Hej och välkommen till den här artikeln där jag kommer att diskutera ett avgörande koncept inom förbränningsvetenskapen, "Autoignition".
I den här artikeln kommer jag att täcka olika aspekter av självantändning, inklusive definitionen, självantändningstemperaturen för olika ämnen som papper, diesel, etanol, väte, avgas och mer.
Jag kommer också att diskutera skillnaden mellan flampunkt, brandpunkt och självantändningstemperatur, och hur trycket påverkar självtändningstemperaturen.
I slutet av den här artikeln kommer du att ha en omfattande förståelse för självantändning och dess konsekvenser. Så, låt oss komma igång!
Vad är självtändning?
Den formella definitionen är:
Spontan antändning av en del eller hela bränsle-luftblandningen i förbränningskammaren i en förbränningsmotor. Även känd som spontan förbränning.
Självantändning är när ett ämne börjar brinna av sig självt, utan hjälp från en extern källa. Värmen inuti ämnet gör att det tar eld på egen hand.
Vad är självantändningstemperaturen?
Självantändningstemperaturen är den lägsta temperatur vid vilken ett ämne börjar brinna i en normal atmosfär. Denna temperatur påverkas av saker som tryck, syrekoncentration och mängden bränsle till luft. Det är viktigt att komma ihåg att temperaturen vid vilken ett ämne börjar brinna av sig själv beror på ämnets typ och sammansättning.
Självtändning i förbränningsmotorer
Förbränningsmotorer kan självantända på grund av enbart kompressionsvärme eller när denna värme kombineras med bränsleinsprutning. Självantändning kallas också för självantändning, och det kan ske i motorns förbränningskammare.
När man arbetar med brandfarliga material är självantändningstemperaturen en nyckelfaktor för att räkna ut risken för brand eller explosion. Det används för att ta reda på hur troligt det är att ett ämne tar eld av sig själv i en normal atmosfär, utan gnista eller låga utifrån.
Video
Tips: Slå på bildtextknappen om du behöver den. Välj "automatisk översättning" i inställningsknappen om du inte är bekant med det engelska språket. Du kan behöva klicka på språket för videon först innan ditt favoritspråk blir tillgängligt för översättning.
Självantändningstemperatur för olika ämnen
Trä:
Temperaturen vid vilken ved börjar brinna av sig själv är cirka 482°F (250°C). Vid 700°F (371°C) kan det fatta eld direkt, men det tar några minuter mellan 450°F (232°C) och 500°F (260°C).
Vid det minsta värmeflöde som behövs för att starta en direkt låga är yttemperaturen mellan 300 och 365°C (572 och 689°F).
Avgas (flygbensin):
Temperaturen vid vilken den börjar brinna av sig själv är 280°C (536°F). Avgas är en typ av bensin gjord för flygplansmotorer.
Den har en flampunkt på -43°C (-45°F). Det är som fotogen, som också har en temperatur på 280°C (536°F) vid vilket det kan börja brinna av sig själv.
http://large.stanford.edu/courses/2014/ph240/ukropina2
Etanol:
Självantändningstemperaturen för etanol är 365°C (689°F), vilket är lägre än den för dietyleter (160°C eller 320°F) och högre än för bensin (247-280°C eller 477-536°F) ).
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6266291
Väte:
Temperaturen vid vilken väte börjar brinna av sig själv är 535°C (995°F).
https://en.wikipedia.org/wiki/Autoignition_temperature
Etenoxid:
Temperaturen vid vilken etylenoxid börjar brinna av sig själv är 429°C (804,2°F). Men om det finns rost kan det vara så lågt som 140°C (284°F).
Vid temperaturer över 51,3°F (10,7°C) är etylenoxid en färglös gas som kan fatta eld på egen hand.
https://www.petrochemistry.eu/wp-content/uploads/2018/01/Guidelines_EO_2013_UK_v6-final.pdf
Diesel:
Självantändningspunkt: cirka 210°C.
Stål:
Självantändningspunkt: cirka 1315°C (2399°F).
Papper:
Självantändningspunkt: Cirka 218 - 248°C.
När en pappersbrand börjar kan värmen i mitten nå upp till 815°C.
Andra gaser:
- Metan: 580 °C
- Propan: 493 °C
- Eten: 425 °C
- Acetylen: 305°C
- Nafta: 290 °C
- Koldisulfid: 102 °C
Hur man berättar skillnaderna mellan självantändning, flampunkt och eldpunkt
Sammanfattningsvis är flampunkt, brandpunkt och självantändningstemperatur alla relaterade till hur brandfarligt ett ämne är, men varje term hänvisar till en annan aspekt av hur ämnet verkar när det utsätts för värme och eld.
Självantändning
Självantändning är den lägsta temperatur vid vilken ett brandfarligt material börjar brinna av sig självt, utan gnista eller annan antändningskälla utifrån.
Detta händer när materialets temperatur når sin självantändningstemperatur, vilket gör det till en brandfarlig gas som börjar brinna av sig själv.
Flampunkt
Flampunkt, å andra sidan, är den lägsta temperatur vid vilken en vätska som kan fatta eld avger tillräckligt med ånga för att fatta eld när den kommer i kontakt med en antändningskälla.
För varje brandfarlig vätska är mängden ånga i luften som behövs för att hålla en brand igång olika, och flampunktstemperaturen visar den lägsta temperaturen vid vilken en brandfarlig vätska kommer att fatta eld när den är nära en antändningskälla.
Flampunkt vs självtändningspunkt:
Flampunkt och självantändningspunkt är två viktiga sätt att mäta hur lätt ett ämne tar eld.
Båda termerna hänvisar till den temperatur vid vilken något kan börja brinna, men de talar om olika delar av processen.
Flampunkten är den temperatur vid vilken ett ämne kan fatta eld från en extern källa, och självantändningspunkten är den temperatur vid vilken det kommer att fatta eld av sig själv.
Eldpunkt
Brandpunkten är den temperatur vid vilken en brandfarlig vätskas ånga fortsätter att brinna efter att den har antänts.
Den är högre än flampunktstemperaturen och visar den lägsta temperatur vid vilken ett ämne kommer att fortsätta brinna efter att det har fattat eld.
Expeltec gjorde en riktigt trevlig infografik för att visuellt förklara några skillnader:
https://expeltec.com/5-terminology/flash-point-auto-ignition-temperature/
Självantändning vs andra processer
Spontan förbränning skiljer sig från självantändning eftersom den inte behöver någon extern energikälla för att starta.
Självantändningstemperatur är den lägsta temperatur vid vilken ett ämne kommer att fatta eld i en normal atmosfär utan en gnista utifrån.
Självantändning och autoexponering är också olika processer. Autoexponering är när en brand sprider sig från en våning till en annan i en byggnad med mer än en våning, och självantändning är den lägsta temperatur vid vilken ett brandfarligt material börjar brinna av sig själv.
Mätningar på bränslemotstånd mot självantändning
Oktantal
Kort sagt är oktantalet ett mått på hur väl ett bränsle kan motstå detonation och förtändning, och det visar också hur väl det kan motstå att starta av sig själv.
Oktantalet är ett standardsätt att mäta hur hårda bränslen som bensin och diesel är för att börja brinna på egen hand i gnisttändningsmotorer.
Denna klassificering baseras på det tryck vid vilket bränslet kommer att självantända (börja brinna av sig själv) i en kontrollerad miljö.
Oktantalet skrivs som antingen forskningsoktantalet (RON) eller motorns oktantal (MON).
Ju högre oktantal, desto mer motståndskraftig är bränslet mot självantändning, och desto mindre sannolikt är det att en SI-motor kommer att knacka eller pinga under kompression.
Självantändning och dess egenskaper
I vevvinkelgrader är självtändningsfördröjningen tiden mellan starten av bränsleinsprutningen (SOI) och starten av förbränningen (SOC) (CADs).
Det kallas också för tändningsfördröjningstid (IDT), och det visar hur lång tid det tar för en blandning av bränsle och luft att reagera vid en viss temperatur och ett visst tryck.
Självantändningstemperatur
Etanol kan börja brinna vid en temperatur på 685°F (363°C). Det är den temperatur vid vilken en blandning av bränsle och luft tänds av sig själv, utan hjälp från en extern källa.
Ett sätt att räkna ut självtändningstemperaturen är att mäta temperaturökningen mellan slutet av kompressionsslaget och början av självtändningshändelsen.
Ett annat sätt är att hitta självantändningstemperaturerna för 1-propanol och 2-propanol.
Självantändning och strålningsvärmeöverföring
Detta händer när en brandfarlig vätska värms över sin antändningstemperatur och de ångor som frigörs självantänder när de utsätts för strålning som infraröd strålning från heta föremål eller brandplymer.
Det finns två olika typer av tändning: pilottändning och självtändning. Det brandfarliga materialet behöver en extern värmekälla, som en gnista eller låga, för att starta en pilottändning.
Självantändning, å andra sidan, behöver inte en extern värmekälla. Istället använder den materialets egen energi för att starta en eld.
Självantändningstemperatur
Ett ämnes självantändningstemperatur är den lägsta temperatur vid vilken det börjar brinna. Det är den temperatur vid vilken något kan börja brinna av sig själv.
Förstå vikten av självantändningstemperatur
Självantändningstemperaturen är ett nyckelbegrepp inom vetenskapen om förbränning. Det betyder den lägsta temperatur vid vilken ett ämne kommer att självantända och fatta eld utan en gnista utifrån.
Temperaturen vid vilken ett material kommer att börja brinna av sig själv kan ändras beroende på saker som vad mer som finns i området.
När det gäller bränsleblandningar som kan fatta eld är självantändningstemperaturen den lägsta temperatur vid vilken bränslet kommer att fatta eld av sig själv utan gnista utifrån.
Att förstå ett ämnes självantändningstemperatur är viktigt för brandsäkerheten och för att säkert använda och förvara saker som kan fatta eld.
Vätgas och självtändning
När vätgas sätts in i en motor förändrar det hur självantändning fungerar på ett unikt sätt. Hur den brinner påverkas av det faktum att dess självantändningstemperatur och värmeledningsförmåga är högre än för bränslen som metan.
Vätgas effekt på självantändning
När väte blandas med andra bränslen, ökar den högre temperaturen vid vilken det antänds av sig självt förbränningshastigheten och höjer trycket i cylindern.
Men att använda väte kan också orsaka problem som säkerhetsproblem, för tidig antändning, bakslag och mindre kraft.
När vissa belastningar sätts på motorer med gnisttändning kan okontrollerad självtändning få motorn att knacka.
I motorer som kan använda både diesel och vätgas kan vätgas i insugningsröret göra att diesel börjar brinna av sig själv.
Luftens självantändningstemperatur
Luft är inte brandfarligt, så den har inte en temperatur vid vilken den börjar brinna av sig själv. Bränsle och kemikalier som butan, koks, väte och petroleum har ofta sina självantändningstemperaturer angivna.
Dess självantändningstemperatur är den lägsta temperatur vid vilken ett material börjar självupphettas, vilket kan leda till brand.
Självantändningstryck
Trycket vid vilket vätgas börjar brinna är mellan 3,5 och 7 Mpa (35-70 bar). Spontan antändning är mer sannolikt när det initiala utlösningstrycket är högt och den ledande stöten är stark.
Det tryck som behövs för att starta en brand beror på hur mycket syre och helium som finns i luften.
Effekt av tryck på självantändning
När trycket stiger sjunker temperaturen vid vilken en blandning av gaser eller ångor kan börja brinna av sig själv.
Detta beror på att högre tryck påskyndar reaktionen, vilket sänker temperaturen vid vilken reaktionen startar.
Vätgaslagring ombord
De flesta vätgaslagringssystem ombord arbetar vid tryck på upp till 700 bar. Ännu högre tryck används vid tankstationer för denna typ av lagring.
Internt antända gaser kan tappa värme genom en stöturladdning som gör att lågan slocknar innan hela volymen brinner. Detta kan stoppa gasen från att självantända.
Självantändningstestning av råolja
Självantändningstestning görs på råolja för att ta reda på den lägsta temperatur vid vilken den spontant tar eld i normal rumstemperatur.
American Society for Testing and Materials (ASTM) har satt standarder för att testa råoljans förmåga att självantända.
ASTM E659: Temperaturer vid vilka ett ämne börjar brinna av sig själv
ASTM E659 är standardtestet som används för att se om råolja tar eld av sig själv. Denna testmetod visar hur man kan hitta självantändningstemperaturerna med heta och kalla lågor för en flytande kemikalie i luft vid atmosfärstryck i ett likformigt uppvärmt kärl.
Resultaten av detta test visar vid vilken lägsta temperatur råolja normalt tar eld.
Jämför ASTM E659 och ASTM D2155
ASTM E659 är ett mer uppdaterat sätt att testa råolja för självantändning än ASTM D2155. Även om verktygen för varje metod är olika, är resultaten desamma.
ASTM D93A: Flampunktsbestämning
ASTM D 93A är ett sätt att räkna ut flampunkten för petroleum och produkter gjorda av petroleum. Men det omfattar inte tester för självantändning.
Flampunkten är den temperatur vid vilken en petroleumbaserad produkt avger tillräckligt med ånga för att en liten låga ska starta en eld och hålla den igång.
Flampunktstemperaturen är inte densamma som självantändningstemperaturen. Självantändningstemperaturen är den temperatur vid vilken ett ämne börjar brinna av sig själv utan en gnista utifrån.
Dela på…
