Hei ja tervetuloa tähän artikkeliin, jossa keskustelen polttotieteen alan keskeisestä käsitteestä, "itsesyttymisestä".
Tässä artikkelissa käsittelen itsesyttymisen eri näkökohtia, mukaan lukien eri aineiden, kuten paperin, dieselin, etanolin, vedyn, avgasin ja muiden määrittelyn, itsesyttymislämpötilan.
Keskustelen myös leimahduspisteen, palopisteen ja itsesyttymislämpötilan erosta ja siitä, kuinka paine vaikuttaa itsesyttymislämpötilaan.
Tämän artikkelin loppuun mennessä sinulla on kattava käsitys itsesyttymisestä ja sen vaikutuksista. Joten aloitetaan!
Mikä on itsesytytys?
Muodollinen määritelmä on:
Polttoaine-ilmaseoksen osan tai koko spontaani syttyminen polttomoottorin polttokammiossa. Tunnetaan myös spontaanina palamisena.
Itsesyttymisestä on kyse, kun aine alkaa palaa itsestään ilman ulkopuolisen lähteen apua. Aineen sisällä oleva lämpö saa sen syttymään itsestään.
Mikä on itsesyttymislämpötila?
Itsesyttymislämpötila on alin lämpötila, jossa aine alkaa palaa normaalissa ilmakehässä. Tähän lämpötilaan vaikuttavat esimerkiksi paine, happipitoisuus ja ilmaan menevän polttoaineen määrä. On tärkeää muistaa, että lämpötila, jossa aine alkaa palaa itsestään, riippuu aineen tyypistä ja koostumuksesta.
Itsesytytys polttomoottoreissa
Polttomoottorit voivat syttyä itsestään johtuen pelkästään puristuslämmöstä tai kun tämä lämpö yhdistetään polttoaineen ruiskutukseen. Itsesyttymistä kutsutaan myös spontaaniksi palamiseksi, ja se voi tapahtua moottorin palotilassa.
Kun työskennellään syttyvien materiaalien kanssa, itsesyttymislämpötila on avaintekijä tulipalon tai räjähdysvaaran selvittämisessä. Sen avulla selvitetään, kuinka todennäköistä on, että aine syttyy itsestään palamaan normaalissa ilmakehässä ilman ulkopuolelta tulevaa kipinää tai liekkejä.
Video
Vinkki: Ota tekstityspainike käyttöön, jos tarvitset sitä. Valitse asetuspainikkeesta "automaattinen käännös", jos et tunne englannin kieltä. Sinun on ehkä napsautettava ensin videon kieltä, ennen kuin suosikkikielesi on saatavilla käännettäväksi.
Eri aineiden itsesyttymislämpötilat
Puu:
Lämpötila, jossa puu alkaa palaa itsestään, on noin 482 °F (250 °C). 371 °C:ssa se voi syttyä tuleen heti, mutta kestää muutaman minuutin 232 °C:n ja 260 °C:n välillä.
Suoran liekin sytyttämiseen tarvittavalla vähimmäislämpövuolla pintalämpötila on 300 - 365 °C (572 - 689 °F).
Avgas (lentobensiini):
Lämpötila, jossa se alkaa palaa itsestään, on 280 °C (536 °F). Avgas on eräänlainen bensiini, joka on valmistettu lentokoneiden moottoreille.
Sen leimahduspiste on -43°C (-45°F). Se on kuin kerosiini, jonka lämpötila on myös 280 °C (536 °F), jossa se voi alkaa palaa itsestään.
http://large.stanford.edu/courses/2014/ph240/ukropina2
Etanoli:
Etanolin itsesyttymislämpötila on 365°C (689°F), mikä on alempi kuin dietyylieetterin (160°C tai 320°F) ja korkeampi kuin bensiinin (247-280°C tai 477-536°F). ).
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6266291
Vety:
Lämpötila, jossa vety alkaa palaa itsestään, on 535 °C (995 °F).
https://en.wikipedia.org/wiki/Autoignition_temperature
Etyleenioksidi:
Lämpötila, jossa eteenioksidi alkaa palaa itsestään, on 429 °C (804,2 °F). Mutta jos ruostetta on, se voi olla niinkin alhainen kuin 140 °C (284 °F).
