Habari na karibu katika makala hii ambapo nitakuwa nikijadili dhana muhimu katika uwanja wa sayansi ya mwako, "Autoignition".
Katika makala haya, nitashughulikia vipengele mbalimbali vya kujigeuza kiotomatiki, ikiwa ni pamoja na ufafanuzi, halijoto ya kujiwasha ya vitu tofauti kama karatasi, dizeli, ethanoli, hidrojeni, avgas, na zaidi.
Pia nitajadili tofauti kati ya sehemu ya kumweka, sehemu ya moto, na halijoto ya kujiwasha, na jinsi shinikizo huathiri halijoto ya kujiwasha.
Mwishoni mwa makala haya, utakuwa na ufahamu wa kina wa kujigeuza kiotomatiki na athari zake. Kwa hiyo, hebu tuanze!
Autoignition ni nini?
Ufafanuzi rasmi ni:
Uwashaji wa hiari wa baadhi au mchanganyiko wote wa hewa-mafuta katika chumba cha mwako cha injini ya mwako wa ndani. Pia inajulikana kama mwako wa moja kwa moja.
Autoignition ni wakati dutu huanza kuungua yenyewe, bila msaada wowote kutoka kwa chanzo cha nje. Joto ndani ya dutu husababisha kushika moto yenyewe.
Joto la Autoignition ni nini?
Joto la kujiwasha ni joto la chini kabisa ambalo dutu itaanza kuwaka katika angahewa ya kawaida. Halijoto hii huathiriwa na mambo kama vile shinikizo, ukolezi wa oksijeni, na kiasi cha mafuta hewani. Ni muhimu kukumbuka kuwa hali ya joto ambayo dutu itaanza kuwaka yenyewe inategemea aina na uundaji wa dutu.
Uwashaji kiotomatiki katika Injini za Mwako wa Ndani
Injini za mwako wa ndani zinaweza kujiwasha zenyewe kutokana na joto la mgandamizo pekee au wakati joto hili linapounganishwa na sindano ya mafuta. Kujiwasha pia huitwa mwako wa moja kwa moja, na unaweza kutokea kwenye chumba cha mwako cha injini.
Wakati wa kufanya kazi na vifaa vinavyoweza kuwaka, joto la autoignition ni jambo muhimu katika kutambua hatari ya moto au mlipuko. Inatumika kubaini jinsi kuna uwezekano kwamba dutu itashika moto yenyewe katika angahewa ya kawaida, bila cheche au mwali kutoka nje.
Video
Kidokezo: Washa kitufe cha manukuu ukihitaji. Chagua "tafsiri otomatiki" kwenye kitufe cha mipangilio, ikiwa hujui lugha ya Kiingereza. Huenda ukahitaji kubofya lugha ya video kwanza kabla ya lugha unayoipenda zaidi kupatikana kwa tafsiri.
Joto la Autoignition ya Dutu Tofauti
Mbao:
Halijoto ambayo kuni huanza kuwaka yenyewe ni takriban 482°F (250°C). Kwa 700°F (371°C), inaweza kuwaka moto mara moja, lakini inachukua dakika chache kati ya 450°F (232°C) na 500°F (260°C).
Katika kiwango cha chini cha mtiririko wa joto unaohitajika ili kuwasha mwali wa moja kwa moja, joto la uso ni kati ya 300 na 365 ° C (572 na 689 ° F).
Avgas (petroli ya anga):
Joto ambalo huanza kuwaka lenyewe ni 280°C (536°F). Avgas ni aina ya petroli iliyotengenezwa kwa injini za ndege.
Ina mwako wa -43°C (-45°F). Ni kama mafuta ya taa, ambayo pia ina joto la 280 ° C (536 ° F) ambayo inaweza kuanza kuwaka yenyewe.
http://large.stanford.edu/courses/2014/ph240/ukropina2
Ethanoli:
Halijoto ya kujiwasha ya ethanoli ni 365°C (689°F), ambayo ni ya chini kuliko ile ya diethyl etha (160°C au 320°F) na ya juu zaidi ya ile ya petroli (247-280°C au 477-536°F. )
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6266291
Haidrojeni:
Halijoto ambayo haidrojeni itaanza kuwaka yenyewe ni 535°C (995°F).
https://en.wikipedia.org/wiki/Autoignition_temperature
Oksidi ya ethilini:
Joto ambalo oksidi ya ethilini huanza kuwaka yenyewe ni 429°C (804.2°F). Lakini ikiwa kuna kutu, inaweza kuwa chini ya 140 ° C (284 ° F).
Katika halijoto zaidi ya 51.3°F (10.7°C), oksidi ya ethilini ni gesi isiyo na rangi ambayo inaweza kuwaka moto yenyewe.
https://www.petrochemistry.eu/wp-content/uploads/2018/01/Guidelines_EO_2013_UK_v6-final.pdf
Dizeli:
Sehemu ya kujiwasha: takriban 210°C.
Chuma:
Sehemu ya kujiwasha: takriban 1315°C (2399°F).
Karatasi:
Sehemu ya kujiwasha: Takriban 218 - 248°C.
Mara tu moto wa karatasi unapoanza, joto katikati linaweza kufikia 815 ° C.
Gesi zingine:
- Methane: 580 °C
- Propani: 493 °C
- Ethilini: 425 °C
- Asetilini: 305 °C
- Naphtha: 290 °C
- Disulfidi ya kaboni: 102 °C
Jinsi ya Kueleza Tofauti Kati ya Kujiwasha Kiotomatiki, Flash Point na Sehemu ya Moto
Kwa muhtasari, sehemu ya kumweka, sehemu ya moto, na halijoto ya kujiwasha zote zinahusiana na jinsi dutu inavyoweza kuwaka, lakini kila neno hurejelea kipengele tofauti cha jinsi dutu hii inavyofanya kazi inapokabiliwa na joto na moto.
Autoignition
Autoignition ni joto la chini kabisa ambalo nyenzo inayowaka itaanza kuwaka yenyewe, bila cheche au chanzo kingine cha moto kutoka nje.
Hii hutokea wakati halijoto ya nyenzo inapofikia halijoto yake ya kujiwasha, na kuigeuza kuwa gesi inayoweza kuwaka ambayo huanza kuwaka yenyewe.
Kiwango cha Kiwango
Kiwango cha kumweka, kwa upande mwingine, ni joto la chini kabisa ambalo kioevu kinachoweza kuwaka moto hutoa mvuke wa kutosha kuwaka moto kinapogusana na chanzo cha kuwaka.
Kwa kila kioevu kinachoweza kuwaka, kiasi cha mvuke katika hewa kinachohitajika ili kuweka moto ni tofauti, na halijoto ya kiwango cha flash inaonyesha joto la chini kabisa ambalo kioevu kinachoweza kuwaka kitashika moto kinapokuwa karibu na chanzo cha kuwaka.
Kiwango cha Flash dhidi ya Sehemu ya Kujiwasha:
Kiwango cha kumweka na sehemu ya kujiwasha ni njia mbili muhimu za kupima jinsi dutu itashika moto kwa urahisi.
Maneno yote mawili yanarejelea halijoto ambayo kitu kinaweza kuanza kuwaka, lakini yanazungumza kuhusu sehemu tofauti za mchakato.
Kiwango cha kumweka ni halijoto ambayo dutu inaweza kushika moto kutoka kwa chanzo cha nje, na sehemu ya kujiwasha ni halijoto ambayo itashika moto yenyewe.
Sehemu ya Moto
Sehemu ya moto ni halijoto ambayo mvuke wa kioevu kinachoweza kuwaka unaendelea kuwaka baada ya kuwashwa.
Ni ya juu kuliko halijoto ya kumweka na inaonyesha halijoto ya chini kabisa ambayo dutu itaendelea kuwaka baada ya kuwaka moto.
Expeltec ilifanya infographic nzuri sana kuelezea tofauti kadhaa:
https://expeltec.com/5-terminology/flash-point-auto-ignition-temperature/
Uwashaji kiotomatiki dhidi ya Taratibu Zingine
Mwako wa moja kwa moja ni tofauti na kujiwasha kwa sababu hauhitaji chanzo cha nje cha nishati ili kuanza.
Joto la kujiwasha ni joto la chini kabisa ambalo dutu itashika moto katika angahewa ya kawaida bila cheche kutoka nje.
Kujiwasha na kufichua kiotomatiki pia ni michakato tofauti. Mfiduo otomatiki ni wakati moto unapoenea kutoka ghorofa moja hadi nyingine katika jengo lenye hadithi zaidi ya moja, na kujiwasha ni halijoto ya chini kabisa ambayo nyenzo inayoweza kuwaka itaanza kuwaka yenyewe.
Hatua za Upinzani wa Mafuta kwa Kujiwasha
Ukadiriaji wa Octane
Kwa kifupi, ukadiriaji wa oktani ni kipimo cha jinsi mafuta yanavyoweza kustahimili mlipuko na kuwashwa, na pia inaonyesha jinsi inavyoweza kustahimili kuanza yenyewe.
Ukadiriaji wa pweza ni njia ya kawaida ya kupima jinsi mafuta magumu kama vile petroli na dizeli yanapaswa kuanza kuwaka yenyewe katika injini za kuwasha cheche.
Ukadiriaji huu unatokana na shinikizo ambalo mafuta yatawaka kiotomatiki (kuanza kuwaka yenyewe) katika mazingira yaliyodhibitiwa.
Ukadiriaji wa oktani umeandikwa kama nambari ya oktani ya utafiti (RON) au nambari ya oktani ya gari (MON).
Kadiri kiwango cha oktani kikiwa juu, ndivyo mafuta inavyostahimili kujiwasha yenyewe, na kuna uwezekano mdogo kwamba Injini ya SI itagonga au kulia wakati wa mgandamizo.
Autoignition na Sifa zake
Katika digrii za pembe ya mteremko, ucheleweshaji wa kuwasha kiotomatiki ni muda kati ya kuanza kwa sindano ya mafuta (SOI) na kuanza kwa mwako (SOC) (CADs).
Pia huitwa wakati wa kuchelewesha kuwasha (IDT), na inaonyesha ni muda gani inachukua kwa mchanganyiko wa mafuta na hewa kuitikia kwa joto na shinikizo fulani.
Joto la Autoignition
Ethanoli inaweza kuanza kuungua kwa joto la 685°F (363°C). Ni joto ambalo mchanganyiko wa mafuta na hewa utawaka peke yake, bila msaada wowote kutoka kwa chanzo cha nje.
Njia moja ya kubaini halijoto ya kujiwasha ni kupima kupanda kwa halijoto kati ya mwisho wa kiharusi cha mbano na mwanzo wa tukio la kujiwasha.
Njia nyingine ni kupata joto la autoignition ya 1-propanol na 2-propanol.
Autoignition na Uhamisho wa Joto la Mionzi
Hii hutokea wakati kioevu kinachoweza kuwaka kinapashwa joto juu ya halijoto yake ya kuwasha na mivuke ambayo hutolewa kujiwasha yenyewe inapofunuliwa na mionzi kama vile mionzi ya infrared kutoka kwa vitu moto au mabomba ya moto.
Kuna aina mbili tofauti za kuwasha: kuwasha kwa majaribio na kuwasha kiotomatiki. Nyenzo inayoweza kuwaka inahitaji chanzo cha nje cha joto, kama vile cheche au mwali wa moto, ili kuanza kuwasha kwa majaribio.
Autoignition, kwa upande mwingine, hauhitaji chanzo cha nje cha joto. Badala yake, hutumia nishati ya nyenzo kuwasha moto.
Joto la Autoignition
Joto la kujiwasha la dutu ni joto la chini kabisa ambalo huanza kuwaka. Ni halijoto ambayo kitu kinaweza kuanza kuwaka chenyewe.
Kuelewa Umuhimu wa Joto la Kujiwasha
Joto la kujiwasha ni dhana muhimu katika sayansi ya mwako. Inamaanisha halijoto ya chini kabisa ambayo dutu itajiwasha yenyewe na kuwaka moto bila cheche kutoka nje.
Halijoto ambayo nyenzo itaanza kuungua yenyewe inaweza kubadilika kulingana na vitu kama vile vilivyo katika eneo hilo.
Linapokuja suala la mchanganyiko wa mafuta ambao unaweza kupata moto, joto la kujiwasha ni joto la chini kabisa ambalo mafuta yatawaka moto yenyewe bila cheche kutoka nje.
Kuelewa halijoto ya kujiwasha ya dutu ni muhimu kwa usalama wa moto na kwa kutumia na kuhifadhi kwa usalama vitu vinavyoweza kuwaka moto.
Gesi ya hidrojeni na kujiwasha
Gesi ya hidrojeni inapowekwa kwenye injini, hubadilisha jinsi ujiwashaji unavyofanya kazi kwa njia ya kipekee. Jinsi inavyowaka huathiriwa na ukweli kwamba halijoto yake ya kuwasha kiotomatiki na upitishaji wa mafuta ni ya juu zaidi kuliko yale ya mafuta kama methane.
Athari ya haidrojeni kwenye kujiwasha
Wakati hidrojeni inapochanganywa na mafuta mengine, joto la juu ambalo huwaka yenyewe huongeza kasi ya mwako na huongeza shinikizo kwenye silinda.
