4.12. Температура вспышки, воспламенения и самовоспламенения
Температурой вспышки называется минимальная температура, при которой пары нефтепродукта образуют с воздухом смесь, способную к кратковременному образованию пламени при внесении в нее внешнего источника воспламенена (пламени, электрической искры и т. п.).
Вспышка представляет собой слабый взрыв, который возможен в строго определенных концентрационных пределах в смеси УВ с воздухом.
Различают верхний и нижний концентрационный предел распространение пламени. Верхний предел характеризуется максимальной концентрацией паров органического вещества в смеси с воздухом, выше которой воспламенение и горение при внесении внешнего источника воспламенения невозможно из-за недостатка кислорода. Нижний предел находится при минимальной концентрации органического вещества в воздухе, ниже которой количество теплоты, выделившееся в месте локального воспламенения, недостаточно для протекания реакции во всем объеме.
Температурой воспламенения называется минимальная температура, при которой пары испытуемого продукт при внесении внешнего источника воспламенения образую устойчивое незатухающее пламя. Температура воспламенения всегда выше температуры вспышки, часто довольно значительно — на несколько десятков градусов.
Температурой самовоспламенения называете минимальная температура, при которой пары нефтепродуктов смеси с воздухом воспламеняются без внешнего источника воспламенения. На этом свойстве нефтепродуктов основана pa6oта дизельных двигателей внутреннего сгорания. Температура самовоспламенения выше температуры вспышки на несколько сот градусов. Температура вспышки керосинов, дизельных топлив, смазочных масел, мазутов и других тяжелых нефтепродуктов характеризует нижний предел взрываемости. Температура вспышки бензинов, давление паров которых при комнатных температуpax значительно, обычно характеризует верхний предел взрываемости. В первом случае определение ведется при нагревании во втором — при охлаждении.
Как всякая условная характеристика, температура вспышки зависит от конструкции прибора и условий определения. Кроме того, на ее значение влияют внешние условия — атмосферное давление и влажность воздуха. Температура вспышки возрастает с увеличением атмосферного давления.
Температура вспышки связана с температурой кипения исследуемого вещества. Для индивидуальных углеводородов эта зависимость по Орманди и Кревину выражается равенством:
где Твсп — температура вспышки, К; К — коэффициент, равный 0,736; Ткип — температура кипения, К.
Температура вспышки — величина неаддитивная. Опытное ее значение всегда ниже рассчитанного по правилам аддитивности среднеарифметического значения температур вспышек компонентов, входящих в состав смеси. Это объясняется тем, что температура вспышки зависит главным образом от давления пара низкокипящего компонента, а высококипящий компонент служит передатчиком тепла. В качестве примера можно указать, что попадание даже 1 % бензина в смазочное масло снижает температуру вспышки от 200 до 170°С, а 6 % бензина снижают её почти вдвое. .
Существуют два метода определения температуры вспышки— в приборах закрытого и открытого типа. Значения температуры вспышки одного и того же нефтепродукта, определенные в приборах различного типа, заметно различаются. Для высоковязких продуктов это различие достигает 50, для менее вязких 3—8°С. В зависимости от состава топлива значительно изменяются условия его самовоспламенения. С этими условиями, в свою очередь, связаны моторные свойства топлив, в частности, детонационная стойкость.
Понятия «горение», «температура воспламенения», «температура вспышки», «самовоспламенение». Условия, необходимые для горения
Горение — сложный физико-химический процесс взаимодействия горючего вещества и окислителя, сопровождающийся выделением теплоты и излучением света.
Для начала горения необходимы горючее вещество, источник зажигания, наличие окислителя (содержание кислорода в воздухе более 14%). При снижении содержания кислорода до 10% горение переходит в тление. Источники зажигания при возникновении пожара могут быть открытыми (искры, световые излучения, пламя, накаленные предметы) и скрытыми (трение, удар, теплота химических реакций, микробиологические процессы и т.д.). При отсутствии контакта горючего вещества, кислорода и источника зажигания горение не возникает, что используют при тушении пожаров.