Yli 10,7 °C:n lämpötiloissa eteenioksidi on väritön kaasu, joka voi syttyä tuleen itsestään.
https://www.petrochemistry.eu/wp-content/uploads/2018/01/Guidelines_EO_2013_UK_v6-final.pdf
Diesel:
Itsesyttymispiste: noin 210°C.
Teräs:
Itsesyttymispiste: noin 1315°C (2399°F).
Paperi:
Itsesyttymispiste: Noin 218 - 248°C.
Kun paperipalo syttyy, keskilämpötila voi nousta jopa 815 °C:seen.
Muut kaasut:
- Metaani: 580 °C
- Propaani: 493 °C
- Eteeni: 425 °C
- Asetyleeni: 305 °C
- Teollisuusbensiini: 290 °C
- Hiilidisulfidi: 102 °C
Kuinka selvittää erot itsesyttymispisteen, leimahduspisteen ja palopisteen välillä
Yhteenvetona voidaan todeta, että leimahduspiste, palopiste ja itsesyttymislämpötila liittyvät kaikki aineen syttymiseen, mutta kukin termi viittaa eri puoliin, kuinka aine toimii altistuessaan lämmölle ja tulelle.
Itsesyttyminen
Itsesyttyvyys on alin lämpötila, jossa syttyvä materiaali alkaa palaa itsestään ilman kipinää tai muuta sytytyslähdettä ulkopuolelta.
Tämä tapahtuu, kun materiaalin lämpötila saavuttaa itsesyttymislämpötilansa, jolloin se muuttuu syttyväksi kaasuksi, joka alkaa palaa itsestään.
Leimahduspiste
Leimahduspiste puolestaan on alin lämpötila, jossa palava neste vapauttaa tarpeeksi höyryä syttyäkseen tuleen, kun se joutuu kosketuksiin sytytyslähteen kanssa.
Jokaisen palavan nesteen osalta palon syttymiseen tarvittava höyryn määrä ilmassa on erilainen, ja leimahduspistelämpötila näyttää alimman lämpötilan, jossa syttyvä neste syttyy tuleen, kun se on lähellä sytytyslähdettä.
Leimahduspiste vs itsesyttymispiste:
Leimahduspiste ja itsesyttymispiste ovat kaksi tärkeää tapaa mitata, kuinka helposti aine syttyy tuleen.
Molemmat termit viittaavat lämpötilaan, jossa jokin voi alkaa palaa, mutta ne puhuvat prosessin eri osista.
Leimahduspiste on lämpötila, jossa aine voi syttyä tuleen ulkopuolisesta lähteestä, ja itsesyttymispiste on lämpötila, jossa se syttyy tuleen itsestään.
Fire Point
Palopiste on lämpötila, jossa palavan nesteen höyry jatkaa palamista sen jälkeen, kun se on sytytetty.
Se on korkeampi kuin leimahduspistelämpötila ja näyttää alimman lämpötilan, jossa aine jatkaa palamista sen syttymisen jälkeen.
Expeltec teki todella hienon infografian selittääkseen visuaalisesti joitain eroja:
https://expeltec.com/5-terminology/flash-point-auto-ignition-temperature/
Itsesyttyminen vs. Muut prosessit
Spontaani palaminen eroaa itsesyttymisestä, koska se ei tarvitse ulkopuolista energialähdettä käynnistyäkseen.
Itsesyttymislämpötila on alin lämpötila, jossa aine syttyy tuleen normaalissa ilmakehässä ilman ulkopuolelta tulevaa kipinää.
Itsesyttyminen ja automaattivalotus ovat myös eri prosesseja. Autovalotuksella tarkoitetaan, kun tuli leviää kerroksesta toiseen rakennuksessa, jossa on useampi kuin yksi kerros, ja itsesyttyminen on alin lämpötila, jossa syttyvä materiaali alkaa palaa itsestään.
Polttoaineen itsesyttymiskestävyys
Oktaaniluku
Lyhyesti sanottuna oktaaniluku on mitta siitä, kuinka hyvin polttoaine kestää räjähdyksen ja esisytytyksen, ja se osoittaa myös kuinka hyvin se kestää käynnistymistä itsestään.
