Witam w tym artykule, w którym omówię kluczową koncepcję w dziedzinie nauki o spalaniu, „samozapłon”.
W tym artykule omówię różne aspekty samozapłonu, w tym definicję, temperaturę samozapłonu różnych substancji, takich jak papier, olej napędowy, etanol, wodór, benzyna i inne.
Omówię również różnicę między temperaturą zapłonu, temperaturą zapłonu i temperaturą samozapłonu oraz omówię wpływ ciśnienia na temperaturę samozapłonu.
Pod koniec tego artykułu będziesz mieć pełne zrozumienie samozapłonu i jego konsekwencji. Więc zacznijmy!
Co to jest samozapłon?
Formalna definicja to:
Spontaniczny zapłon części lub całości mieszanki paliwowo-powietrznej w komorze spalania silnika spalinowego. Znany również jako samozapłon.
Samozapłon ma miejsce, gdy substancja zaczyna się palić sama, bez pomocy zewnętrznego źródła. Ciepło wewnątrz substancji powoduje, że sama się zapala.
Co to jest temperatura samozapłonu?
Temperatura samozapłonu to najniższa temperatura, w której substancja zacznie się palić w normalnej atmosferze. Na tę temperaturę mają wpływ takie czynniki, jak ciśnienie, stężenie tlenu i ilość paliwa w stosunku do powietrza. Należy pamiętać, że temperatura, w której substancja zacznie się palić, zależy od rodzaju i składu substancji.
Samozapłon w silnikach spalinowych
Silniki spalinowe mogą zapalić się samoczynnie z powodu samego ciepła sprężania lub gdy ciepło to jest połączone z wtryskiem paliwa. Samozapłon nazywany jest również samozapłonem i może zachodzić w komorze spalania silnika.
Podczas pracy z materiałami łatwopalnymi temperatura samozapłonu jest kluczowym czynnikiem określającym ryzyko pożaru lub wybuchu. Służy do ustalenia, jakie jest prawdopodobieństwo, że substancja sama się zapali w normalnej atmosferze, bez iskry lub płomienia z zewnątrz.
Wideo
Wskazówka: włącz przycisk napisów, jeśli go potrzebujesz. Wybierz „automatyczne tłumaczenie” w przycisku ustawień, jeśli nie znasz języka angielskiego. Może być konieczne kliknięcie najpierw języka filmu, zanim Twój ulubiony język będzie dostępny do tłumaczenia.
Temperatura samozapłonu różnych substancji
Drewno:
Temperatura, w której drewno samo zaczyna się palić, wynosi około 482°F (250°C). W temperaturze 700°F (371°C) może się zapalić od razu, ale pomiędzy 450°F (232°C) a 500°F (260°C) zajmuje to kilka minut.
Przy minimalnym strumieniu ciepła potrzebnym do zainicjowania bezpośredniego płomienia temperatura powierzchni wynosi od 300 do 365°C (572 do 689°F).
Avgas (benzyna lotnicza):
Temperatura, w której samoczynnie zaczyna się palić, wynosi 280°C (536°F). Avgas to rodzaj benzyny przeznaczonej do silników lotniczych.
Ma temperaturę zapłonu -43°C (-45°F). Jest jak nafta, która również ma temperaturę 280°C (536°F), w której może sama zacząć się palić.
http://large.stanford.edu/courses/2014/ph240/ukropina2
Etanol:
Temperatura samozapłonu etanolu wynosi 365°C (689°F), czyli jest niższa niż temperatura eteru dietylowego (160°C lub 320°F) i wyższa niż temperatura benzyny (247-280°C lub 477-536°F) ).
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6266291
Wodór:
Temperatura, w której wodór zacznie się palić samodzielnie, wynosi 535°C (995°F).
https://en.wikipedia.org/wiki/Autoignition_temperature
Tlenek etylenu:
Temperatura, w której tlenek etylenu zaczyna się palić, wynosi 429°C (804,2°F). Ale jeśli jest rdza, może to być nawet 140°C (284°F).
