Ciao e benvenuto in questo articolo in cui discuterò un concetto cruciale nel campo della scienza della combustione, "Autoaccensione".
In questo articolo tratterò vari aspetti dell'autoaccensione, inclusa la definizione, la temperatura di autoaccensione di diverse sostanze come carta, diesel, etanolo, idrogeno, avgas e altro.
Discuterò anche della differenza tra punto di infiammabilità, punto di fuoco e temperatura di autoaccensione e di come la pressione influisce sulla temperatura di autoaccensione.
Alla fine di questo articolo, avrai una comprensione completa dell'autoaccensione e delle sue implicazioni. Quindi iniziamo!
Cos'è l'autoaccensione?
La definizione formale è:
Accensione spontanea di parte o di tutta la miscela aria-carburante nella camera di combustione di un motore a combustione interna. Conosciuta anche come autocombustione.
L'autoaccensione è quando una sostanza inizia a bruciare da sola, senza alcun aiuto da una fonte esterna. Il calore all'interno della sostanza la fa prendere fuoco da sola.
Qual è la temperatura di autoaccensione?
La temperatura di autoaccensione è la temperatura più bassa alla quale una sostanza inizierà a bruciare in un'atmosfera normale. Questa temperatura è influenzata da cose come la pressione, la concentrazione di ossigeno e la quantità di carburante nell'aria. È importante ricordare che la temperatura alla quale una sostanza inizierà a bruciare da sola dipende dal tipo e dalla composizione della sostanza.
Autoaccensione nei motori a combustione interna
I motori a combustione interna possono autoaccendersi a causa del solo calore di compressione o quando questo calore è combinato con l'iniezione di carburante. L'autoaccensione è anche chiamata combustione spontanea e può avvenire nella camera di combustione del motore.
Quando si lavora con materiali infiammabili, la temperatura di autoaccensione è un fattore chiave per determinare il rischio di incendio o esplosione. Viene utilizzato per capire quanto è probabile che una sostanza prenda fuoco da sola in un'atmosfera normale, senza scintille o fiamme dall'esterno.
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Temperatura di autoaccensione di diverse sostanze
Legna:
La temperatura alla quale il legno inizia a bruciare da solo è di circa 482°F (250°C). A 700°F (371°C), può prendere fuoco subito, ma ci vogliono alcuni minuti tra 450°F (232°C) e 500°F (260°C).
Al minimo flusso di calore necessario per avviare una fiamma diretta, la temperatura superficiale è compresa tra 300 e 365°C (572 e 689°F).
Avgas (benzina per aviazione):
La temperatura alla quale inizia a bruciare da sola è di 280°C (536°F). Avgas è un tipo di benzina prodotto per i motori degli aeroplani.
Ha un punto di infiammabilità di -43°C (-45°F). È come il cherosene, che ha anche una temperatura di 280°C (536°F) alla quale può iniziare a bruciare da solo.
http://large.stanford.edu/courses/2014/ph240/ukropina2
Etanolo:
La temperatura di autoaccensione dell'etanolo è 365°C (689°F), che è inferiore a quella dell'etere dietilico (160°C o 320°F) e superiore a quella della benzina (247-280°C o 477-536°F ).
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6266291
Idrogeno:
La temperatura alla quale l'idrogeno inizierà a bruciare da solo è di 535°C (995°F).
https://en.wikipedia.org/wiki/Autoignition_temperature
Ossido di etilene:
La temperatura alla quale l'ossido di etilene inizia a bruciare da solo è di 429°C (804,2°F). Ma se c'è ruggine, potrebbe scendere fino a 140°C (284°F).
A temperature superiori a 51,3 ° F (10,7 ° C), l'ossido di etilene è un gas incolore che può prendere fuoco da solo.
https://www.petrochemistry.eu/wp-content/uploads/2018/01/Guidelines_EO_2013_UK_v6-final.pdf
Diesel:
Punto di autoaccensione: circa 210°C.
Acciaio:
Punto di autoaccensione: circa 1315°C (2399°F).
Carta:
Punto di autoaccensione: circa 218 - 248°C.
Una volta che si accende un fuoco di carta, il calore al centro può raggiungere gli 815°C.
Altri gas:
- Metano: 580 °C
- Propano: 493 °C
- Etilene: 425 °C
- Acetilene: 305 °C
- Nafta: 290 °C
- Solfuro di carbonio: 102 °C
Come capire le differenze tra autoaccensione, punto di infiammabilità e punto di fuoco
In sintesi, il punto di infiammabilità, il punto di fuoco e la temperatura di autoaccensione sono tutti correlati a quanto è infiammabile una sostanza, ma ogni termine si riferisce a un aspetto diverso di come la sostanza agisce quando esposta al calore e al fuoco.
Autoaccensione
L'autoaccensione è la temperatura più bassa alla quale un materiale infiammabile inizierà a bruciare da solo, senza una scintilla o altra fonte di accensione dall'esterno.