Oktaaniluku on tavallinen tapa mitata, kuinka kovat polttoaineet, kuten bensiini ja diesel, alkavat palaa itsestään kipinäsytytysmoottoreissa.
Tämä luokitus perustuu paineeseen, jossa polttoaine syttyy itsestään (alkaa palaa itsestään) valvotussa ympäristössä.
Oktaaniluku kirjoitetaan joko tutkimusoktaanilukuna (RON) tai moottorin oktaanilukuna (MON).
Mitä korkeampi oktaaniluku, sitä paremmin polttoaine kestää itsesyttymistä, ja sitä epätodennäköisempää on, että SI-moottori koputtaa tai pingilee puristuksen aikana.
Itsesyttyminen ja sen ominaisuudet
Kampikulma-asteina itsesytytyksen viive on aika, joka kuluu polttoaineen ruiskutuksen (SOI) ja palamisen alkamisen (SOC) välillä (CAD).
Sitä kutsutaan myös sytytysviiveeksi (IDT), ja se osoittaa, kuinka kauan polttoaineen ja ilman seos reagoi tietyssä lämpötilassa ja paineessa.
Itsesyttymislämpötila
Etanoli voi alkaa palaa lämpötilassa 685 °F (363 °C). Se on lämpötila, jossa polttoaineen ja ilman seos syttyy itsestään ilman ulkopuolisen lähteen apua.
Yksi tapa selvittää itsesyttymislämpötila on mitata lämpötilan nousu puristustahdin lopun ja itsesyttymistapahtuman alun välillä.
Toinen tapa on löytää 1-propanolin ja 2-propanolin itsesyttymislämpötilat.
Itsesyttyvyys ja säteilylämmönsiirto
Näin tapahtuu, kun syttyvä neste kuumennetaan syttymislämpötilansa yläpuolelle ja vapautuvat höyryt syttyvät itsestään joutuessaan alttiiksi säteilylle, kuten kuumien esineiden tai tulipalojen infrapunasäteilylle.
Sytytystä on kahta eri tyyppiä: ohjattu sytytys ja itsesytytys. Syttyvä materiaali tarvitsee ulkopuolisen lämmönlähteen, kuten kipinän tai liekin, käynnistääkseen ohjatun sytytyksen.
Itsesyttyminen ei sitä vastoin tarvitse ulkopuolista lämmönlähdettä. Sen sijaan se käyttää materiaalin omaa energiaa tulipalon sytyttämiseen.
Itsesyttymislämpötila
Aineen itsesyttymislämpötila on alin lämpötila, jossa se alkaa palaa. Se on lämpötila, jossa jokin voi alkaa palaa itsestään.
Itsesyttymislämpötilan merkityksen ymmärtäminen
Itsesyttymislämpötila on palamistieteen avainkäsite. Se tarkoittaa alinta lämpötilaa, jossa aine syttyy itsestään ja syttyy tuleen ilman ulkopuolelta tulevaa kipinää.
Lämpötila, jossa materiaali alkaa palaa itsestään, voi muuttua riippuen asioista, kuten mitä muuta alueella on.
Tulen syttymiskykyisten polttoaineseosten osalta itsesyttymislämpötila on alin lämpötila, jossa polttoaine syttyy itsestään ilman ulkopuolelta tulevaa kipinää.
Aineen itsesyttymislämpötilan ymmärtäminen on tärkeää paloturvallisuuden ja syttyvien esineiden turvallisen käytön ja varastoinnin kannalta.
Vetykaasu ja itsesytytys
Kun vetykaasua laitetaan moottoriin, se muuttaa tapaa, jolla itsesytytys toimii ainutlaatuisella tavalla. Sen palamistapaan vaikuttaa se, että sen itsesyttymislämpötila ja lämmönjohtavuus ovat korkeammat kuin polttoaineiden, kuten metaanin.
Vedyn vaikutus itsesyttymiseen
Kun vetyä sekoitetaan muihin polttoaineisiin, korkeampi lämpötila, jossa se syttyy itsestään, nopeuttaa palamisnopeutta ja nostaa painetta sylinterissä.