W temperaturach powyżej 51,3°F (10,7°C) tlenek etylenu jest bezbarwnym gazem, który może się zapalić.
https://www.petrochemistry.eu/wp-content/uploads/2018/01/Guidelines_EO_2013_UK_v6-final.pdf
Diesel:
Temperatura samozapłonu: około 210°C.
Stal:
Temperatura samozapłonu: około 1315°C (2399°F).
Papier:
Temperatura samozapłonu: Około 218 - 248°C.
Po rozpoczęciu palenia papieru ciepło w środku może osiągnąć nawet 815°C.
Inne gazy:
- Metan: 580°C
- Propan: 493°C
- Etylen: 425°C
- Acetylen: 305°C
- Benzyna: 290°C
- Dwusiarczek węgla: 102°C
Jak rozpoznać różnice między samozapłonem, temperaturą zapłonu i temperaturą ognia
Podsumowując, temperatura zapłonu, temperatura zapłonu i temperatura samozapłonu są związane z palnością substancji, ale każdy termin odnosi się do innego aspektu działania substancji pod wpływem ciepła i ognia.
Samozapłon
Samozapłon to najniższa temperatura, w której materiał palny zacznie się palić samoistnie, bez iskry lub innego źródła zapłonu z zewnątrz.
Dzieje się tak, gdy temperatura materiału osiąga temperaturę samozapłonu, zamieniając go w łatwopalny gaz, który sam zaczyna się palić.
Punkt zapłonu
Z drugiej strony temperatura zapłonu to najniższa temperatura, w której ciecz, która może się zapalić, wydziela wystarczającą ilość pary, aby zapalić się, gdy wejdzie w kontakt ze źródłem zapłonu.
Dla każdej łatwopalnej cieczy ilość pary w powietrzu, która jest potrzebna do podtrzymania ognia, jest inna, a temperatura zapłonu wskazuje najniższą temperaturę, w której łatwopalna ciecz zapali się, gdy znajdzie się w pobliżu źródła zapłonu.
Temperatura zapłonu a temperatura samozapłonu:
Temperatura zapłonu i temperatura samozapłonu to dwa ważne sposoby pomiaru łatwości zapalenia się substancji.
Oba terminy odnoszą się do temperatury, w której coś może zacząć się palić, ale mówią o różnych częściach procesu.
Temperatura zapłonu to temperatura, w której substancja może zapalić się ze źródła zewnętrznego, a temperatura samozapłonu to temperatura, w której zapali się sama.
Punkt ognia
Temperatura zapłonu to temperatura, w której opary łatwopalnej cieczy palą się po podpaleniu.
Jest wyższa niż temperatura zapłonu i wskazuje najniższą temperaturę, w której substancja będzie się palić po zapaleniu.
Expeltec stworzył naprawdę fajną infografikę, aby wizualnie wyjaśnić pewne różnice:
https://expeltec.com/5-terminology/flash-point-auto-ignition-temperature/
Samozapłon a inne procesy
Spontaniczne spalanie różni się od samozapłonu tym, że do uruchomienia nie potrzebuje zewnętrznego źródła energii.
Temperatura samozapłonu to najniższa temperatura, w której substancja zapali się w normalnej atmosferze bez iskry z zewnątrz.
Samozapłon i samoekspozycja to także różne procesy. Samonarażenie ma miejsce, gdy pożar rozprzestrzenia się z jednego piętra na drugie w budynku wielokondygnacyjnym, a samozapłon to najniższa temperatura, w której łatwopalny materiał zacznie się palić.
Miary odporności paliwa na samozapłon
Liczba oktanów
Krótko mówiąc, liczba oktanowa jest miarą tego, jak dobrze paliwo może wytrzymać detonację i przedwczesny zapłon, a także pokazuje, jak dobrze może wytrzymać samoczynne uruchomienie.
Liczba oktanowa to standardowy sposób mierzenia, jak twarde paliwa, takie jak benzyna i olej napędowy, mają zacząć samoczynnie spalać się w silnikach o zapłonie iskrowym.
Ta ocena opiera się na ciśnieniu, przy którym paliwo samo się zapali (zacznie palić) w kontrolowanym środowisku.
Liczba oktanowa jest zapisywana jako badawcza liczba oktanowa (RON) lub motorowa liczba oktanowa (MON).
Im wyższa liczba oktanowa, tym bardziej odporne jest paliwo na samozapłon i tym mniej prawdopodobne jest, że silnik ZI będzie stukał lub stukał podczas sprężania.
Samozapłon i jego charakterystyka
W stopniach kąta obrotu wału korbowego opóźnienie samozapłonu to czas między rozpoczęciem wtrysku paliwa (SOI) a rozpoczęciem spalania (SOC) (CAD).
Nazywany jest również czasem opóźnienia zapłonu (IDT) i pokazuje, jak długo trwa reakcja mieszanki paliwowo-powietrznej w określonej temperaturze i ciśnieniu.
Temperatura samozapłonu
Etanol może zacząć się palić w temperaturze 685°F (363°C). Jest to temperatura, w której mieszanka paliwowo-powietrzna zapali się sama, bez pomocy zewnętrznego źródła.
Jednym ze sposobów ustalenia temperatury samozapłonu jest zmierzenie wzrostu temperatury między końcem suwu sprężania a początkiem zdarzenia samozapłonu.
Innym sposobem jest znalezienie temperatur samozapłonu 1-propanolu i 2-propanolu.
Samozapłon i wymiana ciepła przez promieniowanie
Dzieje się tak, gdy łatwopalna ciecz zostanie podgrzana powyżej temperatury zapłonu, a uwolnione opary zapalą się samoczynnie pod wpływem promieniowania, takiego jak promieniowanie podczerwone z gorących obiektów lub pióropuszy ognia.
Istnieją dwa różne rodzaje zapłonu: zapłon pilotowany i samozapłon. Materiał łatwopalny wymaga zewnętrznego źródła ciepła, takiego jak iskra lub płomień, aby zainicjować zapłon pilotowany.
Z drugiej strony samozapłon nie potrzebuje zewnętrznego źródła ciepła. Zamiast tego wykorzystuje własną energię materiału do rozpalenia ognia.
Temperatura samozapłonu
Temperatura samozapłonu substancji to najniższa temperatura, w której zaczyna się ona palić. Jest to temperatura, w której coś może samoczynnie się palić.
Zrozumienie znaczenia temperatury samozapłonu
Temperatura samozapłonu jest kluczowym pojęciem w nauce o spalaniu. Oznacza najniższą temperaturę, w której substancja ulegnie samozapłonowi i zapali się bez iskry z zewnątrz.
Temperatura, w której materiał zacznie się palić, może się zmieniać w zależności od tego, co jeszcze znajduje się w okolicy.
W przypadku mieszanek paliw, które mogą się zapalić, temperatura samozapłonu to najniższa temperatura, w której paliwo samo się zapali bez iskry z zewnątrz.
Zrozumienie temperatury samozapłonu substancji jest ważne dla bezpieczeństwa przeciwpożarowego oraz bezpiecznego używania i przechowywania rzeczy, które mogą się zapalić.
Wodór gazowy i samozapłon
Kiedy wodór jest wprowadzany do silnika, zmienia sposób działania samozapłonu w wyjątkowy sposób. Na sposób spalania ma wpływ fakt, że jego temperatura samozapłonu i przewodność cieplna są wyższe niż w przypadku paliw takich jak metan.
Wpływ wodoru na samozapłon
Kiedy wodór miesza się z innymi paliwami, wyższa temperatura, w której sam się zapala, przyspiesza tempo spalania i podnosi ciśnienie w cylindrze.