Ciò accade quando la temperatura del materiale raggiunge la sua temperatura di autoaccensione, trasformandolo in un gas infiammabile che inizia a bruciare da solo.
Punto d'infiammabilità
Il punto di infiammabilità, d'altra parte, è la temperatura più bassa alla quale un liquido che può prendere fuoco emette abbastanza vapore da prendere fuoco quando viene a contatto con una fonte di ignizione.
Per ogni liquido infiammabile, la quantità di vapore nell'aria necessaria per mantenere acceso un incendio è diversa e la temperatura del punto di infiammabilità mostra la temperatura più bassa alla quale un liquido infiammabile prende fuoco quando è vicino a una fonte di ignizione.
Punto di infiammabilità vs punto di autoaccensione:
Il punto di infiammabilità e il punto di autoaccensione sono due modi importanti per misurare la facilità con cui una sostanza prende fuoco.
Entrambi i termini si riferiscono alla temperatura alla quale qualcosa può iniziare a bruciare, ma parlano di diverse parti del processo.
Il punto di infiammabilità è la temperatura alla quale una sostanza può prendere fuoco da una fonte esterna e il punto di autoaccensione è la temperatura alla quale prenderà fuoco da sola.
Punto fuoco
Il punto di fuoco è la temperatura alla quale il vapore di un liquido infiammabile continua a bruciare dopo che è stato incendiato.
È superiore alla temperatura del punto di infiammabilità e mostra la temperatura più bassa alla quale una sostanza continuerà a bruciare dopo aver preso fuoco.
Expeltec ha realizzato un'infografica davvero carina per spiegare visivamente alcune differenze:
https://expeltec.com/5-terminology/flash-point-auto-ignition-temperature/
Autoaccensione vs altri processi
La combustione spontanea è diversa dall'autoaccensione perché non necessita di una fonte di energia esterna per avviarsi.
La temperatura di autoaccensione è la temperatura più bassa alla quale una sostanza prende fuoco in un'atmosfera normale senza una scintilla dall'esterno.
Anche l'autoaccensione e l'autoesposizione sono processi diversi. L'autoesposizione è quando un incendio si diffonde da un piano all'altro in un edificio con più di un piano e l'autoaccensione è la temperatura più bassa alla quale un materiale infiammabile inizierà a bruciare da solo.
Misure di Resistenza del Combustibile all'Autoaccensione
Numero di ottani
In breve, il numero di ottano è una misura di quanto bene un carburante può resistere alla detonazione e alla preaccensione, e mostra anche quanto bene può resistere all'avviamento da solo.
Il numero di ottano è un modo standard per misurare quanto i carburanti duri come benzina e diesel inizino a bruciare da soli nei motori ad accensione comandata.
Questa valutazione si basa sulla pressione alla quale il carburante si accenderà automaticamente (inizierà a bruciare da solo) in un ambiente controllato.
Il numero di ottano è scritto come numero di ottano di ricerca (RON) o numero di ottano del motore (MON).
Maggiore è il numero di ottano, più resistente è il carburante all'autoaccensione e minore è la probabilità che un motore SI bussi o emetta un rumore metallico durante la compressione.
Autoaccensione e sue caratteristiche
In gradi dell'angolo di manovella, il ritardo di autoaccensione è la quantità di tempo tra l'inizio dell'iniezione di carburante (SOI) e l'inizio della combustione (SOC) (CAD).
È anche chiamato tempo di ritardo di accensione (IDT) e mostra quanto tempo impiega una miscela di carburante e aria a reagire a una certa temperatura e pressione.
Temperatura di autoaccensione
L'etanolo può iniziare a bruciare a una temperatura di 685°F (363°C). È la temperatura alla quale una miscela di combustibile e aria si accenderà da sola, senza alcun aiuto da parte di una fonte esterna.
Un modo per calcolare la temperatura di autoaccensione è misurare l'aumento di temperatura tra la fine della corsa di compressione e l'inizio dell'evento di autoaccensione.
Un altro modo è trovare le temperature di autoaccensione di 1-propanolo e 2-propanolo.
Autoaccensione e trasferimento di calore per irraggiamento
Ciò accade quando un liquido infiammabile viene riscaldato al di sopra della sua temperatura di accensione e i vapori che vengono rilasciati si autoinfiammano se esposti a radiazioni come la radiazione infrarossa da oggetti caldi o pennacchi di fuoco.
Esistono due diversi tipi di accensione: accensione pilotata e autoaccensione. Il materiale infiammabile necessita di una fonte esterna di calore, come una scintilla o una fiamma, per avviare un'accensione pilotata.
L'autoaccensione, invece, non necessita di una fonte esterna di calore. Utilizza invece l'energia del materiale stesso per accendere un fuoco.
Temperatura di autoaccensione
La temperatura di autoaccensione di una sostanza è la temperatura più bassa alla quale inizia a bruciare. È la temperatura alla quale qualcosa può iniziare a bruciare da solo.
Comprensione dell'importanza della temperatura di autoaccensione
La temperatura di autoaccensione è un concetto chiave nella scienza della combustione. Significa la temperatura più bassa alla quale una sostanza si autoaccenderà e prenderà fuoco senza una scintilla dall'esterno.
