Dobrý deň, vitajte pri tomto článku, kde budem diskutovať o zásadnom koncepte v oblasti vedy o spaľovaní, "Samovznietenie".
V tomto článku sa budem venovať rôznym aspektom samovznietenia, vrátane definície, teploty samovznietenia rôznych látok, ako je papier, nafta, etanol, vodík, plyn a ďalšie.
Budem tiež diskutovať o rozdieloch medzi bodom vzplanutia, bodom vzplanutia a teplotou samovznietenia a ako tlak ovplyvňuje teplotu samovznietenia.
Na konci tohto článku budete mať komplexné pochopenie samovznietenia a jeho dôsledkov. Takže, začnime!
Čo je samovznietenie?
Formálna definícia je:
Spontánne zapálenie časti alebo celej zmesi paliva a vzduchu v spaľovacej komore spaľovacieho motora. Tiež známe ako spontánne horenie.
Samovznietenie je, keď látka začne horieť sama od seba, bez akejkoľvek pomoci z vonkajšieho zdroja. Teplo vo vnútri látky spôsobí, že sa sama vznieti.
Aká je teplota samovznietenia?
Teplota samovznietenia je najnižšia teplota, pri ktorej látka začne horieť v normálnej atmosfére. Táto teplota je ovplyvnená vecami, ako je tlak, koncentrácia kyslíka a množstvo paliva do vzduchu. Je dôležité si uvedomiť, že teplota, pri ktorej látka začne horieť, závisí od typu a zloženia látky.
Samovznietenie v spaľovacích motoroch
Spaľovacie motory sa môžu samovznietiť v dôsledku samotného kompresného tepla alebo keď sa toto teplo kombinuje so vstrekovaním paliva. Samovznietenie sa nazýva aj samovznietenie a môže k nemu dôjsť v spaľovacej komore motora.
Pri práci s horľavými materiálmi je teplota samovznietenia kľúčovým faktorom pri zisťovaní rizika požiaru alebo výbuchu. Používa sa na zistenie, aká je pravdepodobnosť, že sa látka v bežnej atmosfére sama vznieti, bez iskry alebo plameňa zvonku.
Video
Tip: Ak potrebujete, zapnite tlačidlo titulkov. Ak nie ste oboznámení s anglickým jazykom, vyberte v tlačidle nastavení „automatický preklad“. Možno budete musieť najskôr kliknúť na jazyk videa, až potom bude váš obľúbený jazyk dostupný na preklad.
Teplota samovznietenia rôznych látok
Drevo:
Teplota, pri ktorej drevo začne samo horieť, je asi 250 °C. Pri 700 °F (371 °C) sa môže okamžite vznietiť, ale trvá to niekoľko minút medzi 450 °F (232 °C) a 500 °F (260 °C).
Pri minimálnom tepelnom toku potrebnom na spustenie priameho plameňa je povrchová teplota medzi 300 a 365 °C (572 a 689 °F).
Avgas (letecký benzín):
Teplota, pri ktorej začne horieť, je 280 °C (536 °F). Avgas je typ benzínu vyrobený pre letecké motory.
Má bod vzplanutia -43°C (-45°F). Je to ako petrolej, ktorý má tiež teplotu 280 °C (536 °F), pri ktorej môže začať sám horieť.
http://large.stanford.edu/courses/2014/ph240/ukropina2
Etanol:
Teplota samovznietenia etanolu je 365 °C (689 °F), čo je nižšia ako teplota dietyléteru (160 °C alebo 320 °F) a vyššia ako teplota benzínu (247-280 °C alebo 477-536 °F ).
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6266291
vodík:
Teplota, pri ktorej vodík začne sám horieť, je 535 °C (995 °F).
https://en.wikipedia.org/wiki/Autoignition_temperature
Etylénoxid:
Teplota, pri ktorej začne etylénoxid horieť, je 429 °C (804,2 °F). Ale ak je tam hrdza, môže byť až 140 °C (284 °F).
Pri teplotách nad 51,3 °F (10,7 °C) je etylénoxid bezfarebný plyn, ktorý sa môže sám vznietiť.
https://www.petrochemistry.eu/wp-content/uploads/2018/01/Guidelines_EO_2013_UK_v6-final.pdf
Diesel:
Bod samovznietenia: približne 210°C.
Oceľ:
Bod samovznietenia: približne 1315°C (2399°F).
Papier:
Bod samovznietenia: Približne 218 - 248°C.
Po spustení ohňa papiera môže teplota v strede dosiahnuť až 815 °C.
Iné plyny:
- Metán: 580 °C
- Propán: 493 °C
- Etylén: 425 °C
- Acetylén: 305 °C
- Ťažký benzín: 290 °C
- Sirouhlík: 102 °C
Ako zistiť rozdiely medzi samovznietením, bodom vzplanutia a bodom vznietenia
Stručne povedané, bod vzplanutia, bod vzplanutia a teplota samovznietenia súvisia s tým, ako je látka horľavá, ale každý výraz sa vzťahuje na iný aspekt toho, ako látka pôsobí, keď je vystavená teplu a ohňu.
