Hallo en welkom bij dit artikel waarin ik een cruciaal concept op het gebied van verbrandingswetenschap, "Autoignition", zal bespreken.
In dit artikel zal ik verschillende aspecten van zelfontbranding behandelen, waaronder de definitie, zelfontbrandingstemperatuur van verschillende stoffen zoals papier, diesel, ethanol, waterstof, avgas en meer.
Ik zal ook het verschil bespreken tussen het vlampunt, het brandpunt en de zelfontbrandingstemperatuur, en hoe druk de zelfontbrandingstemperatuur beĂŻnvloedt.
Aan het einde van dit artikel heb je een uitgebreid begrip van zelfontbranding en de implicaties ervan. Dus laten we beginnen!
Wat is zelfontbranding?
De formele definitie is:
Zelfontbranding van een deel of het geheel van het brandstof-luchtmengsel in de verbrandingskamer van een verbrandingsmotor. Ook wel zelfontbranding genoemd.
Zelfontbranding is wanneer een stof uit zichzelf begint te branden, zonder enige hulp van een externe bron. De hitte in de substantie zorgt ervoor dat deze vanzelf in brand vliegt.
Wat is de zelfontbrandingstemperatuur?
De zelfontbrandingstemperatuur is de laagste temperatuur waarbij een stof in een normale atmosfeer gaat branden. Deze temperatuur wordt beĂŻnvloed door zaken als druk, zuurstofconcentratie en de hoeveelheid brandstof in de lucht. Het is belangrijk om te onthouden dat de temperatuur waarbij een stof vanzelf begint te branden afhangt van het type en de samenstelling van de stof.
Zelfontbranding in verbrandingsmotoren
Verbrandingsmotoren kunnen zichzelf ontbranden door alleen de compressiewarmte of wanneer deze warmte wordt gecombineerd met brandstofinjectie. Zelfontbranding wordt ook wel zelfontbranding genoemd en kan plaatsvinden in de verbrandingskamer van de motor.
Bij het werken met brandbare materialen is de zelfontbrandingstemperatuur een sleutelfactor bij het bepalen van het risico op brand of explosie. Het wordt gebruikt om erachter te komen hoe groot de kans is dat een stof uit zichzelf vlam vat in een normale atmosfeer, zonder vonk of vlam van buitenaf.
Video
Tip: Schakel de ondertitelingsknop in als je die nodig hebt. Kies "automatische vertaling" in de instellingenknop, als u niet bekend bent met de Engelse taal. Mogelijk moet u eerst op de taal van de video klikken voordat uw favoriete taal beschikbaar komt voor vertaling.
Zelfontbrandingstemperatuur van verschillende stoffen
Hout:
De temperatuur waarbij hout vanzelf begint te branden is ongeveer 250°C. Bij 700°F (371°C) kan het meteen vlam vatten, maar het duurt een paar minuten tussen 450°F (232°C) en 500°F (260°C).
Bij de minimale warmtestroom die nodig is om een ​​directe vlam te starten, ligt de oppervlaktetemperatuur tussen 300 en 365°C (572 en 689°F).
Avgas (luchtvaartbenzine):
De temperatuur waarbij het vanzelf begint te branden is 280°C (536°F). Avgas is een soort benzine gemaakt voor vliegtuigmotoren.
Het heeft een vlampunt van -43°C (-45°F). Het is als kerosine, dat ook een temperatuur heeft van 280°C waarbij het vanzelf kan gaan branden.
http://large.stanford.edu/courses/2014/ph240/ukropina2
ethanol:
De zelfontbrandingstemperatuur van ethanol is 365°C (689°F), wat lager is dan die van diethylether (160°C of 320°F) en hoger dan die van benzine (247-280°C of 477-536°F ).
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6266291
Waterstof:
De temperatuur waarbij waterstof vanzelf gaat branden is 535°C (995°F).
https://en.wikipedia.org/wiki/Autoignition_temperature
ethyleenoxide:
De temperatuur waarbij ethyleenoxide vanzelf begint te branden is 429 °C (804,2 °F). Maar als er roest is, kan het zo laag zijn als 140°C (284°F).
Bij temperaturen boven 10,7 °C is ethyleenoxide een kleurloos gas dat uit zichzelf vlam kan vatten.
https://www.petrochemistry.eu/wp-content/uploads/2018/01/Guidelines_EO_2013_UK_v6-final.pdf
Diesel:
Zelfontbrandingspunt: ongeveer 210°C.
Staal:
Zelfontbrandingspunt: ongeveer 1315°C (2399°F).
Papier:
Zelfontbrandingspunt: Ongeveer 218 - 248°C.
Zodra een papiervuur ​​begint, kan de hitte in het midden oplopen tot 815°C.
Andere gassen:
- Methaan: 580 °C
- Propaan: 493 °C
- Ethyleen: 425 °C
- Acetyleen: 305 °C
- Nafta: 290 °C
- Zwavelkoolstof: 102 °C
Hoe de verschillen te zien tussen zelfontbranding, vlampunt en vuurpunt
Samenvattend hebben vlampunt, brandpunt en zelfontbrandingstemperatuur allemaal te maken met hoe ontvlambaar een stof is, maar elke term verwijst naar een ander aspect van hoe de stof zich gedraagt ​​bij blootstelling aan hitte en vuur.
Zelfontbranding
Zelfontbranding is de laagste temperatuur waarbij een brandbaar materiaal vanzelf gaat branden, zonder vonk of andere ontstekingsbron van buitenaf.
Dit gebeurt wanneer de temperatuur van het materiaal de zelfontbrandingstemperatuur bereikt, waardoor het in een ontvlambaar gas verandert dat vanzelf begint te branden.
Vlampunt
Vlampunt daarentegen is de laagste temperatuur waarbij een vloeistof die vlam kan vatten voldoende damp afgeeft om vlam te vatten wanneer deze in contact komt met een ontstekingsbron.
Voor elke ontvlambare vloeistof is de hoeveelheid damp in de lucht die nodig is om een ​​vuur aan de gang te houden verschillend, en de vlampunttemperatuur toont de laagste temperatuur waarbij een ontvlambare vloeistof vlam vat wanneer deze zich in de buurt van een ontstekingsbron bevindt.
Vlampunt versus zelfontbrandingspunt:
Vlampunt en zelfontbrandingspunt zijn twee belangrijke manieren om te meten hoe gemakkelijk een stof vlam vat.
Beide termen verwijzen naar de temperatuur waarbij iets kan gaan branden, maar ze hebben het over verschillende onderdelen van het proces.
Het vlampunt is de temperatuur waarbij een stof vlam kan vatten van een externe bron, en het zelfontbrandingspunt is de temperatuur waarbij het zelf vlam vat.
Vuur punt
Het brandpunt is de temperatuur waarbij de damp van een brandbare vloeistof blijft branden nadat deze in brand is gestoken.
Het is hoger dan de vlampunttemperatuur en geeft de laagste temperatuur weer waarbij een stof blijft branden nadat deze vlam heeft gevat.
Expeltec heeft een hele mooie infographic gemaakt om enkele verschillen visueel uit te leggen:
https://expeltec.com/5-terminology/flash-point-auto-ignition-temperature/
Zelfontbranding versus andere processen
Zelfontbranding verschilt van zelfontbranding omdat er geen externe energiebron nodig is om te starten.
Zelfontbrandingstemperatuur is de laagste temperatuur waarbij een stof in een normale atmosfeer vlam vat zonder dat er een vonk van buitenaf komt.
Zelfontbranding en automatische belichting zijn ook verschillende processen. Zelfontbranding is wanneer een brand zich van de ene verdieping naar de andere verspreidt in een gebouw met meer dan Ă©Ă©n verdieping, en zelfontbranding is de laagste temperatuur waarbij een brandbaar materiaal vanzelf gaat branden.
Maatregelen van brandstofweerstand tegen zelfontbranding
Octaangetal
Kortom, het octaangetal is een maatstaf voor hoe goed een brandstof bestand is tegen ontploffing en voorontsteking, en het laat ook zien hoe goed het bestand is tegen zelfstandig starten.
