Pozdravljeni in dobrodošli v tem članku, kjer bom razpravljal o ključnem pojmu na področju znanosti o zgorevanju, "samovžigu".
V tem članku bom obravnaval različne vidike samovžiga, vključno z definicijo, temperaturo samovžiga različnih snovi, kot so papir, dizel, etanol, vodik, avgas in drugo.
Razpravljal bom tudi o razliki med plameniščem, ognjem in temperaturo samovžiga ter o tem, kako tlak vpliva na temperaturo samovžiga.
Do konca tega članka boste imeli celovito razumevanje samovžiga in njegovih posledic. Torej, začnimo!
Kaj je samovžig?
Formalna definicija je:
Spontani vžig dela ali celotne mešanice goriva in zraka v zgorevalni komori motorja z notranjim zgorevanjem. Znano tudi kot spontano izgorevanje.
O samovžigu govorimo, ko snov začne goreti sama, brez pomoči zunanjega vira. Toplota znotraj snovi povzroči, da se sama vname.
Kakšna je temperatura samovžiga?
Temperatura samovžiga je najnižja temperatura, pri kateri snov začne goreti v normalnem ozračju. Na to temperaturo vplivajo stvari, kot so tlak, koncentracija kisika in količina goriva v zraku. Pomembno si je zapomniti, da je temperatura, pri kateri bo snov začela sama goreti, odvisna od vrste in sestave snovi.
Samovžig v motorjih z notranjim zgorevanjem
Motorji z notranjim zgorevanjem se lahko sami vžgejo samo zaradi toplote stiskanja ali ko se ta toplota kombinira z vbrizgavanjem goriva. Samovžig imenujemo tudi spontano zgorevanje, zgodi pa se lahko v zgorevalni komori motorja.
Pri delu z vnetljivimi materiali je temperatura samovžiga ključni dejavnik pri ugotavljanju nevarnosti požara ali eksplozije. Uporablja se za ugotavljanje, kolikšna je verjetnost, da se snov v normalnem ozračju vname sama od sebe, brez iskre ali plamena od zunaj.
Video
Nasvet: Vklopite gumb za napise, če ga potrebujete. V gumbu z nastavitvami izberite »samodejno prevajanje«, če niste seznanjeni z angleškim jezikom. Morda boste morali najprej klikniti jezik videoposnetka, preden postane vaš najljubši jezik na voljo za prevod.
Temperatura samovžiga različnih snovi
Les:
Temperatura, pri kateri začne les sam goreti, je približno 482 °F (250 °C). Pri 700 °F (371 °C) lahko takoj zagori, vendar traja nekaj minut med 450 °F (232 °C) in 500 °F (260 °C).
Pri minimalnem toplotnem toku, potrebnem za sprožitev neposrednega plamena, je temperatura površine med 300 in 365 °C (572 in 689 °F).
Avgas (letalski bencin):
Temperatura, pri kateri začne sam goreti, je 280 °C (536 °F). Avgas je vrsta bencina za letalske motorje.
Ima plamenišče -43°C (-45°F). Je kot kerozin, ki ima tudi temperaturo 280 °C (536 °F), pri kateri lahko začne sam goreti.
http://large.stanford.edu/courses/2014/ph240/ukropina2
Etanol:
Temperatura samovžiga etanola je 365 °C (689 °F), kar je nižje od temperature dietiletra (160 °C ali 320 °F) in višje od temperature bencina (247-280 °C ali 477-536 °F). ).
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6266291
vodik:
Temperatura, pri kateri vodik začne sam goreti, je 535 °C (995 °F).
https://en.wikipedia.org/wiki/Autoignition_temperature
Etilen oksid:
Temperatura, pri kateri začne etilen oksid sam goreti, je 429 °C (804,2 °F). Če pa je rja, je lahko le 140 °C (284 °F).
Pri temperaturah nad 51,3 °F (10,7 °C) je etilen oksid brezbarven plin, ki se lahko sam vname.
https://www.petrochemistry.eu/wp-content/uploads/2018/01/Guidelines_EO_2013_UK_v6-final.pdf
Dizel:
Točka samovžiga: približno 210°C.
Jeklo:
Točka samovžiga: približno 1315°C (2399°F).
Papir:
Točka samovžiga: Približno 218 - 248°C.
Ko se papirni ogenj začne, lahko vročina v središču doseže do 815 °C.
Drugi plini:
- Metan: 580 °C
- Propan: 493 °C
- Etilen: 425 °C
- Acetilen: 305 °C
- Nafta: 290 °C
- Ogljikov disulfid: 102 °C
Kako prepoznati razlike med samovžigom, plameniščem in ognjem
Če povzamemo, so plamenišče, ognjevitost in temperatura samovžiga povezani s tem, kako vnetljiva je snov, vendar se vsak izraz nanaša na drugačen vidik delovanja snovi, ko je izpostavljena vročini in ognju.
