Xin chào và chào mừng bạn đến với bài viết này, nơi tôi sẽ thảo luận về một khái niệm quan trọng trong lĩnh vực khoa học đốt cháy, "Tự đánh lửa".
Trong bài viết này, tôi sẽ đề cập đến các khía cạnh khác nhau của quá trình tự bốc cháy, bao gồm định nghĩa, nhiệt độ tự bốc cháy của các chất khác nhau như giấy, dầu diesel, ethanol, hydro, avgas, v.v.
Tôi cũng sẽ thảo luận về sự khác biệt giữa điểm chớp cháy, điểm cháy và nhiệt độ tự bốc cháy cũng như áp suất ảnh hưởng như thế nào đến nhiệt độ tự bốc cháy.
Đến cuối bài viết này, bạn sẽ có một sự hiểu biết toàn diện về tự đánh lửa và ý nghĩa của nó. Vậy hãy bắt đầu!
Tự đánh lửa là gì?
Định nghĩa chính thức là:
Tự bốc cháy một phần hoặc toàn bộ hỗn hợp nhiên liệu-không khí trong buồng đốt của động cơ đốt trong. Còn được gọi là đốt cháy tự phát.
Tự bốc cháy là khi một chất bắt đầu tự cháy mà không cần bất kỳ sự trợ giúp nào từ nguồn bên ngoài. Nhiệt bên trong chất khiến nó tự bốc cháy.
Nhiệt độ tự bốc cháy là gì?
Nhiệt độ tự bốc cháy là nhiệt độ thấp nhất mà tại đó một chất sẽ bắt đầu cháy trong môi trường bình thường. Nhiệt độ này bị ảnh hưởng bởi những thứ như áp suất, nồng độ oxy và lượng nhiên liệu hòa vào không khí. Điều quan trọng cần nhớ là nhiệt độ mà tại đó một chất bắt đầu tự bốc cháy phụ thuộc vào loại và cấu tạo của chất đó.
Tự đánh lửa trong động cơ đốt trong
Động cơ đốt trong có thể tự bốc cháy do nhiệt của quá trình nén hoặc khi nhiệt này được kết hợp với phun nhiên liệu. Tự đánh lửa còn được gọi là quá trình cháy tự phát và nó có thể xảy ra trong buồng đốt của động cơ.
Khi làm việc với các vật liệu dễ cháy, nhiệt độ tự bốc cháy là yếu tố chính để xác định nguy cơ cháy nổ. Nó được sử dụng để tìm ra khả năng một chất tự bốc cháy trong môi trường bình thường mà không có tia lửa hoặc ngọn lửa từ bên ngoài.
Băng hình
Mẹo: Bật nút phụ đề nếu bạn cần. Chọn “dịch tự động” trong nút cài đặt, nếu bạn không quen với ngôn ngữ tiếng Anh. Bạn có thể cần nhấp vào ngôn ngữ của video trước khi ngôn ngữ yêu thích của bạn có sẵn để dịch.
Nhiệt độ tự bốc cháy của các chất khác nhau
Gỗ:
Nhiệt độ mà gỗ bắt đầu tự cháy là khoảng 482°F (250°C). Ở 700°F (371°C), nó có thể bắt lửa ngay lập tức, nhưng phải mất vài phút trong khoảng từ 450°F (232°C) đến 500°F (260°C).
Ở thông lượng nhiệt tối thiểu cần thiết để bắt đầu ngọn lửa trực tiếp, nhiệt độ bề mặt nằm trong khoảng từ 300 đến 365°C (572 đến 689°F).
Avgas (xăng hàng không):
Nhiệt độ mà nó bắt đầu tự cháy là 280°C (536°F). Avgas là một loại xăng được sản xuất cho động cơ máy bay.
Nó có điểm chớp cháy -43°C (-45°F). Nó giống như dầu hỏa, cũng có nhiệt độ 280°C (536°F) mà tại đó nó có thể bắt đầu tự bốc cháy.
http://large.stanford.edu/courses/2014/ph240/ukropina2
etanol:
Nhiệt độ tự bốc cháy của ethanol là 365°C (689°F), thấp hơn nhiệt độ của dietyl ete (160°C hoặc 320°F) và cao hơn nhiệt độ của xăng (247-280°C hoặc 477-536°F). ).
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6266291
hydro:
Nhiệt độ mà hydro sẽ bắt đầu tự cháy là 535°C (995°F).
https://en.wikipedia.org/wiki/Autoignition_temperature
Etylen oxit:
Nhiệt độ tại đó ethylene oxide bắt đầu tự cháy là 429°C (804,2°F). Nhưng nếu có rỉ sét, nhiệt độ có thể thấp tới 140°C (284°F).