Samovznietenie
Samovznietenie je najnižšia teplota, pri ktorej horľavý materiál začne horieť sám, bez iskry alebo iného zdroja vznietenia zvonku.
Stáva sa to, keď teplota materiálu dosiahne teplotu samovznietenia, čím sa zmení na horľavý plyn, ktorý začne horieť sám od seba.
Bod vzplanutia
Na druhej strane bod vzplanutia je najnižšia teplota, pri ktorej kvapalina, ktorá sa môže vznietiť, uvoľňuje dostatok pár na vzplanutie, keď príde do kontaktu so zdrojom vznietenia.
Pre každú horľavú kvapalinu je množstvo pary vo vzduchu, ktoré je potrebné na udržanie požiaru, iné a teplota bodu vzplanutia ukazuje najnižšiu teplotu, pri ktorej sa horľavá kvapalina vznieti, keď je blízko zdroja vznietenia.
Bod vzplanutia vs bod samovznietenia:
Bod vzplanutia a bod samovznietenia sú dva dôležité spôsoby merania, ako ľahko sa látka vznieti.
Oba pojmy označujú teplotu, pri ktorej môže niečo začať horieť, ale hovoria o rôznych častiach procesu.
Bod vzplanutia je teplota, pri ktorej sa látka môže vznietiť z vonkajšieho zdroja, a bod samovznietenia je teplota, pri ktorej sa vznieti sama.
Fire Point
Bod vznietenia je teplota, pri ktorej pary horľavej kvapaliny horia po jej zapálení.
Je vyššia ako teplota bodu vzplanutia a ukazuje najnižšiu teplotu, pri ktorej bude látka po vznietení horieť.
Expeltec vytvoril naozaj peknú infografiku, ktorá vizuálne vysvetľuje niektoré rozdiely:
https://expeltec.com/5-terminology/flash-point-auto-ignition-temperature/
Samovznietenie vs iné procesy
Spontánne spaľovanie sa líši od samovznietenia, pretože na spustenie nepotrebuje vonkajší zdroj energie.
Teplota samovznietenia je najnižšia teplota, pri ktorej sa látka v bežnej atmosfére vznieti bez iskry zvonku.
Samovznietenie a autoexpozícia sú tiež rôzne procesy. Autoexpozícia je, keď sa požiar rozšíri z jedného poschodia na druhé v budove s viac ako jedným poschodím a samovznietenie je najnižšia teplota, pri ktorej horľavý materiál začne sám horieť.
Merania odolnosti paliva proti samovznieteniu
Oktánové hodnotenie
Stručne povedané, oktánové číslo je mierou toho, ako dobre môže palivo odolávať detonácii a predzápalu, a tiež ukazuje, ako dobre môže odolávať samovoľnému štartu.
Oktánové číslo je štandardný spôsob merania, ako tvrdé palivá ako benzín a nafta začnú samy horieť v zážihových motoroch.
Toto hodnotenie je založené na tlaku, pri ktorom sa palivo samovznieti (začne samo horieť) v kontrolovanom prostredí.
Oktánové číslo sa zapisuje buď ako výskumné oktánové číslo (RON) alebo ako oktánové číslo motora (MON).
Čím vyššie je oktánové číslo, tým je palivo odolnejšie voči samovznieteniu a tým je menej pravdepodobné, že zážihový motor bude počas kompresie klopať alebo cinkať.
Samovznietenie a jeho vlastnosti
V stupňoch uhla kľukového hriadeľa je oneskorenie samovznietenia množstvo času medzi začiatkom vstrekovania paliva (SOI) a začiatkom spaľovania (SOC) (CAD).
Tiež sa nazýva čas oneskorenia vznietenia (IDT) a ukazuje, ako dlho trvá, kým zmes paliva a vzduchu zareaguje pri určitej teplote a tlaku.
Teplota samovznietenia
Etanol môže začať horieť pri teplote 685 °F (363 °C). Je to teplota, pri ktorej sa zmes paliva a vzduchu rozsvieti sama, bez akejkoľvek pomoci vonkajšieho zdroja.
Jedným zo spôsobov, ako zistiť teplotu samovznietenia, je zmerať nárast teploty medzi koncom kompresného zdvihu a začiatkom samovznietenia.
Ďalším spôsobom je nájsť teploty samovznietenia 1-propanolu a 2-propanolu.
Samovznietenie a prenos tepla radiáciou
Stáva sa to vtedy, keď sa horľavá kvapalina zahreje nad teplotu vznietenia a uvoľnené pary sa samovznietia, keď sú vystavené žiareniu, ako je infračervené žiarenie z horúcich predmetov alebo oblakov ohňa.
Existujú dva rôzne druhy zapaľovania: riadené zapaľovanie a samovznietenie. Horľavý materiál potrebuje vonkajší zdroj tepla, ako je iskra alebo plameň, aby sa spustilo pilotované zapálenie.
Samovznietenie na druhej strane nepotrebuje vonkajší zdroj tepla. Namiesto toho využíva vlastnú energiu materiálu na založenie ohňa.
Teplota samovznietenia
Teplota samovznietenia látky je najnižšia teplota, pri ktorej začne horieť. Je to teplota, pri ktorej môže niečo začať samo horieť.