Mutta vedyn käyttö voi myös aiheuttaa ongelmia, kuten turvallisuusongelmia, ennenaikaista syttymistä, takaiskua ja vähemmän tehoa.
Kun tiettyjä kuormituksia kuormitetaan kipinäsytytyksellä varustetuille moottoreille, hallitsematon itsesytytys voi aiheuttaa moottorin koputuksen.
Sekä dieselpolttoainetta että vetyä käyttävissä moottoreissa vedyn laittaminen imusarjaan voi saada dieselpolttoaineen palamaan itsestään.
Ilman itsesyttymislämpötila
Ilma ei ole syttyvää, joten sillä ei ole lämpötilaa, jossa se alkaa palaa itsestään. Polttoaineiden ja kemikaalien, kuten butaanin, koksin, vedyn ja öljyn, itsesyttymislämpötilat ilmoitetaan usein.
Sen itsesyttymislämpötila on alin lämpötila, jossa materiaali alkaa lämmetä itsestään, mikä voi johtaa tulipaloon.
Itsesyttymispaine
Paine, jossa vety alkaa palaa, on 3,5-7 Mpa (35-70 bar). Spontaani syttyminen on todennäköisempää, kun alkuvapautuspaine on korkea ja johtava isku on voimakas.
Tulipalon syttymiseen tarvittava paine riippuu siitä, kuinka paljon happea ja heliumia on ilmassa.
Paineen vaikutus itsesyttymiseen
Paineen noustessa lämpötila, jossa kaasu- tai höyryseos voi alkaa palaa itsestään, laskee.
Tämä johtuu siitä, että korkeammat paineet nopeuttavat reaktiota, mikä alentaa lämpötilaa, jossa reaktio alkaa.
Vedyn sisäinen varastointi
Useimmat vetyvarastojärjestelmät toimivat jopa 700 baarin paineissa. Tankkausasemilla käytetään vielä korkeampia paineita tällaisiin varastointiin.
Sisäisesti syttyneet kaasut voivat menettää lämpöä iskupurkauksen seurauksena, jolloin liekki sammuu ennen kuin koko tilavuus syttyy tuleen. Tämä voi estää kaasua syttymästä itsestään.
Raakaöljyn itsesyttymistesti
Itsesyttymistesti tehdään raakaöljylle, jotta saadaan selville alin lämpötila, jossa se syttyy itsestään palamaan normaalissa huoneenlämmössä.
American Society for Testing and Materials (ASTM) on asettanut standardit raakaöljyn itsesyttymiskyvyn testaamiseksi.
ASTM E659: Lämpötilat, joissa aine alkaa palaa itsestään
ASTM E659 on vakiotesti, jota käytetään sen selvittämiseen, syttyykö raakaöljy itsestään tuleen. Tämä testimenetelmä osoittaa, kuinka nestemäisen kemikaalin kuumaliekin ja kylmäliekin itsesyttymislämpötilat löydetään ilmassa ilmakehän paineessa tasaisesti lämmitetyssä astiassa.
Tämän testin tulokset osoittavat, mikä on alin lämpötila, jossa raakaöljy normaalisti syttyy tuleen.
Verrataan ASTM E659:ää ja ASTM D2155:tä
ASTM E659 on ajantasaisempi tapa testata raakaöljyn itsesyttymistä kuin ASTM D2155. Vaikka kunkin menetelmän työkalut ovat erilaisia, tulokset ovat samat.
ASTM D93A: Leimahduspisteen määritys
ASTM D 93A on tapa selvittää öljyn ja öljytuotteiden leimahduspiste. Mutta se ei kata itsesyttymistestejä.
Leimahduspiste on lämpötila, jossa öljypohjainen tuote vapauttaa tarpeeksi höyryä pienelle liekille sytyttääkseen tulen ja pitääkseen sen käynnissä.
Leimahduspistelämpötila ei ole sama kuin itsesyttymislämpötila. Itsesyttymislämpötila on lämpötila, jossa aine alkaa palaa itsestään ilman ulkopuolelta tulevaa kipinää.
Jaa…
