SIB Controls LLC. Blink-, tennings- og selvtenningstemperaturer. Flammepunkt er temperaturen som et petroleumsprodukt varmes opp under standardbetingelser Konseptet med flammepunkt

Flammepunkt for petroleumsprodukter er temperaturen der dampen til en prøve, som varmes opp, blusser opp når en brannkilde bringes inn og blandes med luft. Flammepunkt måles i åpen Og lukket smeltedigel, og for det første er denne verdien alltid flere grader høyere.

Bestemmelse av flammepunktet er viktig for pålitelig informasjon om egenskapene til et petroleumsprodukt og vurdering av kvaliteten. Denne parameteren brukes også til å dele industrilokaler og utstyr inn i brannfareklasser.

Bestemmelsesmetoder

GOST tilbyr 2 hovedmetoder for å bestemme flammepunkt:

- i en lukket smeltedigel,
- i en åpen smeltedigel.

Digler – kjemiske beholdere beregnet for oppvarming, smelting, forbrenning og andre operasjoner med eksperimentelle materialer, inkludert ulike brensler.

Åpen digeltesting er mindre nøyaktig fordi prøvedampen blander seg fritt med luft og tar lengre tid å nå det nødvendige volumet. I kvalitetspass for petroleumsprodukter flammepunktet i en lukket smeltedigel (TVZ) er angitt som det mest pålitelige.

For å måle det fylles karet med drivstoff til det angitte merket og varmes opp under kontinuerlig omrøring. Når du åpner lokket på karet, vises en åpen ild automatisk over overflaten av blandingen. Målingen tas ved hver oppvarmingsgrad og omrøringen stopper når lokket åpnes. Flammepunktet er verdien der en blåaktig flamme vises med utseendet til en brannkilde.

Det er også spesielle enheter for å bestemme flammepunktet. En slik enhet inkluderer følgende elementer:

elektrisk varmeovn med en effekt på 600 W,
standard kar med en innvendig diameter på 50,8 mm og en kapasitet på ca. 70 ml,
røreverk av messing,
tenner (elektrisk eller gass),
termometre med graderinger på 1⁰С.

Flammepunkt for ulike petroleumsprodukter

Basert på deres flammepunkt, er flytende petroleumsprodukter klassifisert i brennbare væsker (brennbare væsker) Og brannfarlige væsker (FL) . Flammepunktet for brennbare væsker er over 61⁰С for en lukket digel og over 65⁰С for en åpen. Væsker som antennes ved temperaturer under disse verdiene er klassifisert som brannfarlig. brannfarlige væsker er delt inn i 3 kategorier:

1. Spesielt farlig (TVZ fra -18⁰С og lavere).
2. Konstant farlig (TVZ fra -18⁰С til 23⁰С).
3. Farlig når lufttemperaturen stiger (TVZ fra 23⁰С til 61⁰С).

Flammepunkt for diesel– en av de viktige indikatorene på kvaliteten. Det avhenger direkte av selve drivstofftypen. For eksempel blusser en moderne EURO-dieselmotor opp når den når en verdi på 55⁰C og over.

Flammepunktet for drivstoff til diesellokomotiver og marinemotorer er høyere enn for diesel for generell bruk. Og sommerdrivstoff, når det varmes opp, blusser opp 10-15⁰C tidligere enn vinter- og arktisk drivstoff.

Lette oljefraksjoner har lav TVZ, og omvendt. For eksempel:

flammepunkt for motorolje (tungoljefraksjoner) – 130-325⁰С,
flammepunkt for parafin (middels parafin og gassoljefraksjoner) – 28-60⁰С,
Flammepunktet til bensin (lette bensinfraksjoner) er ned til -40⁰C, det vil si at bensin blusser opp ved minusgrader.

Flammepunktet for olje bestemmes fraksjonssammensetning, men for det meste er verdiene negative (som for bensin) og varierer fra -35⁰С til 0⁰С. Og flammepunktet for gasser er som regel ikke bestemt i det hele tatt. I stedet brukes øvre og nedre brennbarhetsgrenser, som avhenger av gassdampinnholdet i luften.

BLINK OG FLAMMEPUNKT. Brennbare stoffer, spesielt flytende, viser, avhengig av forholdene de befinner seg i, tre forskjellige typer forbrenning: flash, tenning og forbrenning; en eksplosjon kan betraktes som et spesielt tilfelle av fakkel. Et blits er en rask, men relativt rolig og kortvarig forbrenning av en blanding av damper av et brennbart stoff med oksygen eller luft, som følge av en lokal temperaturøkning, som evt. forårsaket av en elektrisk gnist eller berøring av en blanding av en varm kropp (fast, flytende, flamme). Fenomenet med en blits ligner på en eksplosjon, men i motsetning til sistnevnte oppstår den uten sterk lyd og har ikke en ødeleggende effekt. Et blits skiller seg fra tenning i sin korte varighet. Antennelse, som oppstår, som et blink, fra en lokal temperaturøkning, kan da vare til hele tilførselen av brennbart stoff er oppbrukt, og fordampning skjer på grunn av varmen som frigjøres under forbrenningen. I sin tur er tenning forskjellig fra forbrenning, siden sistnevnte ikke krever en ekstra lokal temperaturøkning.

Alle typer forbrenning innebærer spredning av varme fra området der forbrenningen skjedde til tilstøtende områder av den brennbare blandingen. Under et utbrudd er varmeavgivelsen i hver seksjon tilstrekkelig til å antenne den tilstøtende delen av den allerede tilberedte brennbare blandingen, men ikke nok til å etterfylle den ved å fordampe nye mengder drivstoff; derfor, etter å ha brukt tilførselen av brennbare damper, slukker flammen, og utbruddet slutter der, til brennbare damper samler seg igjen og får lokal overoppheting. Ved antenning bringes det dampdannende stoffet til en slik temperatur at varmen fra forbrenningen av den akkumulerte dampen er tilstrekkelig til å gjenopprette tilførselen til den brennbare blandingen. Tenningen som har begynt, etter å ha nådd overflaten av det brennbare stoffet, blir stasjonær til det brennbare stoffet brenner helt ut; men etter å ha blitt stoppet, gjenopptas ikke tenningen lenger uten lokal overoppheting utenfra. Til slutt, når det antennes, er det brennbare stoffet ved en temperatur som er tilstrekkelig ikke bare for fordamping, men også for flashing av en kontinuerlig dannet brennbar blanding, uten ytterligere lokal oppvarming. I sistnevnte tilfelle oppstår forbrenning, hvis den ble stoppet, for eksempel ved å stoppe den frie tilgangen til oksygen, spontant etter at den forstyrrende årsaken er eliminert: det spontane utbruddet vil videre utvikle seg til antennelse.

Muligheten for forbrenning av en eller annen type avhenger først og fremst av den kjemiske sammensetningen av den brennbare blandingen, dvs. den kjemiske naturen til de brennbare dampene, oksygeninnholdet i blandingen, innholdet av fremmede, likegyldige urenheter, som nitrogen, vanndamp, karbondioksid, og innholdet av urenheter, aktivt motvirker forbrenningsreaksjonen, for eksempel negative katalysatorer, lyddempere, etc. Og siden alle typer forbrenningsprosesser begynner med et blitz, vurderer blitsen i dens avhengighet av den kjemiske sammensetningen av blanding er av generell betydning for alle tilfeller. Det er på forhånd åpenbart at under gitte trykk- og temperaturforhold kan en blanding av brennbar damp eller gass med oksygen (eller luft) ikke blusse opp i noen proporsjon og at et svært lite eller omvendt for høyt innhold av brennbart materiale i blandingen utelukker oppblussing. I tillegg krever forskjellige brennbare damper forskjellige mengder oksygen for forbrenningen, og derfor avhenger "flammegrensene" for blandinger av oksygen og brennbare damper alltid av typen brennbar damp. Metoden for å beregne disse grensene for kjemisk enkeltstoffer ble angitt av Thornton. Hvis vi betegner med N antallet oksygenatomer som er nødvendige for fullstendig forbrenning av M molekyler av et brennbart stoff i gass- eller dampform, kan grensene for blandinger som beholder evnen til å blinke, ifølge Thornton uttrykkes:

Hvis blandingen ikke inneholder rent oksygen, men luft, er det nødvendig å ta hensyn til at 1 volum oksygen er inneholdt i 5 (mer presist, 4,85) luftvolumer. For eksempel kan metanforbrenning uttrykkes med ligningen:

så for dette tilfellet M = 1 og N = 4. Derfor er sammensetningen av den øvre grensen for en blanding av metan med oksygen bestemt av formelen:

herfra er det lett å regne ut at den øvre flammegrensen for en blanding av metan med luft bestemmes av forholdet 1:5, dvs. når blandingen inneholder 1/6 metan, eller 16,7 % (erfaring gir 14,8 %). For nedre grense har vi tilsvarende sammensetningen av blandingen CH 4 (1 volum) + 6 O (3 volum), som tilsvarer metaninnholdet i blandingen med luft 1/16, eller 6,25 % (erfaring gir 5,6 %). Tilsvarende for pentan, C 6 H 12, får vi M = 1 og N = 16, hvorfra vi for øvre grense beregner 1/21, eller 4,75 %, av pentan i blanding med luft (erfaring gir 4,5 %), for den nedre 1/76, eller 1,35 % (erfaring gir 1,35 %). Siden verdiene til M og N i Thorntons formler er proporsjonale med partialdamptrykket til det brennbare stoffet og oksygen, så er det åpenbart bare mulig å blitz innenfor visse grenser for partialdamptrykket, og grensene endres med temperaturen. . Det er også åpenbart at et blink blir mulig når det mettede damptrykket når en kjent verdi. Når vi kjenner til denne verdien og avhengigheten av damptrykk av temperaturen, kan vi beregne temperaturen der et blink er mulig. Forskning av E. Mack, C.E. Burd og G.N Borgem viste at for de fleste stoffene, ved den nedre grensen av fakkelen, observeres en ganske god overensstemmelse mellom den beregnede temperaturen og den direkte observerte temperaturen.

Dampblandinger er også i noen tilfeller underlagt en spesifisert metode for å bestemme temperaturen ved hvilken overslag er mulig. Hvis dette er en blanding av naftener C n H 2 n, så i alle homologer er forholdet mellom C og H-innhold det samme, så den gjennomsnittlige molekylvekten til blandingen gjør det mulig å bestemme antall CH 2 grupper og derfor , mengden O som kreves for deres forbrenning. Dessuten er flammepunktet her en nesten lineær funksjon av molekylvekten og det tilhørende kokepunktet. For en blanding av metanhydrokarboner C n H 2 n + 2 (for eksempel bensin) beregnes også tallet N fra gjennomsnittlig molekylvekt. Etter å ha subtrahert 2 fra den (for to hydrogenatomer på slutten av kjeden) og delt resten med 14 (summen av atomvektene til CH 2-gruppen), oppnås antallet av disse gruppene, tilsvarende gjennomsnittsmolekylet vekten av blandingen. Hvis dette tallet multipliseres med 3 og legges til 1, for to tidligere ignorerte hydrogenatomer, får vi N. Så for bensin er gjennomsnittlig molekylvekt 107 og derfor:

Når trykket i blandingen øker, øker partielle elastisiteten til den brennbare dampen, og derfor øker også flammepunktet. En trykkøkning på 1 mm øker flammepunktet til meksikansk olje med 0,033°, som vist av Lohman, som studerte blitsen i forskjellige høyder (ifølge Golde, som jobbet med andre materialer, er denne endringen 0,036°). Spesielt for parafin er det en korreksjonstabell som lar deg bringe flammepunktet funnet ved ethvert barometertrykk til normalt. I tillegg til atmosfærisk trykk, endrer flammepunktet også luftfuktigheten, siden den delvise elastisiteten til vanndamp senker trykket til den brennbare komponenten i blandingen.

Blits fordampende væske. Utbruddet av en ferdig blanding av gasser eller damper representerer det enkleste tilfellet. Flash-fenomenet oppstår mer komplekst når en blinkende blanding oppstår kontinuerlig fra fordampning av en umiddelbart tilstedeværende væske. Glimtet av en gassblanding avhenger også av mange eksperimentelle forhold: å øke bredden på den eksplosive byretten, overføre den eksploderende gnisten fra topp til bunn, øke kapasiteten til fartøyet, forlenge gnistgapet osv. - alt dette utvider grensene av et mulig blink. I tillegg kan noen urenheter som ennå ikke er tilstrekkelig undersøkt endre disse grensene betydelig. Spørsmålet om et tåkeglimt fra en sprøytet brennbar væske ble studert av Guider og Wolf. Den nedre grensen for blitsen viste seg å være den samme som for blandingen med den tilsvarende dampen; men hastigheten på eksplosjonsforplantning i tåke er mindre, og oksygenforbruket er større enn ved damp. Tilstanden til væskeoverflaten, volumet, avstanden til den tennende flammen, utvekslingshastigheten for ekstern luft og de resulterende damper, fordampningshastigheten og, følgelig, kraften til varmekilden som oppvarmer væsken, den termiske ledningsevnen til karets vegger, den termiske ledningsevnen og viskositeten til selve væsken, tapet av varme fra fartøyet gjennom stråling, etc. etc. - alt dette kan betydelig endre det observerte flammepunktet og i tillegg til faktorene som er angitt i diskusjonen om flammen til en gassblanding. Derfor kan man snakke om et blitz som en konstant kun betinget, og utføre eksperimenter bare under nøyaktig definerte forhold. For kjemisk individuelle stoffer etablerte Ormandy og Creven proporsjonaliteten til flash- og kokepunkter (i absolutte grader):

hvor koeffisienten k for den nedre blinkgrensen er 0,736, og for den øvre 0,800; Koketemperatur bør bestemmes av den første termometeravlesningen. Ormandy og Creven-formelen gjelder også til en viss grad for svært smale fraksjoner av ulike typer blandinger. Men for de brennbare væskene som vi i de fleste tilfeller må forholde oss til i praksis, det vil si for komplekse blandinger, er det ennå ikke funnet enkle avhengigheter som bestemmer flammepunktet. Selv doble blandinger følger ikke blandingsregelen med hensyn til blits, og en lavt-blinkende komponent reduserer blitsen til en annen, høyblinkende en betraktelig, mens sistnevnte øker blinken til den første noe. Så, for eksempel, en blanding av like mengder fraksjoner (bensin og parafinkomponenter) med en egenvekt på 0,774 med en flamme ved 6,5° og en spesifikk vekt på 0,861 med en flamme ved 130° har et flammepunkt som ikke er på 68,2° , som forventet av blandingsregelen , og ved 12°. Ved 68,2° blinker en blanding som inneholder bare ca. 5 % av den lettere komponenten, slik at denne lille blandingen senker flammepunktet til den tyngre komponenten med 61,8°. Resultatet av testing av slike blandinger i en åpen digel, hvor damper av den flyktige komponenten ikke kan samle seg, er imidlertid ikke så forvrengt av urenheter, spesielt hvis forskjellen i blink i begge komponentene er betydelig. I noen tilfeller kan slike blandinger gi en dobbel blink ved forskjellige temperaturer.

Tenning. Tenntemperaturen overstiger flammepunktet, jo høyere selve flammepunktet. Som Kunkler og M.V. viste, når petroleumsprodukter varmes opp fra flash til antennelse, mister teststoffet ca. 3 % av vekten, og dette tapet gjelder lettere skulderstropper. Derfor forstyrrer ikke tilstedeværelsen av små mengder (ikke mer enn 3%) av lette skulderstropper, som betydelig forvrenger flammepunktet til stoffet, den nøyaktige målingen av antennelsestemperaturen. Tvert imot, tilstedeværelsen av mer enn 10 % bensin i oljen gjør antennelsestemperaturen usikker.

Spontan forbrenning, eller selvantennelse, av en blanding av brennbare damper oppstår når varmeavgivelsen fra det oksiderende systemet utlignes med varmetapet, og derfor fører selv en liten akselerasjon av reaksjonen til en voldsom prosess. Tydeligvis endres temperaturlikevektsgrensen for den samme sammensetningen av blandingen avhengig av dens masse, varmeledningsevne og varmeavgivelsesevne til skallet som inneholder den brennbare blandingen, av omgivelsestemperaturen, tilstedeværelsen av katalysatorer i blandingen og en rekke andre forhold, slik at selvforbrenningstemperaturen har en viss verdi kun under strengt definerte forhold. Den spontane forbrenningstemperaturens avhengighet av nærvær eller fravær av katalytisk platina er for eksempel bevist av dataene til E. Constant og Schlönfer (tabell 1).

Avhengigheten av den spontane forbrenningstemperaturen av tilstedeværelsen av oksygen eller luft i blandingen er vist av dataene til de samme forskerne (tabell 2).

S. Gvozdevs forskning på spontan forbrenning av ulike stoffer i kvarts- og jernrør i en atmosfære av oksygen og luft ga resultater som er sammenlignet i tabell. 3.

I forhold til selvantennelse har erfaring etablert noen generelle prinsipper, nemlig: 1) trykk senker temperaturen ved selvantennelse; 2) tilstedeværelsen av fuktighet senker også den spontane forbrenningstemperaturen; 3) den spontane forbrenningstemperaturen i luft er høyere enn i oksygen; 4) den spontane forbrenningstemperaturen i et åpent rør er høyere enn i et lukket rom; 5) den spontane forbrenningstemperaturen til cykloheksanhydrokarboner er lavere enn den for aromatiske hydrokarboner og er nær den spontane forbrenningstemperaturen til mettede hydrokarboner; 6) for aromatiske hydrokarboner er de spontane forbrenningstemperaturene i luft og oksygen nær hverandre; 7) noen stoffer (terpentin, alkoholer) gir svært svingende verdier for selvforbrenningstemperatur i en påfølgende serie av tester (spesielt terpentin). Et spesielt tilfelle av spontan forbrenning er representert av fibrøse materialer (bomull, fleeces, ull, filler) fuktet i oljer; den enkle selvforbrenningen i slike tilfeller er relatert til den spontane forbrenningstemperaturen til de tilsvarende oljene. Fenomener av denne typen er av så betydelig praktisk betydning at det er utviklet spesielle metoder og instrumenter for å teste oljens evne til å selvantenne i nærvær av bomull.

Måler blits- og tenningstemperaturer. Å være nært knyttet til molekylvekt og kokepunkt, er flamme og tenning indirekte relatert til disse konstantene og karakteriserer derfor et gitt stoff. De er av enda større betydning i praksis, når man skal vurdere graden av brennbarhet av et stoff under gitte bruksbetingelser og derfor for å etablere forebyggende tiltak - en omstendighet som er spesielt viktig i industrien (petroleum, treforedling, alkohol, lakk, oljepresser) og generelt i alle tilfeller der flyktige løsemidler er involvert.

Behovet for å måle blitz- og antennelsestemperaturer førte til utformingen av mange, ofte dyre, spesielle instrumenter og til utviklingen av instruksjoner for arbeid med dem, og i visse bransjer, i forhold til visse klasser av stoffer, til og med relatert til hverandre, forskjellige enheter med forskjellige instruksjoner ble bygget og standardisert. Uten rasjonelt grunnlag, varierende fra land til land, fra en industriorganisasjon til en annen og fra en klasse av stoffer til en annen, gir metoder for måling av flamme og antennelse resultater som bare er svært tilnærmet konsistente med hverandre. Hovedtypene av enheter for måling av flammepunkt er: a) med åpent kar, b) med lukket kar.

EN) Åpne fartøyenheter. Flammepunktmålinger ble først utført ved å helle testvæsken på vann i en kopp; denne sistnevnte ble deretter oppvarmet. Senere begynte de å produsere et blink i et åpent fartøy. arr. i forhold til stoffer som ikke lett blusser opp, for eksempel smøreoljer, gassformig kulltjære, diverse mastikk osv. Dette er instrumentene til Markusson, Brenken, Cleveland, Moore, de Graaf, Krupp, som hovedsakelig skiller seg ut i størrelsen , form og materiale på digelen, design av varmedeler og oppvarmingsmetode. Detaljer om håndtering av disse enhetene finnes i de dedikerte håndbøkene. Det skal bemerkes at fremspringet av kvikksølvkolonnen til termometeret utover grensene til digelen og dets tilstedeværelse i et miljø med forskjellige temperaturer på forskjellige steder fører til behovet for en betydelig korreksjon, som øker med økende blink- eller tenningstemperatur - for eksempel opptil 10-14 °, når flammepunktet er 300 °. Det sanne flammepunktet beregnes ved å bruke formelen:

hvor θ er den direkte observerte flash- (eller antennelses-) temperaturen, n er antall grader av delen av kvikksølvkolonnen som befinner seg utenfor testvæsken, og t" er temperaturen som tilsvarer midten av den utstikkende delen av kvikksølvkolonnen ; selv om t" kan. beregnes, men måles vanligvis direkte ved hjelp av et ekstra termometer. For raskt å finne denne endringen, bruk en spesiell tabell. En spesiell tabell tjener også til barometriske trykkkorreksjoner, som er spesielt viktige ved bestemmelse av flammepunktet for brennbare væsker (parafin); for sistnevnte brukes vanligvis enheter med et lukket kar.

b) