สวัสดีและขอต้อนรับสู่บทความนี้ซึ่งผมจะกล่าวถึงแนวคิดที่สำคัญในด้านวิทยาศาสตร์การเผาไหม้ นั่นคือ "การจุดระเบิดอัตโนมัติ"
ในบทความนี้ ผมจะกล่าวถึงแง่มุมต่างๆ ของการจุดติดไฟโดยอัตโนมัติ รวมถึงคำจำกัดความ อุณหภูมิของการจุดระเบิดอัตโนมัติของสารต่างๆ เช่น กระดาษ ดีเซล เอทานอล ไฮโดรเจน ก๊าซธรรมชาติ และอื่นๆ
ฉันจะหารือเกี่ยวกับความแตกต่างระหว่างจุดวาบไฟ จุดติดไฟ และอุณหภูมิที่จุดติดไฟได้เอง และแรงดันที่ส่งผลต่ออุณหภูมิที่จุดติดไฟได้เองอย่างไร
ในตอนท้ายของบทความนี้ คุณจะมีความเข้าใจอย่างครอบคลุมเกี่ยวกับการจุดระเบิดอัตโนมัติและความหมายของมัน เริ่มกันเลย!
Autoignition คืออะไร?
คำจำกัดความอย่างเป็นทางการคือ:
การจุดระเบิดโดยธรรมชาติของส่วนผสมอากาศเชื้อเพลิงบางส่วนหรือทั้งหมดในห้องเผาไหม้ของเครื่องยนต์สันดาปภายใน หรือที่เรียกว่าการเผาไหม้ที่เกิดขึ้นเอง
การติดไฟอัตโนมัติคือเมื่อสารเริ่มเผาไหม้เองโดยไม่ได้รับความช่วยเหลือจากแหล่งภายนอก ความร้อนภายในสารทำให้มันติดไฟได้เอง
อุณหภูมิติดไฟอัตโนมัติคืออะไร?
อุณหภูมิที่จุดไฟได้เองคืออุณหภูมิต่ำสุดที่สารจะเริ่มเผาไหม้ในบรรยากาศปกติ อุณหภูมินี้ได้รับผลกระทบจากสิ่งต่างๆ เช่น ความดัน ความเข้มข้นของออกซิเจน และปริมาณเชื้อเพลิงในอากาศ สิ่งสำคัญคือต้องจำไว้ว่าอุณหภูมิที่สารจะเริ่มเผาไหม้ได้เองนั้นขึ้นอยู่กับประเภทและส่วนประกอบของสารนั้น
การจุดระเบิดอัตโนมัติในเครื่องยนต์สันดาปภายใน
เครื่องยนต์สันดาปภายในสามารถจุดระเบิดได้เองเนื่องจากความร้อนจากการอัดเพียงอย่างเดียว หรือเมื่อความร้อนนี้รวมกับการฉีดเชื้อเพลิง การจุดระเบิดเองเรียกอีกอย่างว่าการเผาไหม้ที่เกิดขึ้นเอง และอาจเกิดขึ้นได้ในห้องเผาไหม้ของเครื่องยนต์
เมื่อทำงานกับวัตถุไวไฟ อุณหภูมิที่จุดติดไฟได้เองเป็นปัจจัยสำคัญในการระบุความเสี่ยงของการเกิดไฟไหม้หรือการระเบิด ใช้เพื่อหาว่ามีความเป็นไปได้มากน้อยเพียงใดที่สารจะติดไฟได้เองในบรรยากาศปกติ โดยไม่มีประกายไฟหรือเปลวไฟจากภายนอก
วิดีโอ
เคล็ดลับ: เปิดปุ่มคำอธิบายภาพหากต้องการ เลือก "การแปลอัตโนมัติ" ในปุ่มการตั้งค่า หากคุณไม่คุ้นเคยกับภาษาอังกฤษ คุณอาจต้องคลิกที่ภาษาของวิดีโอก่อนจึงจะสามารถแปลภาษาที่คุณชื่นชอบได้
อุณหภูมิติดไฟอัตโนมัติของสารต่างๆ
ไม้:
อุณหภูมิที่ไม้เริ่มไหม้เองคือประมาณ 482°F (250°C) ที่อุณหภูมิ 700°F (371°C) สามารถติดไฟได้ทันที แต่จะใช้เวลาสองสามนาทีระหว่าง 450°F (232°C) ถึง 500°F (260°C)
ที่ฟลักซ์ความร้อนขั้นต่ำที่จำเป็นในการจุดไฟโดยตรง อุณหภูมิพื้นผิวอยู่ระหว่าง 300 ถึง 365°C (572 ถึง 689°F)
Avgas (น้ำมันเบนซินสำหรับการบิน):
อุณหภูมิที่มันเริ่มไหม้เองคือ 280°C (536°F) Avgas เป็นน้ำมันเบนซินชนิดหนึ่งที่ผลิตขึ้นสำหรับเครื่องยนต์ของเครื่องบิน
มีจุดวาบไฟที่ -43°C (-45°F) ก็เหมือนน้ำมันก๊าดซึ่งมีอุณหภูมิ 280°C (536°F) เช่นกัน ซึ่งมันสามารถเริ่มเผาไหม้ได้เอง
http://large.stanford.edu/courses/2014/ph240/ukropina2
เอทานอล:
อุณหภูมิที่จุดติดไฟได้เองของเอทานอลคือ 365°C (689°F) ซึ่งต่ำกว่าไดเอทิลอีเทอร์ (160°C หรือ 320°F) และสูงกว่าน้ำมันเบนซิน (247-280°C หรือ 477-536°F ).
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6266291
ไฮโดรเจน:
อุณหภูมิที่ไฮโดรเจนจะเริ่มเผาไหม้ด้วยตัวมันเองคือ 535°C (995°F)
https://en.wikipedia.org/wiki/Autoignition_temperature
เอทิลีนออกไซด์:
อุณหภูมิที่เอทิลีนออกไซด์เริ่มเผาไหม้ด้วยตัวมันเองคือ 429°C (804.2°F) แต่ถ้ามีสนิม อาจมีอุณหภูมิต่ำถึง 140°C (284°F)
ที่อุณหภูมิสูงกว่า 51.3°F (10.7°C) เอทิลีนออกไซด์เป็นก๊าซไม่มีสีที่สามารถติดไฟได้เอง
https://www.petrochemistry.eu/wp-content/uploads/2018/01/Guidelines_EO_2013_UK_v6-final.pdf
ดีเซล:
จุดติดไฟอัตโนมัติ: ประมาณ 210°C
เหล็ก:
จุดติดไฟอัตโนมัติ: ประมาณ 1315°C (2399°F)
กระดาษ:
จุดติดไฟอัตโนมัติ: ประมาณ 218 - 248°C
เมื่อกระดาษเริ่มไหม้ ความร้อนที่ตรงกลางจะสูงถึง 815°C
ก๊าซอื่นๆ:
- มีเทน: 580 °C
- โพรเพน: 493 °C
- เอทิลีน: 425 °C
- อะเซทิลีน: 305 °C
- แนฟทา: 290 °C
- คาร์บอนไดซัลไฟด์: 102 °C
จะบอกความแตกต่างระหว่างการติดไฟอัตโนมัติ จุดวาบไฟ และจุดไฟได้อย่างไร
โดยสรุปแล้ว จุดวาบไฟ จุดติดไฟ และอุณหภูมิที่ติดไฟได้เองล้วนเกี่ยวข้องกับความติดไฟของสาร แต่คำศัพท์แต่ละคำจะกล่าวถึงลักษณะของสารที่ทำหน้าที่เมื่อสัมผัสกับความร้อนและไฟที่แตกต่างกัน