Ở nhiệt độ trên 51,3°F (10,7°C), ethylene oxide là một chất khí không màu có thể tự bốc cháy.
https://www.petrochemistry.eu/wp-content/uploads/2018/01/Guidelines_EO_2013_UK_v6-final.pdf
Dầu diesel:
Điểm tự bốc cháy: xấp xỉ 210°C.
Thép:
Điểm tự bốc cháy: xấp xỉ 1315°C (2399°F).
Giấy:
Điểm tự bốc cháy: Khoảng 218 - 248°C.
Khi ngọn lửa giấy bắt đầu, nhiệt ở trung tâm có thể lên tới 815°C.
Các loại khí khác:
- Khí mê-tan: 580 °C
- Propan: 493 °C
- Etylen: 425 °C
- Axêtylen: 305 °C
- Naphta: 290 °C
- Carbon disulfua: 102 °C
Cách nhận biết sự khác biệt giữa Autoignition, Flash Point và Fire Point
Tóm lại, điểm chớp cháy, điểm cháy và nhiệt độ tự bốc cháy đều liên quan đến mức độ dễ cháy của một chất, nhưng mỗi thuật ngữ đề cập đến một khía cạnh khác nhau về cách thức hoạt động của chất đó khi tiếp xúc với nhiệt và lửa.
Tự đánh lửa
Tự bốc cháy là nhiệt độ thấp nhất mà tại đó vật liệu dễ cháy bắt đầu tự cháy mà không cần tia lửa hoặc nguồn đánh lửa khác từ bên ngoài.
Điều này xảy ra khi nhiệt độ của vật liệu đạt đến nhiệt độ tự bốc cháy, biến nó thành khí dễ cháy bắt đầu tự cháy.
Điểm sáng
Mặt khác, điểm chớp cháy là nhiệt độ thấp nhất mà tại đó chất lỏng có thể bắt lửa tỏa ra đủ hơi để bắt lửa khi tiếp xúc với nguồn đánh lửa.
Đối với mỗi chất lỏng dễ cháy, lượng hơi trong không khí cần thiết để duy trì ngọn lửa là khác nhau và nhiệt độ điểm chớp cháy cho thấy nhiệt độ thấp nhất mà chất lỏng dễ cháy sẽ bắt lửa khi ở gần nguồn đánh lửa.
Điểm chớp cháy so với Điểm tự đánh lửa:
Điểm chớp cháy và điểm tự bốc cháy là hai cách quan trọng để đo mức độ dễ dàng bắt lửa của một chất.
Cả hai thuật ngữ đều đề cập đến nhiệt độ mà một thứ gì đó có thể bắt đầu cháy, nhưng chúng nói về các phần khác nhau của quy trình.
Điểm chớp cháy là nhiệt độ tại đó một chất có thể bắt lửa từ nguồn bên ngoài và điểm tự bốc cháy là nhiệt độ tại đó chất đó sẽ tự bắt lửa.
Điểm cháy
Điểm cháy là nhiệt độ tại đó hơi của chất lỏng dễ cháy tiếp tục cháy sau khi nó được đốt cháy.
Nó cao hơn nhiệt độ điểm chớp cháy và cho biết nhiệt độ thấp nhất mà tại đó một chất sẽ tiếp tục cháy sau khi bắt lửa.
Expeltec đã tạo một đồ họa thông tin rất hay để giải thích một số điểm khác biệt một cách trực quan:
https://expeltec.com/5-terminology/flash-point-auto-ignition-temperature/
Tự đánh lửa so với các quy trình khác
Quá trình đốt cháy tự phát khác với quá trình tự bốc cháy vì nó không cần nguồn năng lượng bên ngoài để khởi động.
Nhiệt độ tự bốc cháy là nhiệt độ thấp nhất mà tại đó một chất sẽ bắt lửa trong môi trường bình thường mà không có tia lửa từ bên ngoài.
Tự đánh lửa và phơi sáng tự động cũng là các quy trình khác nhau. Tự cháy là khi ngọn lửa lan từ tầng này sang tầng khác trong tòa nhà có nhiều tầng và tự bốc cháy là nhiệt độ thấp nhất mà tại đó vật liệu dễ cháy bắt đầu tự cháy.
Các biện pháp chống lại sự tự bốc cháy của nhiên liệu
Chỉ số Octan
Nói tóm lại, chỉ số octan là thước đo mức độ nhiên liệu có thể chống lại sự kích nổ và đánh lửa sớm, đồng thời nó cũng cho thấy khả năng tự bắt đầu của nhiên liệu tốt như thế nào.