Het octaangetal is een standaardmanier om te meten hoe hard brandstoffen zoals benzine en diesel uit zichzelf gaan branden in motoren met vonkontsteking.
Deze classificatie is gebaseerd op de druk waarbij de brandstof automatisch ontbrandt (uit zichzelf gaat branden) in een gecontroleerde omgeving.
Het octaangetal wordt geschreven als het onderzoeksoctaangetal (RON) of het motoroctaangetal (MON).
Hoe hoger het octaangetal, hoe beter de brandstof bestand is tegen zelfontbranding en hoe minder waarschijnlijk het is dat een SI-motor tijdens compressie zal kloppen of pingelen.
Zelfontbranding en zijn kenmerken
In graden van de krukhoek is de zelfontbrandingsvertraging de hoeveelheid tijd tussen het begin van de brandstofinjectie (SOI) en het begin van de verbranding (SOC) (CAD's).
Het wordt ook wel ontstekingsvertragingstijd (IDT) genoemd en geeft aan hoe lang het duurt voordat een mengsel van brandstof en lucht reageert bij een bepaalde temperatuur en druk.
Zelfontbranding temperatuur
Ethanol kan beginnen te branden bij een temperatuur van 363°C. Het is de temperatuur waarbij een mengsel van brandstof en lucht vanzelf ontbrandt, zonder enige hulp van een externe bron.
Een manier om de zelfontbrandingstemperatuur te achterhalen, is door de temperatuurstijging te meten tussen het einde van de compressieslag en het begin van de zelfontbrandingsgebeurtenis.
Een andere manier is om de zelfontbrandingstemperaturen van 1-propanol en 2-propanol te vinden.
Zelfontbranding en stralingswarmteoverdracht
Dit gebeurt wanneer een ontvlambare vloeistof wordt verwarmd tot boven de ontbrandingstemperatuur en de dampen die vrijkomen vanzelf ontbranden wanneer ze worden blootgesteld aan straling zoals infraroodstraling van hete voorwerpen of vuurpluimen.
Er zijn twee verschillende soorten ontsteking: gestuurde ontsteking en zelfontbranding. Het ontvlambare materiaal heeft een externe warmtebron nodig, zoals een vonk of vlam, om een ​​geleide ontsteking te starten.
Zelfontbranding daarentegen heeft geen externe warmtebron nodig. In plaats daarvan gebruikt het de eigen energie van het materiaal om vuur te maken.
Zelfontbranding temperatuur
De zelfontbrandingstemperatuur van een stof is de laagste temperatuur waarbij deze begint te branden. Het is de temperatuur waarbij iets uit zichzelf kan gaan branden.
Het belang van zelfontbrandingstemperatuur begrijpen
De zelfontbrandingstemperatuur is een sleutelbegrip in de wetenschap van verbranding. Het betekent de laagste temperatuur waarbij een stof uit zichzelf ontbrandt en vlam vat zonder een vonk van buitenaf.
De temperatuur waarbij een materiaal vanzelf begint te branden, kan veranderen, afhankelijk van bijvoorbeeld wat er nog meer in de buurt is.
Als het gaat om brandstofmengsels die vlam kunnen vatten, is de zelfontbrandingstemperatuur de laagste temperatuur waarbij de brandstof vanzelf vlam vat zonder een vonk van buitenaf.
Het begrijpen van de zelfontbrandingstemperatuur van een stof is belangrijk voor de brandveiligheid en voor het veilig gebruiken en opslaan van dingen die vlam kunnen vatten.
Waterstofgas en zelfontbranding
Wanneer waterstofgas in een motor wordt gestopt, verandert dit de manier waarop zelfontbranding werkt op een unieke manier. De manier waarop het brandt wordt beĂŻnvloed door het feit dat de zelfontbrandingstemperatuur en thermische geleidbaarheid hoger zijn dan die van brandstoffen zoals methaan.
Het effect van waterstof op zelfontbranding
Wanneer waterstof wordt gemengd met andere brandstoffen, versnelt de hogere temperatuur waarbij het vanzelf ontbrandt de verbrandingssnelheid en verhoogt de druk in de cilinder.