Под горючим веществом понимают твердое, жидкое, газообразное вещество, способное окисляться с выделением теплоты и излучением света. Окислителями служат кислород воздуха, бром, хлор, азотная кислота, бертолетова соль.
Вспышка — процесс горения паровой фазы жидкого или твердого вещества, которая образуется над поверхностью горючего тела при воздействии на вещество открытого огня или раскаленного тела.
По температуре вспышки различают легковоспламеняющиеся (до 45 °С) и горючие (свыше 45 °С) жидкости. К легковоспламеняющимся относятся ацетон, скипидар, спирт, керосин, бензин, сероуглерод, дизельное топливо; к горючим — минеральные смазки, растительные масла, гидротормозная жидкость.
Температурой вспышки называют минимальную температуру горючего вещества, при которой над его поверхностью образуются пары и газы, способные вспыхнуть в воздухе от источника зажигания. Однако скорость их образования еще недостаточна для последующего горения.
Воспламенение — процесс, при котором вещество, нагреваясь до температуры кипения, продолжает гореть и тлеть до тех пор, пока происходит парообразование или выделение летучих углеводородов и других горючих соединений. Температура воспламенения выше температуры вспышки для горючих веществ на 5. 30 о С, для легковоспламеняющихся — на 2. 5 °С.
Нижний и верхний концентрационные пределы воспламенения некоторых веществ (%) и нижние пределы взрываемости пыли в воздухе (г/м 3 ) приведены ниже: аммиак — 4,1. 27; бензин Б-72 — 1,1. 7,0; водород — 4,1. 74,5; пыль кормового брикета, сухое молоко — 7,6; пыль мельничная серая, отруби пшеничные — 17,6; лигнин хлопковый — 63,0.
Наиболее распространенные способы прекращения горения: снижение концентрации кислорода в зоне горения и ее охлаждение.
Самовоспламенением называют процесс самостоятельного ускорения реакции, переходящий в горение.
Температурой самовоспламенения называют минимальную температуру вещества, при которой происходит резкое увеличение скорости экзотермических реакций, заканчивающихся возникновением пламени горения.
По температуре самовоспламенения горючие вещества подразделяют на две группы: воспламеняющиеся при температуре, которая выше температуры окружающей среды, и воспламеняющиеся при температуре, которая ниже температуры окружающей среды. Первые воспламеняются при нагревании, а вторые — без нагревания. Самовоспламеняются жиры животного происхождения, масла, уголь, торф, сульфиды железа, сено, солома, опилки, желтый фосфор, пылеобразный цинк, алюминий, древесный уголь и др. Под действием воды загораются калий, натрий, цезий, карбид кальция, негашеная известь и др. Самовоспламеняются от взаимодействия различные газообразные вещества, жидкие и твердые окислители; особо активны в этом отношении хлор, бром, фтор. Органические вещества самостоятельно воспламеняются от соприкосновения с азотной кислотой, выделяющей при нагревании кислород.
Самовозгорание — процесс загорания вещества в результате тепловых процессов окисления или жизнедеятельности микроорганизмов. Способностью к самовозгоранию обладают растительные и животные масла, уголь, щепа, зерно, торф, сажа и др.
Для пожаров характерно открытые горение и тление; температура пламени достигает 1400 о С; теплота распространяется в основном конвекцией, а также излучением и теплопроводностью. Количество излучаемой теплоты в единицу времени пропорционально площади поверхности пламени, его температуре, взятой в четвертой степени, и обратно пропорционально квадрату расстояния до этой поверхности. Минимальная интенсивность излучения, при которой воспламеняется вещество, зависит от времени: при интенсивности излучения 840 кДж мин/м 2 древесина воспламеняется через 10 мин.
Излучаемая теплота вызывает боль и ожоги. При интенсивности излучения 625 кДж мин/м 2 боль начинает ощущаться через 3 с, а при 250 кДж мин/м 2 — через 14 с. Минимальное безопасное расстояние (м) между пламенем и человеком
где Н — высота пламени горючих (невзрываемых) веществ, м.
Воздушно-дымовые потоки при пожаре несут в себе искры и горящие угли на расстояние до 200 м. Дым содержит СО и СО2, а иногда и ядовитые продукты сгорания; количество кислорода в таком потоке ограничено, в связи с чем задымленность представляет опасность для людей и животных. Дыхание в такой атмосфере, нагретой до 60 °С, практически невозможно.
чем отличается температура вспышки от температуры воспламенения?
Температура вспышки — наименьшая температура горючего вещества, при которой пары над поверхностью горючего вещества способны вспыхивать при контакте с открытым источником огня; устойчивое горение при этом НЕ ВОЗНИКАЕТ.
Температура воспламенения — наименьшая температура вещества, при которой пары над поверхностью горючего вещества выделяются с такой скоростью, что при воздействии на них источника зажигания наблюдается воспламенение. Воспламенение — пламенное горение вещества, инициированное источником зажигания и продолжающееся после его удаления, то есть ВОЗНИКАЕТ устойчивое горение.
Температура вспышки – это наименьшая температура горючего вещества, при которой над его поверхностью образуются пары или газы, способные кратковременно вспыхнуть в воздухе от источника зажигания. Однако скорость образования паров или газов ещё недостаточна для продолжения горения.
Температура вспышки — наименьшая температура летучего конденсированного вещества, при которой пары над поверхностью вещества способны вспыхивать в воздухе под воздействием источника зажигания, однако устойчивое горение после удаления источника зажигания не возникает.
Вспышка — быстрое сгорание смеси паров летучего вещества с воздухом, сопровождающееся кратковременным видимым свечением. Температуру вспышки следует отличать как от температуры воспламенения, при которой горючее вещество способно самостоятельно гореть после прекращения действия источника зажигания, так и от температуры самовоспламенения, при которой для инициирования горения или взрыва не требуется внешний источник зажигания.
По температуре вспышки из группы горючих жидкостей выделяют легковоспламеняющиеся. Легковоспламеняющимися называются горючие жидкости с температурой вспышки не более 61 °C в закрытом тигле (з. т.) или 66 °C в открытом тигле (о. т.). Жидкости с температурой вспышки не более 28 °C называют особо опасными.
Для определения температуры вспышки применяются расчётные или экспериментальные методы. Как правило, при отсутствии указания на метод измерения используется метод Пенского — Мартенса.
Также существуют методы экспериментального определения температуры вспышки жидкостей в открытом тигле.
Температура воспламенения – это наименьшая температура горючего вещества, при которой оно выделяет горючие пары или газы с такой скоростью, что после воспламенения их от источника зажигания возникает устойчивое горение. Температура воспламенения всегда выше температуры вспышки, часто довольно значительно — на несколько десятков градусов.
Отсюда можно сделать вывод о том что температура вспышки отличается от температуры воспламенения кратковременностью горения горючего вещества и температурой нагрева горючего вещества.
Есть ещё температура самовоспламенения но это уже другая история.
Температура самовоспламенения – это самая низкая температура вещества, при которой происходит резкое увеличение скорости экзотермических реакций, заканчивающееся воспламенением. Температура самовоспламенения у исследованных твёрдых горючих материалов и веществ 30 – 670 °С. Самую низкую температуру самовоспламенения имеет белый фосфор, самую высокую — магний. У большинства пород древесины эта температура равна 330 – 470 °С.
Температура воспламенения
Диметилбензо́лы или ксило́лы (от др.-греч. ξύλον «дерево») — углеводороды ароматического ряда, состоящие из бензольного кольца и двух метильных групп. Химическая формула — (СН3)2С6Н4. Ксилолы получают при коксовании угля или из нефти путём каталитического риформинга прямогонной бензиновой фракции. Применяются главным образом в качестве растворителей.
Гексаметилфосфортриамид (гексаметапол, HMPA, HMPT) — органическое соединение с формулой 3PO. Органический растворитель, характеризующийся высокой сольватирующей способностью по отношению к неорганическим катионам и значительной, по сравнению с другими растворителями, токсичностью и канцерогенностью. Запах свежеперегнанного ГМФТА напоминает запах пиридина.