ระบบจุดระเบิดอัตโนมัติ
การจุดไฟอัตโนมัติคืออุณหภูมิต่ำสุดที่วัสดุไวไฟจะเริ่มเผาไหม้เอง โดยไม่มีประกายไฟหรือแหล่งจุดติดไฟอื่นจากภายนอก
สิ่งนี้เกิดขึ้นเมื่ออุณหภูมิของวัสดุถึงอุณหภูมิที่จุดติดไฟได้โดยอัตโนมัติ ทำให้มันกลายเป็นก๊าซไวไฟที่เริ่มเผาไหม้เอง
จุดวาบไฟ
ในทางกลับกัน จุดวาบไฟคืออุณหภูมิต่ำสุดที่ของเหลวที่สามารถติดไฟได้จะปล่อยไอออกมามากพอที่จะติดไฟได้เมื่อสัมผัสกับแหล่งกำเนิดประกายไฟ
สำหรับของเหลวไวไฟแต่ละชนิด ปริมาณไอระเหยในอากาศที่จำเป็นต่อการเกิดไฟจะแตกต่างกัน และอุณหภูมิจุดวาบไฟจะแสดงอุณหภูมิต่ำสุดที่ของเหลวไวไฟจะติดไฟได้เมื่ออยู่ใกล้แหล่งกำเนิดประกายไฟ
จุดวาบไฟ vs จุดติดไฟอัตโนมัติ:
จุดวาบไฟและจุดติดไฟอัตโนมัติเป็นสองวิธีที่สำคัญในการวัดว่าสารจะติดไฟได้ง่ายเพียงใด
คำศัพท์ทั้งสองหมายถึงอุณหภูมิที่บางสิ่งสามารถเริ่มเผาไหม้ได้ แต่พวกเขาพูดถึงส่วนต่าง ๆ ของกระบวนการ
จุดวาบไฟคืออุณหภูมิที่สารสามารถติดไฟจากแหล่งภายนอกได้ และจุดติดไฟอัตโนมัติคืออุณหภูมิที่สารจะติดไฟได้เอง
จุดไฟ
จุดติดไฟคืออุณหภูมิที่ไอของของเหลวไวไฟยังคงลุกไหม้หลังจากที่จุดไฟแล้ว
สูงกว่าอุณหภูมิจุดวาบไฟและแสดงอุณหภูมิต่ำสุดที่สารจะเผาไหม้ต่อไปหลังจากที่ติดไฟแล้ว
Expeltec สร้างอินโฟกราฟิกที่ดีมากเพื่ออธิบายความแตกต่างบางประการด้วยภาพ:
https://expeltec.com/5-terminology/flash-point-auto-ignition-temperature/
การจุดระเบิดอัตโนมัติกับกระบวนการอื่นๆ
การเผาไหม้ที่เกิดขึ้นเองนั้นแตกต่างจากการจุดระเบิดอัตโนมัติเนื่องจากไม่ต้องใช้แหล่งพลังงานภายนอกในการสตาร์ท
อุณหภูมิที่จุดติดไฟได้เองคืออุณหภูมิต่ำสุดที่สารจะติดไฟได้ในบรรยากาศปกติโดยไม่มีประกายไฟจากภายนอก
การจุดระเบิดอัตโนมัติและการเปิดรับแสงอัตโนมัติก็เป็นกระบวนการที่แตกต่างกันเช่นกัน การเปิดรับแสงอัตโนมัติคือเมื่อไฟลุกลามจากชั้นหนึ่งไปยังอีกชั้นหนึ่งในอาคารที่มีมากกว่า 1 ชั้น และการจุดไฟอัตโนมัติคืออุณหภูมิต่ำสุดที่วัสดุติดไฟจะเริ่มเผาไหม้เอง
มาตรการต้านทานน้ำมันเชื้อเพลิงต่อการจุดระเบิดอัตโนมัติ
ค่าออกเทน