Samovžig
Samovžig je najnižja temperatura, pri kateri začne vnetljiva snov goreti sama, brez iskre ali drugega vira vžiga od zunaj.
To se zgodi, ko temperatura materiala doseže temperaturo samovžiga in ga spremeni v vnetljiv plin, ki začne sam goreti.
Plamenišče
Po drugi strani pa je plamenišče najnižja temperatura, pri kateri tekočina, ki se lahko vname, sprosti dovolj hlapov, da se vname, ko pride v stik z virom vžiga.
Za vsako vnetljivo tekočino je količina hlapov v zraku, ki je potrebna za vzdrževanje ognja, drugačna, temperatura plamenišča pa kaže najnižjo temperaturo, pri kateri se bo vnetljiva tekočina vnela, ko je blizu vira vžiga.
Plamenišče v primerjavi s točko samovžiga:
Plamenišče in točka samovžiga sta dva pomembna načina za merjenje, kako hitro se snov vname.
Oba izraza se nanašata na temperaturo, pri kateri lahko nekaj začne goreti, vendar govorita o različnih delih procesa.
Plamenišče je temperatura, pri kateri se snov lahko vname iz zunanjega vira, samovžig pa je temperatura, pri kateri se bo vnela sama.
Fire Point
Požarna točka je temperatura, pri kateri hlapi vnetljive tekočine še gori, potem ko je bila zažgana.
Višja je od temperature plamenišča in kaže najnižjo temperaturo, pri kateri bo snov še gorela, potem ko se je vnela.
Expeltec je naredil zelo lepo infografiko, da vizualno razloži nekatere razlike:
https://expeltec.com/5-terminology/flash-point-auto-ignition-temperature/
Samovžig proti drugim procesom
Samovžig se razlikuje od samovžiga, ker za zagon ne potrebuje zunanjega vira energije.
Temperatura samovžiga je najnižja temperatura, pri kateri se snov v normalnem ozračju vname brez iskre od zunaj.
Tudi samovžig in samoizpostavljenost sta različna procesa. Avtoekspozicija je, ko se ogenj širi iz enega nadstropja v drugo v več kot enonadstropni stavbi, samovžig pa je najnižja temperatura, pri kateri začne vnetljiv material sam goreti.
Mere odpornosti goriva na samovžig
Oktanska ocena
Skratka, oktansko število je merilo, kako dobro se gorivo lahko upre detonaciji in predvžigu, prav tako pa kaže, kako dobro se lahko upre samostojnemu zagonu.
Oktansko število je standardni način za merjenje, kako trda goriva, kot sta bencin in dizel, začnejo sama goreti v motorjih na prisilni vžig.
Ta ocena temelji na tlaku, pri katerem se bo gorivo samodejno vžgalo (začelo samostojno goreti) v nadzorovanem okolju.
Oktansko število je zapisano kot raziskovalno oktansko število (RON) ali motorno oktansko število (MON).
Višje kot je oktansko število, bolj je gorivo odporno na samovžig in manjša je verjetnost, da bo motor SI trkal ali zvonil med stiskanjem.
Samovžig in njegove značilnosti
V stopinjah kota ročične gredi je zakasnitev samovžiga čas med začetkom vbrizga goriva (SOI) in začetkom zgorevanja (SOC) (CAD).
Imenuje se tudi čas zakasnitve vžiga (IDT) in kaže, kako dolgo traja, da mešanica goriva in zraka reagira pri določeni temperaturi in tlaku.
Temperatura samovžiga
Etanol lahko začne goreti pri temperaturi 685 °F (363 °C). To je temperatura, pri kateri se mešanica goriva in zraka zasveti sama od sebe, brez pomoči zunanjega vira.
Eden od načinov za določitev temperature samovžiga je merjenje dviga temperature med koncem kompresijskega giba in začetkom dogodka samovžiga.
Drugi način je določiti temperature samovžiga 1-propanola in 2-propanola.
Samovžig in prenos toplote s sevanjem
To se zgodi, ko se vnetljiva tekočina segreje nad temperaturo vžiga in se hlapi, ki se sproščajo, sami vžgejo, ko so izpostavljeni sevanju, kot je infrardeče sevanje vročih predmetov ali ognjenih oblakov.
Obstajata dve različni vrsti vžiga: pilotni vžig in samovžig. Vnetljiv material potrebuje zunanji vir toplote, kot je iskra ali plamen, da sproži pilotni vžig.
Po drugi strani pa samovžig ne potrebuje zunanjega vira toplote. Namesto tega uporablja lastno energijo materiala, da zaneti ogenj.
Temperatura samovžiga
Temperatura samovžiga snovi je najnižja temperatura, pri kateri snov začne goreti. To je temperatura, pri kateri lahko nekaj začne goreti samo od sebe.