Chỉ số octan là một cách tiêu chuẩn để đo mức độ khó bắt đầu tự cháy của nhiên liệu như xăng và dầu diesel trong động cơ đánh lửa.
Xếp hạng này dựa trên áp suất mà tại đó nhiên liệu sẽ tự bốc cháy (bắt đầu tự cháy) trong môi trường được kiểm soát.
Chỉ số octan được viết dưới dạng chỉ số octan nghiên cứu (RON) hoặc chỉ số octan động cơ (MON).
Chỉ số octan càng cao, nhiên liệu càng có khả năng tự bốc cháy và càng ít khả năng Động cơ SI sẽ gõ hoặc phát ra tiếng kêu trong quá trình nén.
Autoignition và đặc điểm của nó
Theo độ góc quay, độ trễ tự đánh lửa là khoảng thời gian giữa thời điểm bắt đầu phun nhiên liệu (SOI) và thời điểm bắt đầu đốt cháy (SOC) (CAD).
Nó còn được gọi là thời gian trễ đánh lửa (IDT) và cho biết thời gian cần thiết để hỗn hợp nhiên liệu và không khí phản ứng ở một nhiệt độ và áp suất nhất định.
Nhiệt độ tự bốc cháy
Ethanol có thể bắt đầu cháy ở nhiệt độ 685°F (363°C). Đó là nhiệt độ tại đó hỗn hợp nhiên liệu và không khí sẽ tự phát sáng mà không cần bất kỳ sự trợ giúp nào từ nguồn bên ngoài.
Một cách để tìm ra nhiệt độ tự bốc cháy là đo sự gia tăng nhiệt độ giữa thời điểm kết thúc hành trình nén và thời điểm bắt đầu sự kiện tự bốc cháy.
Một cách khác là tìm nhiệt độ tự bốc cháy của 1-propanol và 2-propanol.
Tự bốc cháy và truyền nhiệt bức xạ
Điều này xảy ra khi một chất lỏng dễ cháy được nung nóng trên nhiệt độ bắt lửa của nó và hơi thoát ra sẽ tự bốc cháy khi tiếp xúc với bức xạ như bức xạ hồng ngoại từ các vật nóng hoặc đám cháy.
Có hai loại đánh lửa khác nhau: đánh lửa thử nghiệm và đánh lửa tự động. Vật liệu dễ cháy cần nguồn nhiệt bên ngoài, chẳng hạn như tia lửa hoặc ngọn lửa, để bắt đầu đánh lửa thử nghiệm.
Mặt khác, tự đánh lửa không cần nguồn nhiệt bên ngoài. Thay vào đó, nó sử dụng năng lượng riêng của vật liệu để bắt lửa.
Nhiệt độ tự bốc cháy
Nhiệt độ tự bốc cháy của một chất là nhiệt độ thấp nhất mà tại đó nó bắt đầu cháy. Đó là nhiệt độ mà một thứ gì đó có thể bắt đầu tự bốc cháy.
Hiểu được tầm quan trọng của nhiệt độ tự bốc cháy
Nhiệt độ tự bốc cháy là một khái niệm quan trọng trong khoa học về quá trình đốt cháy. Nó có nghĩa là nhiệt độ thấp nhất mà một chất sẽ tự bốc cháy và bắt lửa mà không cần tia lửa từ bên ngoài.
Nhiệt độ mà tại đó một vật liệu bắt đầu tự cháy có thể thay đổi tùy thuộc vào những thứ như những thứ khác trong khu vực.
Khi nói đến hỗn hợp nhiên liệu có thể bắt lửa, nhiệt độ tự bốc cháy là nhiệt độ thấp nhất mà tại đó nhiên liệu tự bắt lửa mà không cần tia lửa từ bên ngoài.
Hiểu biết về nhiệt độ tự bốc cháy của một chất là rất quan trọng đối với an toàn cháy nổ cũng như để sử dụng và cất giữ an toàn những thứ có thể bắt lửa.
Khí hydro và tự bốc cháy
Khi khí hydro được đưa vào động cơ, nó sẽ thay đổi cách hoạt động của hệ thống tự đánh lửa theo một cách độc đáo. Cách nó cháy bị ảnh hưởng bởi thực tế là nhiệt độ tự bốc cháy và độ dẫn nhiệt của nó cao hơn so với các loại nhiên liệu như mêtan.
Tác dụng của hydro đối với quá trình tự bốc cháy
Khi hydro được trộn với các loại nhiên liệu khác, nhiệt độ cao hơn mà tại đó nó tự bốc cháy sẽ đẩy nhanh tốc độ đốt cháy và tăng áp suất trong xi lanh.