กล่าวโดยย่อ ค่าออกเทนเป็นตัววัดว่าเชื้อเพลิงสามารถต้านทานการระเบิดและการจุดระเบิดได้ดีเพียงใด และยังแสดงให้เห็นว่าสามารถต้านทานการสตาร์ทด้วยตัวเองได้ดีเพียงใด
ค่าออกเทนเป็นวิธีมาตรฐานในการวัดว่าเชื้อเพลิงแข็งเช่นน้ำมันเบนซินและดีเซลเริ่มเผาไหม้เองในเครื่องยนต์ที่จุดระเบิดด้วยประกายไฟได้อย่างไร
การให้คะแนนนี้ขึ้นอยู่กับแรงดันที่เชื้อเพลิงจะติดไฟโดยอัตโนมัติ (เริ่มเผาไหม้เอง) ในสภาพแวดล้อมที่มีการควบคุม
ค่าออกเทนเขียนเป็นค่าออกเทนวิจัย (RON) หรือค่าออกเทนมอเตอร์ (MON)
ยิ่งค่าออกเทนสูง เชื้อเพลิงจะต้านทานการจุดระเบิดเองได้มากขึ้น และมีโอกาสน้อยที่เครื่องยนต์ SI จะน็อคหรือกระตุกระหว่างการบีบอัด
Autoignition และลักษณะของมัน
ในองศาของมุมข้อเหวี่ยง การหน่วงเวลาการจุดระเบิดอัตโนมัติคือระยะเวลาระหว่างการเริ่มฉีดเชื้อเพลิง (SOI) และการเริ่มการเผาไหม้ (SOC) (CAD)
เรียกอีกอย่างว่าเวลาหน่วงการจุดระเบิด (IDT) และแสดงระยะเวลาที่ส่วนผสมของเชื้อเพลิงและอากาศทำปฏิกิริยาที่อุณหภูมิและความดันหนึ่ง
อุณหภูมิติดไฟอัตโนมัติ
เอทานอลสามารถเริ่มเผาไหม้ได้ที่อุณหภูมิ 685°F (363°C) เป็นอุณหภูมิที่ส่วนผสมของเชื้อเพลิงและอากาศจะสว่างขึ้นเองโดยไม่ต้องอาศัยความช่วยเหลือจากแหล่งภายนอก
วิธีหนึ่งในการหาอุณหภูมิของการจุดระเบิดอัตโนมัติคือการวัดอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นระหว่างจุดสิ้นสุดของจังหวะการอัดและจุดเริ่มต้นของเหตุการณ์การจุดระเบิดอัตโนมัติ
อีกวิธีหนึ่งคือการหาอุณหภูมิที่จุดติดไฟได้เองของ 1-โพรพานอลและ 2-โพรพานอล
การจุดระเบิดอัตโนมัติและการถ่ายเทความร้อนด้วยรังสี
กรณีนี้เกิดขึ้นเมื่อของเหลวไวไฟได้รับความร้อนสูงกว่าอุณหภูมิจุดติดไฟ และไอระเหยที่ปล่อยออกมาจะติดไฟได้เองเมื่อสัมผัสกับรังสี เช่น รังสีอินฟราเรดจากวัตถุร้อนหรือควันไฟ
การจุดระเบิดมีสองประเภทที่แตกต่างกัน: การจุดระเบิดด้วยนักบินและการจุดระเบิดอัตโนมัติ วัสดุที่ไวไฟต้องการแหล่งความร้อนภายนอก เช่น ประกายไฟหรือเปลวไฟ เพื่อเริ่มการจุดระเบิดแบบขับ
ในทางกลับกัน การจุดไฟอัตโนมัติไม่จำเป็นต้องใช้แหล่งความร้อนภายนอก แต่จะใช้พลังงานของวัสดุในการจุดไฟแทน
อุณหภูมิติดไฟอัตโนมัติ