Razumevanje pomena temperature samovžiga
Temperatura samovžiga je ključni koncept v znanosti o zgorevanju. Pomeni najnižjo temperaturo, pri kateri se snov sama vname in zagori brez iskre od zunaj.
Temperatura, pri kateri bo material začel sam goreti, se lahko spremeni glede na stvari, na primer kaj drugega je na tem območju.
Pri mešanicah goriva, ki se lahko vnamejo, je temperatura samovžiga najnižja temperatura, pri kateri se gorivo vname samo od sebe brez iskre od zunaj.
Razumevanje temperature samovžiga snovi je pomembno za požarno varnost ter varno uporabo in shranjevanje stvari, ki se lahko vnamejo.
Plin vodik in samovžig
Ko se vodikov plin vstavi v motor, spremeni način delovanja samovžiga na edinstven način. Na način gorenja vpliva dejstvo, da sta njegova temperatura samovžiga in toplotna prevodnost višji kot pri gorivih, kot je metan.
Učinek vodika na samovžig
Ko je vodik pomešan z drugimi gorivi, višja temperatura, pri kateri se sam vname, pospeši hitrost izgorevanja in dvigne tlak v jeklenki.
Toda uporaba vodika lahko povzroči tudi težave, kot so varnostne težave, prezgodnji vžig, povratni ogenj in manjša moč.
Pri določenih obremenitvah motorjev s prisilnim vžigom lahko nenadzorovan samovžig povzroči trkanje motorja.
Pri motorjih, ki lahko uporabljajo tako dizelsko gorivo kot vodik, lahko vnos vodika v sesalni razdelilnik povzroči, da dizelsko gorivo začne samo goreti.
Temperatura samovžiga zraka
Zrak ni vnetljiv, zato nima temperature, pri kateri bi začel sam goreti. Za goriva in kemikalije, kot so butan, koks, vodik in nafta, so pogosto navedene temperature samovžiga.
Njegova temperatura samovžiga je najnižja temperatura, pri kateri se material začne samosegrevati, kar lahko povzroči požar.
Tlak samovžiga
Tlak, pri katerem bo vodik začel goreti, je med 3,5 in 7 Mpa (35-70 bar). Spontani vžig je verjetnejši, če je začetni sprostitveni tlak visok in je vodilni sunek močan.
Tlak, ki je potreben za vžig, je odvisen od količine kisika in helija v zraku.
Vpliv tlaka na samovžig
Z naraščanjem tlaka se temperatura, pri kateri lahko mešanica plinov ali hlapov začne sama goreti, znižuje.
To je zato, ker višji tlaki pospešijo reakcijo, kar zniža temperaturo, pri kateri se reakcija začne.
Vgrajena shramba vodika
Večina vgrajenih sistemov za shranjevanje vodika deluje pri tlaku do 700 barov. Na bencinskih postajah se za te vrste skladiščenja uporabljajo še višji tlaki.
Notranje vžgani plini lahko izgubijo toploto zaradi udarne razelektritve, ki povzroči, da plamen ugasne, preden zagori celotna prostornina. To lahko prepreči samovžig plina.
Testiranje samovžiga surove nafte
Preskus samovžiga se izvede na surovi nafti, da se ugotovi najnižja temperatura, pri kateri se spontano vname pri normalni sobni temperaturi.
Ameriško združenje za testiranje in materiale (ASTM) je postavilo standarde za testiranje sposobnosti surove nafte za samovžig.
ASTM E659: Temperature, pri katerih začne snov sama goreti
ASTM E659 je standardni test, ki se uporablja za ugotavljanje, ali se bo surova nafta sama vnela. Ta preskusna metoda prikazuje, kako najti temperaturo samovžiga vročega plamena in hladnega plamena tekoče kemikalije v zraku pri atmosferskem tlaku v enakomerno segreti posodi.
Rezultati tega testa kažejo, kakšna je najnižja temperatura, pri kateri se surova nafta običajno vname.
Primerjava ASTM E659 in ASTM D2155
ASTM E659 je sodobnejši način za testiranje samovžiga surove nafte kot ASTM D2155. Čeprav so orodja za vsako metodo različna, so rezultati enaki.
ASTM D93A: Določitev plamenišča
ASTM D 93A je način za določitev plamenišča nafte in proizvodov iz nafte. Vendar ne zajema testov za samovžig.
Plamenišče je temperatura, pri kateri proizvod na osnovi nafte oddaja dovolj hlapov, da majhen plamen povzroči požar in ga nadaljuje.
Temperatura plamenišča ni enaka temperaturi samovžiga. Temperatura samovžiga je temperatura, pri kateri začne snov goreti sama brez iskre od zunaj.
Delite na...