Pochopenie dôležitosti teploty samovznietenia
Teplota samovznietenia je kľúčovým pojmom vo vede o spaľovaní. Znamená najnižšiu teplotu, pri ktorej sa látka samovznieti a vznieti bez iskry zvonku.
Teplota, pri ktorej materiál začne horieť sám od seba, sa môže meniť v závislosti od vecí, ako je to, čo sa v danej oblasti ešte nachádza.
Pokiaľ ide o palivové zmesi, ktoré sa môžu vznietiť, teplota samovznietenia je najnižšia teplota, pri ktorej sa palivo samo vznieti bez iskry zvonku.
Pochopenie teploty samovznietenia látky je dôležité pre požiarnu bezpečnosť a pre bezpečné používanie a skladovanie vecí, ktoré sa môžu vznietiť.
Plynný vodík a samovznietenie
Keď sa do motora pridá plynný vodík, jedinečným spôsobom sa zmení spôsob fungovania samovznietenia. Spôsob horenia je ovplyvnený skutočnosťou, že jeho teplota samovznietenia a tepelná vodivosť sú vyššie ako u palív, ako je metán.
Vplyv vodíka na samovznietenie
Keď sa vodík zmieša s inými palivami, vyššia teplota, pri ktorej sa sám vznieti, zrýchli rýchlosť spaľovania a zvýši tlak vo valci.
Ale používanie vodíka môže tiež spôsobiť problémy, ako sú bezpečnostné problémy, predčasné zapálenie, spätné vzplanutie a menej energie.
Pri určitom zaťažení motorov so zážihovým zapaľovaním môže nekontrolované samovznietenie spôsobiť klepanie motora.
V motoroch, ktoré môžu používať naftu aj vodík, môže pridanie vodíka do sacieho potrubia spôsobiť, že nafta začne horieť sama od seba.
Teplota vzduchu samovznietenia
Vzduch nie je horľavý, takže nemá teplotu, pri ktorej začne sám od seba horieť. Palivá a chemikálie ako bután, koks, vodík a ropa majú často dané teploty samovznietenia.
Jeho teplota samovznietenia je najnižšia teplota, pri ktorej sa materiál začne samovoľne zahrievať, čo môže viesť k požiaru.
Tlak samovznietenia
Tlak, pri ktorom vodík začne horieť, je medzi 3,5 a 7 Mpa (35-70 bar). Spontánne vznietenie je pravdepodobnejšie, keď je počiatočný uvoľňovací tlak vysoký a vedúci náraz je silný.
Tlak potrebný na založenie ohňa závisí od množstva kyslíka a hélia vo vzduchu.
Vplyv tlaku na samovznietenie
Keď tlak stúpa, teplota, pri ktorej môže zmes plynov alebo pár začať sama horieť, klesá.
Vyšší tlak totiž urýchľuje reakciu, čím sa znižuje teplota, pri ktorej reakcia začína.
Palubný zásobník vodíka
Väčšina palubných skladovacích systémov vodíka pracuje pri tlaku až 700 barov. Na tieto druhy skladovania sa na čerpacích staniciach používajú ešte vyššie tlaky.
Vnútorne zapálené plyny môžu stratiť teplo rázovým výbojom, ktorý spôsobí, že plameň zhasne skôr, ako sa celý objem rozhorí. To môže zastaviť samovznietenie plynu.
Testovanie samovznietenia surovej ropy
Test samovznietenia sa vykonáva na surovej rope, aby sa zistila najnižšia teplota, pri ktorej sa pri normálnej izbovej teplote spontánne vznieti.
Americká spoločnosť pre testovanie a materiály (ASTM) stanovila štandardy na testovanie schopnosti samovznietenia ropy.
ASTM E659: Teploty, pri ktorých látka začne sama horieť
ASTM E659 je štandardný test, ktorý sa používa na zistenie, či sa ropa sama nezapáli. Táto testovacia metóda ukazuje, ako nájsť teploty samovznietenia horúceho plameňa a studeného plameňa kvapalnej chemikálie vo vzduchu pri atmosférickom tlaku v rovnomerne vyhrievanej nádobe.
Výsledky tohto testu ukazujú, aká je najnižšia teplota, pri ktorej sa ropa bežne vznieti.
Porovnanie ASTM E659 a ASTM D2155
ASTM E659 je aktuálnejší spôsob testovania samovznietenia ropy ako ASTM D2155. Aj keď sú nástroje pre každú metódu odlišné, výsledky sú rovnaké.
ASTM D93A: Stanovenie bodu vzplanutia
ASTM D 93A je spôsob, ako zistiť bod vzplanutia ropy a produktov vyrobených z ropy. Nezahŕňa však testy samovznietenia.
Bod vzplanutia je teplota, pri ktorej produkt na báze ropy uvoľňuje dostatok pár na to, aby malý plameň zapálil oheň a udržal ho v chode.
Teplota bodu vzplanutia nie je rovnaká ako teplota samovznietenia. Teplota samovznietenia je teplota, pri ktorej látka začne horieť sama od seba bez iskry zvonku.
Zdieľať na…