Nhưng sử dụng hydro cũng có thể gây ra các vấn đề như vấn đề an toàn, đánh lửa sớm, phản tác dụng và tiêu tốn ít năng lượng hơn.
Khi một số tải nhất định được đặt lên động cơ đánh lửa bằng tia lửa điện, quá trình tự đánh lửa không được kiểm soát có thể khiến động cơ bị kích nổ.
Trong các động cơ có thể sử dụng cả nhiên liệu diesel và hydro, việc đưa hydro vào đường ống nạp có thể khiến nhiên liệu diesel bắt đầu tự cháy.
Nhiệt độ tự bốc cháy của không khí
Không khí không dễ cháy, vì vậy nó không có nhiệt độ mà tại đó nó bắt đầu tự bốc cháy. Nhiên liệu và hóa chất như butan, than cốc, hydro và dầu mỏ thường có nhiệt độ tự cháy nhất định.
Nhiệt độ tự bốc cháy của nó là nhiệt độ thấp nhất mà tại đó vật liệu bắt đầu tự đốt nóng, có thể dẫn đến cháy.
áp suất tự đánh lửa
Áp suất mà hydro sẽ bắt đầu cháy là từ 3,5 đến 7 Mpa (35-70 bar). Dễ xảy ra hiện tượng đánh lửa tự phát khi áp suất xả ban đầu cao và chấn động đầu mạnh.
Áp suất cần thiết để bắt lửa phụ thuộc vào lượng oxy và heli có trong không khí.
Ảnh hưởng của áp suất lên quá trình tự bốc cháy
Khi áp suất tăng lên, nhiệt độ mà tại đó hỗn hợp khí hoặc hơi có thể bắt đầu tự bốc cháy sẽ giảm xuống.
Điều này là do áp suất cao hơn làm tăng tốc độ phản ứng, làm giảm nhiệt độ mà tại đó phản ứng bắt đầu.
Lưu trữ trên tàu hydro
Hầu hết các hệ thống lưu trữ hydro trên tàu hoạt động ở áp suất lên tới 700 bar. Áp suất cao hơn thậm chí còn được sử dụng tại các trạm tiếp nhiên liệu cho các loại kho chứa này.
Khí đốt cháy bên trong có thể bị mất nhiệt do phóng điện sốc làm cho ngọn lửa tắt trước khi toàn bộ khối lượng bốc cháy. Điều này có thể ngăn không cho khí tự bốc cháy.
Thử nghiệm tự bốc cháy của dầu thô
Thử nghiệm tự bốc cháy được thực hiện trên dầu thô để tìm ra nhiệt độ thấp nhất mà tại đó dầu sẽ tự bốc cháy ở nhiệt độ phòng bình thường.
Hiệp hội Thử nghiệm và Vật liệu Hoa Kỳ (ASTM) đã đưa ra các tiêu chuẩn để kiểm tra khả năng tự bốc cháy của dầu thô.
ASTM E659: Nhiệt độ tại đó một chất bắt đầu tự cháy
ASTM E659 là thử nghiệm tiêu chuẩn được sử dụng để xem liệu dầu thô có tự bốc cháy hay không. Phương pháp thử nghiệm này cho thấy cách tìm nhiệt độ tự bốc cháy của ngọn lửa nóng và ngọn lửa nguội của hóa chất lỏng trong không khí ở áp suất khí quyển trong một bình được gia nhiệt đồng đều.
Kết quả của thử nghiệm này cho thấy nhiệt độ thấp nhất mà dầu thô thường bắt lửa là bao nhiêu.
So sánh tiêu chuẩn ASTM E659 và tiêu chuẩn ASTM D2155
ASTM E659 là một cách cập nhật hơn để kiểm tra khả năng tự bốc cháy của dầu thô so với tiêu chuẩn ASTM D2155. Mặc dù các công cụ cho mỗi phương pháp là khác nhau, nhưng kết quả là như nhau.
ASTM D93A: Xác định điểm chớp cháy
ASTM D 93A là một cách để xác định điểm chớp cháy của dầu mỏ và các sản phẩm làm từ dầu mỏ. Nhưng nó không bao gồm các thử nghiệm tự bốc cháy.
Điểm chớp cháy là nhiệt độ mà tại đó một sản phẩm làm từ dầu mỏ tỏa ra đủ hơi để một ngọn lửa nhỏ bắt đầu cháy và tiếp tục cháy.
Nhiệt độ điểm chớp cháy không giống như nhiệt độ tự bốc cháy. Nhiệt độ tự bốc cháy là nhiệt độ tại đó một chất sẽ bắt đầu tự cháy mà không cần tia lửa từ bên ngoài.
Chia sẻ…