Ale używanie wodoru może również powodować problemy, takie jak problemy z bezpieczeństwem, przedwczesny zapłon, ogień wsteczny i mniejsza moc.
Przy pewnych obciążeniach silników z zapłonem iskrowym, niekontrolowany samozapłon może spowodować stukanie silnika.
W silnikach, które mogą wykorzystywać zarówno olej napędowy, jak i wodór, wprowadzenie wodoru do kolektora dolotowego może spowodować samoczynne spalanie oleju napędowego.
Temperatura samozapłonu powietrza
Powietrze nie jest palne, więc nie ma temperatury, w której samo zaczyna się palić. Paliwa i chemikalia, takie jak butan, koks, wodór i ropa naftowa, często mają podane temperatury samozapłonu.
Jego temperatura samozapłonu to najniższa temperatura, w której materiał zaczyna się samonagrzewać, co może prowadzić do pożaru.
Ciśnienie samozapłonu
Ciśnienie, przy którym wodór zacznie się palić, wynosi od 3,5 do 7 Mpa (35-70 barów). Spontaniczny zapłon jest bardziej prawdopodobny, gdy początkowe ciśnienie uwalniania jest wysokie, a uderzenie prowadzące jest silne.
Ciśnienie potrzebne do rozpalenia ognia zależy od ilości tlenu i helu w powietrzu.
Wpływ ciśnienia na samozapłon
Wraz ze wzrostem ciśnienia obniża się temperatura, w której mieszanina gazów lub oparów może zacząć się palić.
Dzieje się tak, ponieważ wyższe ciśnienie przyspiesza reakcję, co obniża temperaturę, w której rozpoczyna się reakcja.
Wodór na pokładzie
Większość pokładowych systemów przechowywania wodoru pracuje pod ciśnieniem do 700 barów. Na stacjach paliwowych do tego rodzaju magazynowania stosowane są jeszcze wyższe ciśnienia.
Gazy zapalone wewnętrznie mogą tracić ciepło w wyniku wyładowania uderzeniowego, które powoduje zgaśnięcie płomienia, zanim cała objętość się zapali. Może to powstrzymać gaz przed samozapłonem.
Badanie samozapłonu ropy naftowej
Testy samozapłonu przeprowadza się na ropie naftowej w celu ustalenia najniższej temperatury, w której samoistnie się zapali w normalnej temperaturze pokojowej.
Amerykańskie Towarzystwo Badań i Materiałów (ASTM) ustanowiło standardy testowania zdolności ropy naftowej do samozapłonu.
ASTM E659: Temperatury, w których substancja sama zaczyna się palić
ASTM E659 to standardowy test używany do sprawdzenia, czy ropa naftowa sama się zapali. Ta metoda badawcza pokazuje, jak znaleźć temperaturę samozapłonu gorącego płomienia i zimnego płomienia płynnej substancji chemicznej w powietrzu pod ciśnieniem atmosferycznym w równomiernie ogrzewanym naczyniu.
Wyniki tego testu pokazują, w jakiej najniższej temperaturze ropa naftowa normalnie się zapala.
Porównanie ASTM E659 i ASTM D2155
ASTM E659 to bardziej aktualny sposób badania ropy naftowej pod kątem samozapłonu niż ASTM D2155. Chociaż narzędzia dla każdej metody są różne, wyniki są takie same.
ASTM D93A: Oznaczanie temperatury zapłonu
ASTM D 93A to sposób na określenie temperatury zapłonu ropy naftowej i produktów naftowych. Nie obejmuje jednak testów samozapłonu.
Temperatura zapłonu to temperatura, w której produkt na bazie ropy naftowej wydziela wystarczającą ilość pary, aby mały płomień mógł zapalić się i podtrzymać ogień.
Temperatura zapłonu nie jest taka sama jak temperatura samozapłonu. Temperatura samozapłonu to temperatura, w której substancja zacznie się palić sama bez iskry z zewnątrz.
Podziel się na…