La temperatura alla quale un materiale inizierà a bruciare da solo può cambiare a seconda di cose come cos'altro c'è nell'area.
Quando si tratta di miscele di carburante che possono prendere fuoco, la temperatura di autoaccensione è la temperatura più bassa alla quale il carburante prende fuoco da solo senza una scintilla dall'esterno.
Comprendere la temperatura di autoaccensione di una sostanza è importante per la sicurezza antincendio e per utilizzare e conservare in sicurezza oggetti che possono prendere fuoco.
Idrogeno e autoaccensione
Quando il gas idrogeno viene immesso in un motore, cambia il modo in cui funziona l'autoaccensione in un modo unico. Il modo in cui brucia è influenzato dal fatto che la sua temperatura di autoaccensione e conducibilità termica sono superiori a quelle dei combustibili come il metano.
Effetto dell'idrogeno sull'autoaccensione
Quando l'idrogeno viene miscelato con altri combustibili, la temperatura più alta alla quale si accende da solo accelera la velocità di combustione e aumenta la pressione nel cilindro.
Ma l'uso dell'idrogeno può anche causare problemi come problemi di sicurezza, accensione prematura, ritorno di fiamma e minore potenza.
Quando vengono applicati determinati carichi sui motori con accensione a scintilla, l'autoaccensione incontrollata può causare il battito in testa del motore.
Nei motori che possono utilizzare sia gasolio che idrogeno, l'immissione di idrogeno nel collettore di aspirazione può far sì che il gasolio inizi a bruciare da solo.
Temperatura di autoaccensione dell'aria
L'aria non è infiammabile, quindi non ha una temperatura alla quale inizia a bruciare da sola. I combustibili e le sostanze chimiche come il butano, il coke, l'idrogeno e il petrolio hanno spesso le loro temperature di autoaccensione.
La sua temperatura di autoaccensione è la temperatura più bassa alla quale un materiale inizia ad autoriscaldarsi, il che può provocare un incendio.
Pressione di autoaccensione
La pressione alla quale l'idrogeno inizierà a bruciare è compresa tra 3,5 e 7 Mpa (35-70 bar). L'accensione spontanea è più probabile quando la pressione di rilascio iniziale è alta e lo shock principale è forte.
La pressione necessaria per accendere un incendio dipende dalla quantità di ossigeno ed elio presenti nell'aria.
Effetto della pressione sull'autoaccensione
Quando la pressione aumenta, la temperatura alla quale una miscela di gas o vapori può iniziare a bruciare da sola diminuisce.
Questo perché pressioni più elevate accelerano la reazione, il che abbassa la temperatura alla quale inizia la reazione.
Deposito di idrogeno a bordo
La maggior parte dei sistemi di stoccaggio dell'idrogeno a bordo funziona a pressioni fino a 700 bar. Pressioni ancora più elevate vengono utilizzate nelle stazioni di rifornimento per questi tipi di stoccaggio.
I gas infiammabili internamente possono perdere calore attraverso una scarica d'urto che provoca lo spegnimento della fiamma prima che l'intero volume sia in fiamme. Questo può impedire al gas di accendersi.
Test di autoaccensione del petrolio greggio
Il test di autoaccensione viene eseguito sul petrolio greggio per scoprire la temperatura più bassa alla quale prenderà fuoco spontaneamente a temperatura ambiente normale.
L'American Society for Testing and Materials (ASTM) ha stabilito degli standard per testare la capacità del petrolio greggio di autoincendiarsi.
ASTM E659: Temperature alle quali una sostanza inizia a bruciare da sola
ASTM E659 è il test standard utilizzato per vedere se il petrolio greggio prenderà fuoco da solo. Questo metodo di prova mostra come trovare le temperature di autoaccensione a fiamma calda ea fiamma fredda di una sostanza chimica liquida nell'aria a pressione atmosferica in un recipiente riscaldato uniformemente.
I risultati di questo test mostrano qual è la temperatura più bassa alla quale normalmente il greggio prende fuoco.
Confronto tra ASTM E659 e ASTM D2155
ASTM E659 è un modo più aggiornato per testare il petrolio greggio per l'autoaccensione rispetto a ASTM D2155. Anche se gli strumenti per ciascun metodo sono diversi, i risultati sono gli stessi.
ASTM D93A: Determinazione del punto di infiammabilità
ASTM D 93A è un modo per capire il punto di infiammabilità del petrolio e dei prodotti a base di petrolio. Ma non copre i test per l'autoaccensione.
Il punto di infiammabilità è la temperatura alla quale un prodotto a base di petrolio emette abbastanza vapore perché una piccola fiamma possa accendere un incendio e mantenerlo acceso.
La temperatura del punto di infiammabilità non è la stessa della temperatura di autoaccensione. La temperatura di autoaccensione è la temperatura alla quale una sostanza inizierà a bruciare da sola senza una scintilla dall'esterno.
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