Lakini kutumia hidrojeni pia kunaweza kusababisha matatizo kama vile masuala ya usalama, kuwasha kabla ya wakati, moto wa nyuma, na nishati kidogo.
Mizigo fulani inapowekwa kwenye injini zilizo na mwako wa cheche, uwashaji-otomatiki usiodhibitiwa unaweza kusababisha injini kugonga.
Katika injini zinazoweza kutumia mafuta ya dizeli na hidrojeni, kuweka hidrojeni kwenye wingi wa ulaji kunaweza kusababisha mafuta ya dizeli kuanza kuwaka yenyewe.
Joto la Autoignition ya Hewa
Hewa haiwezi kuwaka, kwa hiyo haina joto ambalo huanza kuwaka peke yake. Mafuta na kemikali kama vile butane, coke, hidrojeni, na petroli mara nyingi huwa na halijoto yao ya kujiwasha.
Joto lake la kujiendesha ni joto la chini kabisa ambalo nyenzo huanza kujitegemea, ambayo inaweza kusababisha moto.
Shinikizo la Autoignition
Shinikizo ambalo hidrojeni itaanza kuwaka ni kati ya 3.5 na 7 Mpa (35-70 bar). Kuwasha kwa hiari kunawezekana zaidi wakati shinikizo la awali la kutolewa ni kubwa na mshtuko unaoongoza ni mkubwa.
Shinikizo linalohitajika kuwasha moto linategemea ni kiasi gani cha oksijeni na heliamu ziko hewani.
Athari ya Shinikizo kwenye Uwashaji Kiotomatiki
Shinikizo linapoongezeka, joto ambalo mchanganyiko wa gesi au mvuke unaweza kuanza kuwaka peke yake hupungua.
Hii ni kwa sababu shinikizo la juu huongeza kasi ya majibu, ambayo hupunguza joto ambalo majibu huanza.
Hifadhi ya Onboard ya hidrojeni
Mifumo mingi ya hifadhi ya hidrojeni kwenye bodi hufanya kazi kwa shinikizo la hadi 700 bar. Shinikizo la juu zaidi hutumiwa kwenye vituo vya kujaza mafuta kwa aina hizi za uhifadhi.
Gesi zinazowashwa ndani zinaweza kupoteza joto kupitia utiaji wa mshtuko ambao husababisha mwali kuzimika kabla ya kiasi kizima kuwaka. Hii inaweza kuzuia gesi kuwaka yenyewe.
Upimaji wa Otomatiki wa Mafuta Ghafi
Kipimo cha kujiwasha kiotomatiki hufanyika kwenye mafuta ghafi ili kujua halijoto ya chini kabisa ambayo itashika moto yenyewe katika halijoto ya kawaida ya chumba.
Jumuiya ya Majaribio na Nyenzo ya Marekani (ASTM) imeweka viwango vya kupima uwezo wa mafuta yasiyosafishwa kujiwasha yenyewe.
ASTM E659: Halijoto ambapo dutu huanza kuungua yenyewe
ASTM E659 ni kipimo cha kawaida kinachotumiwa kuona ikiwa mafuta yasiyosafishwa yatawaka moto yenyewe. Mbinu hii ya majaribio inaonyesha jinsi ya kupata halijoto ya kuwasha moto-moto na mwali-baridi wa kemikali ya kioevu hewani kwa shinikizo la anga katika chombo chenye joto sawasawa.
Matokeo ya jaribio hili yanaonyesha ni joto gani la chini kabisa ambalo mafuta yasiyosafishwa kawaida hushika moto.
Kulinganisha ASTM E659 na ASTM D2155
ASTM E659 ni njia ya kisasa zaidi ya kupima mafuta yasiyosafishwa kwa kujigeuza kuliko ASTM D2155. Ingawa zana za kila njia ni tofauti, matokeo ni sawa.
ASTM D93A: Uamuzi wa Pointi ya Flash
ASTM D 93A ni njia ya kubaini kiwango kidogo cha mafuta ya petroli na bidhaa zinazotengenezwa kutoka kwa mafuta ya petroli. Lakini haitoi vipimo vya kujiwasha.
Kiwango cha kumweka ni halijoto ambayo bidhaa inayotokana na petroli hutoa mvuke wa kutosha kwa mwali mdogo kuwasha moto na kuendelea.
Halijoto ya kumweka si sawa na halijoto ya kujiwasha. Joto la kujiwasha ni halijoto ambayo dutu itaanza kuwaka yenyewe bila cheche kutoka nje.
Shiriki kwenye...