อุณหภูมิที่จุดติดไฟได้เองของสารคืออุณหภูมิต่ำสุดที่สารเริ่มเผาไหม้ เป็นอุณหภูมิที่บางสิ่งสามารถเริ่มเผาไหม้ได้เอง
ทำความเข้าใจเกี่ยวกับความสำคัญของอุณหภูมิที่จุดระเบิดอัตโนมัติ
อุณหภูมิที่จุดติดไฟได้เองเป็นแนวคิดหลักในศาสตร์แห่งการเผาไหม้ หมายถึง อุณหภูมิต่ำสุดที่สารจะติดไฟได้เองและติดไฟได้โดยไม่มีประกายไฟจากภายนอก
อุณหภูมิที่วัสดุจะเริ่มไหม้เองสามารถเปลี่ยนแปลงได้ขึ้นอยู่กับสิ่งต่างๆ เช่น สิ่งอื่นในพื้นที่นั้น
เมื่อพูดถึงส่วนผสมของเชื้อเพลิงที่สามารถติดไฟได้ อุณหภูมิที่จุดติดไฟได้เองคืออุณหภูมิต่ำสุดที่เชื้อเพลิงจะติดไฟได้เองโดยไม่มีประกายไฟจากภายนอก
การทำความเข้าใจเกี่ยวกับอุณหภูมิที่ติดไฟได้เองของสารมีความสำคัญต่อความปลอดภัยจากอัคคีภัย และสำหรับการใช้และจัดเก็บสิ่งที่สามารถติดไฟได้อย่างปลอดภัย
ก๊าซไฮโดรเจนและการจุดระเบิดอัตโนมัติ
เมื่อใส่ก๊าซไฮโดรเจนเข้าไปในเครื่องยนต์ มันจะเปลี่ยนวิธีการทำงานของการจุดระเบิดอัตโนมัติด้วยวิธีที่ไม่เหมือนใคร วิธีการเผาไหม้ได้รับผลกระทบจากข้อเท็จจริงที่ว่าอุณหภูมิที่จุดติดไฟได้เองและค่าการนำความร้อนสูงกว่าเชื้อเพลิงอย่างมีเทน
ผลของไฮโดรเจนต่อการจุดระเบิดอัตโนมัติ
เมื่อไฮโดรเจนผสมกับเชื้อเพลิงอื่น อุณหภูมิที่สูงขึ้นซึ่งจุดติดไฟได้เองจะเร่งอัตราการเผาไหม้และเพิ่มความดันในกระบอกสูบ
แต่การใช้ไฮโดรเจนอาจทำให้เกิดปัญหา เช่น ปัญหาด้านความปลอดภัย การจุดระเบิดก่อนเวลาอันควร ไฟย้อนกลับ และพลังงานน้อยลง
เมื่อโหลดบางอย่างใส่เครื่องยนต์ที่มีการจุดระเบิดด้วยประกายไฟ การจุดระเบิดอัตโนมัติที่ไม่มีการควบคุมอาจทำให้เครื่องยนต์น็อคได้
ในเครื่องยนต์ที่ใช้ได้ทั้งน้ำมันดีเซลและไฮโดรเจน การใส่ไฮโดรเจนเข้าไปในท่อร่วมไอดีอาจทำให้น้ำมันดีเซลเริ่มเผาไหม้ได้เอง
อุณหภูมิติดไฟอัตโนมัติของอากาศ
อากาศไม่ติดไฟ ดังนั้นจึงไม่มีอุณหภูมิที่จะเริ่มเผาไหม้ได้เอง เชื้อเพลิงและสารเคมี เช่น บิวเทน โค้ก ไฮโดรเจน และปิโตรเลียม มักจะมีอุณหภูมิที่จุดติดไฟได้เอง
อุณหภูมิที่จุดไฟได้เองคืออุณหภูมิต่ำสุดที่วัสดุเริ่มให้ความร้อนในตัวเอง ซึ่งอาจนำไปสู่การเกิดไฟไหม้ได้
ความดันอัตโนมัติ
ความดันที่ไฮโดรเจนจะเริ่มเผาไหม้อยู่ระหว่าง 3.5 ถึง 7 เมกะปาสคาล (35-70 บาร์) การจุดระเบิดเองมีโอกาสเกิดมากขึ้นเมื่อความดันปล่อยครั้งแรกสูงและช็อกนำมีกำลังแรง