Maar het gebruik van waterstof kan ook problemen veroorzaken zoals veiligheidsproblemen, voortijdige ontsteking, averechts werken en minder vermogen.
Wanneer bepaalde belastingen worden uitgeoefend op motoren met vonkontsteking, kan ongecontroleerde zelfontbranding ervoor zorgen dat de motor gaat kloppen.
In motoren die zowel diesel als waterstof kunnen gebruiken, kan het inbrengen van waterstof in het inlaatspruitstuk ervoor zorgen dat dieselbrandstof vanzelf gaat branden.
Zelfontbrandingstemperatuur van lucht
Lucht is niet brandbaar en heeft dus geen temperatuur waarbij het vanzelf gaat branden. Brandstoffen en chemicaliën zoals butaan, cokes, waterstof en aardolie hebben vaak hun zelfontbrandingstemperaturen.
De zelfontbrandingstemperatuur is de laagste temperatuur waarbij een materiaal zichzelf begint op te warmen, wat kan leiden tot brand.
Zelfontbrandingsdruk
De druk waarbij waterstof gaat branden ligt tussen de 3,5 en 7 Mpa (35-70 bar). Zelfontbranding is waarschijnlijker wanneer de initiële ontladingsdruk hoog is en de leidende schok sterk is.
De druk die nodig is om een ​​brand te starten hangt af van de hoeveelheid zuurstof en helium in de lucht.
Effect van druk op zelfontbranding
Naarmate de druk stijgt, daalt de temperatuur waarbij een mengsel van gassen of dampen vanzelf kan gaan branden.
Dit komt omdat hogere drukken de reactie versnellen, wat de temperatuur verlaagt waarbij de reactie begint.
Waterstof opslag aan boord
De meeste waterstofopslagsystemen aan boord werken bij een druk tot 700 bar. Bij tankstations worden voor dit soort opslag nog hogere drukken gebruikt.
Inwendig ontstoken gassen kunnen warmte verliezen door een schokontlading waardoor de vlam dooft voordat het hele volume in brand staat. Dit kan voorkomen dat het gas zichzelf ontsteekt.
Zelfontbrandingstest van ruwe olie
Zelfontbrandingstests worden uitgevoerd op ruwe olie om de laagste temperatuur te vinden waarbij het spontaan vlam vat bij normale kamertemperatuur.
De American Society for Testing and Materials (ASTM) heeft normen opgesteld voor het testen van het vermogen van ruwe olie om zichzelf te ontbranden.
ASTM E659: Temperaturen waarbij een stof vanzelf begint te branden
ASTM E659 is de standaardtest die wordt gebruikt om te zien of ruwe olie vanzelf vlam vat. Deze testmethode laat zien hoe de zelfontbrandingstemperaturen van hete vlam en koele vlam van een vloeibare chemische stof in lucht bij atmosferische druk in een gelijkmatig verwarmd vat kunnen worden bepaald.
De resultaten van deze test laten zien wat de laagste temperatuur is waarbij ruwe olie normaal in brand vliegt.
ASTM E659 en ASTM D2155 vergelijken
ASTM E659 is een actuelere manier om ruwe olie te testen op zelfontbranding dan ASTM D2155. Hoewel de tools voor elke methode anders zijn, zijn de resultaten hetzelfde.
ASTM D93A: bepaling van het vlampunt
ASTM D 93A is een manier om het vlampunt van aardolie en producten gemaakt van aardolie te achterhalen. Maar tests voor zelfontbranding vallen hier niet onder.
Het vlampunt is de temperatuur waarbij een op aardolie gebaseerd product voldoende damp afgeeft om een ​​kleine vlam een ​​vuur te laten ontsteken en aan de gang te houden.
De vlampunttemperatuur is niet hetzelfde als de zelfontbrandingstemperatuur. De zelfontbrandingstemperatuur is de temperatuur waarbij een stof uit zichzelf gaat branden zonder vonk van buitenaf.
Delen op…
