padidina slėgį cilindre.
Tačiau naudojant vandenilį taip pat gali kilti problemų, tokių kaip saugos problemos, priešlaikinis užsidegimas, atbulinis uždegimas ir mažesnė galia.
Kai tam tikros apkrovos apkraunamos variklius su kibirkštiniu uždegimu, dėl nekontroliuojamo savaiminio užsidegimo variklis gali belstis.
Varikliuose, kurie gali naudoti ir dyzelinį kurą, ir vandenilį, į įsiurbimo kolektorių įpylus vandenilio, dyzelinis kuras gali pradėti degti savaime.
Oro savaiminio užsidegimo temperatūra
Oras nedegus, todėl neturi temperatūros, kuriai esant jis pats pradėtų degti. Kuro ir cheminių medžiagų, tokių kaip butanas, koksas, vandenilis ir nafta, savaiminio užsidegimo temperatūra dažnai nurodoma.
Jo savaiminio užsidegimo temperatūra yra žemiausia temperatūra, kuriai esant medžiaga pradeda savaime kaisti, o tai gali sukelti gaisrą.
Savaiminio užsidegimo slėgis
Slėgis, kuriam esant vandenilis pradės degti, yra nuo 3,5 iki 7 Mpa (35-70 barų). Savaiminio užsidegimo tikimybė yra didesnė, kai pradinis atleidimo slėgis yra didelis, o pagrindinis smūgis yra stiprus.
Slėgis, reikalingas gaisrui kilti, priklauso nuo to, kiek ore yra deguonies ir helio.
Slėgio įtaka savaiminiam užsidegimui
Didėjant slėgiui, mažėja temperatūra, kuriai esant dujų ar garų mišinys gali pradėti degti pats.
Taip yra todėl, kad didesnis slėgis pagreitina reakciją, o tai sumažina temperatūrą, kurioje prasideda reakcija.
Vandenilio talpykla laive
Dauguma laive esančių vandenilio saugojimo sistemų veikia esant iki 700 barų slėgiui. Degalinėse tokio tipo sandėliavimui naudojamas dar didesnis slėgis.
Viduje užsiliepsnojančios dujos gali prarasti šilumą dėl smūginio išlydžio, dėl kurio liepsna užgęsta, kol neuždega visas tūris. Tai gali sustabdyti dujų užsidegimą.
Žalios naftos savaiminio užsidegimo bandymas
Savaiminio užsidegimo bandymas atliekamas su žalios naftos, siekiant išsiaiškinti žemiausią temperatūrą, kuriai esant ji savaime užsidegs normalioje kambario temperatūroje.
Amerikos bandymų ir medžiagų draugija (ASTM) nustatė žalios naftos gebėjimo savaime užsidegti testavimo standartus.
ASTM E659: Temperatūra, kuriai esant medžiaga pradeda pati degti
ASTM E659 yra standartinis testas, naudojamas siekiant nustatyti, ar žalia nafta užsidegs pati. Šis bandymo metodas parodo, kaip nustatyti skystos cheminės medžiagos karštos liepsnos ir šaltos liepsnos savaiminio užsidegimo temperatūras ore esant atmosferos slėgiui tolygiai šildomame inde.
Šio bandymo rezultatai parodo, kokia yra žemiausia temperatūra, kuriai esant žalia nafta paprastai užsidega.
Lyginant ASTM E659 ir ASTM D2155
ASTM E659 yra naujesnis būdas patikrinti žalios naftos savaiminį užsidegimą nei ASTM D2155. Nors kiekvieno metodo įrankiai yra skirtingi, rezultatai yra tokie patys.
ASTM D93A: pliūpsnio taško nustatymas
ASTM D 93A yra būdas išsiaiškinti naftos ir iš naftos pagamintų produktų pliūpsnio temperatūrą. Tačiau tai neapima savaiminio užsidegimo bandymų.
Pliūpsnio temperatūra yra temperatūra, kuriai esant naftos produktas išskiria pakankamai garų, kad nedidelė liepsna užsidegtų ir tęstųsi.
Pliūpsnio temperatūra nėra tokia pati kaip savaiminio užsidegimo temperatūra. Savaiminio užsidegimo temperatūra yra temperatūra, kuriai esant medžiaga pradės degti pati be kibirkšties iš išorės.
Pasidalinti…