แรงดันที่จำเป็นในการจุดไฟขึ้นอยู่กับปริมาณออกซิเจนและฮีเลียมในอากาศ
ผลของแรงกดต่อการจุดระเบิดอัตโนมัติ
เมื่อความดันสูงขึ้น อุณหภูมิที่ส่วนผสมของก๊าซหรือไอระเหยสามารถเริ่มเผาไหม้ได้เองจะลดลง
นี่เป็นเพราะความดันที่สูงขึ้นเร่งปฏิกิริยาซึ่งจะทำให้อุณหภูมิที่เริ่มปฏิกิริยาลดลง
การจัดเก็บไฮโดรเจนออนบอร์ด
ระบบจัดเก็บไฮโดรเจนบนเครื่องบินส่วนใหญ่ทำงานที่แรงดันสูงสุด 700 บาร์ แม้แต่แรงดันที่สูงขึ้นก็ถูกนำมาใช้ที่สถานีเติมเชื้อเพลิงสำหรับการจัดเก็บประเภทนี้
ก๊าซที่ติดไฟภายในสามารถสูญเสียความร้อนผ่านการปลดปล่อยแรงกระแทกที่ทำให้เปลวไฟดับลงก่อนที่ปริมาตรทั้งหมดจะลุกไหม้ สิ่งนี้สามารถหยุดแก๊สไม่ให้ติดไฟได้เอง
การทดสอบการติดไฟอัตโนมัติของน้ำมันดิบ
การทดสอบการติดไฟอัตโนมัติทำกับน้ำมันดิบเพื่อหาอุณหภูมิต่ำสุดที่จะลุกไหม้ได้เองในอุณหภูมิห้องปกติ
American Society for Testing and Materials (ASTM) ได้กำหนดมาตรฐานสำหรับการทดสอบความสามารถในการติดไฟด้วยตัวเองของน้ำมันดิบ
ASTM E659: อุณหภูมิที่สารเริ่มเผาไหม้เอง
ASTM E659 เป็นการทดสอบมาตรฐานที่ใช้เพื่อดูว่าน้ำมันดิบจะติดไฟหรือไม่ วิธีการทดสอบนี้แสดงวิธีการหาอุณหภูมิติดไฟเองด้วยเปลวไฟร้อนและเปลวไฟเย็นของสารเคมีเหลวในอากาศที่ความดันบรรยากาศในภาชนะที่มีความร้อนสม่ำเสมอ
ผลการทดสอบนี้แสดงให้เห็นว่าอุณหภูมิต่ำสุดที่ปกติแล้วน้ำมันดิบจะติดไฟคือเท่าใด
เปรียบเทียบ ASTM E659 และ ASTM D2155
ASTM E659 เป็นวิธีทดสอบน้ำมันดิบสำหรับการจุดระเบิดอัตโนมัติที่ทันสมัยกว่า ASTM D2155 แม้ว่าเครื่องมือสำหรับแต่ละวิธีจะแตกต่างกัน แต่ผลลัพธ์ก็เหมือนกัน
ASTM D93A: การกำหนดจุดวาบไฟ
ASTM D 93A เป็นวิธีการหาจุดวาบไฟของปิโตรเลียมและผลิตภัณฑ์ที่ทำจากปิโตรเลียม แต่ไม่ครอบคลุมถึงการทดสอบการติดไฟเอง
จุดวาบไฟคืออุณหภูมิที่ผลิตภัณฑ์จากปิโตรเลียมปล่อยไอออกมาเพียงพอสำหรับเปลวไฟขนาดเล็กเพื่อจุดไฟและจุดไฟต่อไป
อุณหภูมิจุดวาบไฟไม่เหมือนกับอุณหภูมิที่จุดติดไฟได้เอง อุณหภูมิที่จุดไฟได้เองคืออุณหภูมิที่สารจะเริ่มเผาไหม้เองโดยไม่มีประกายไฟจากภายนอก
แชร์บน…
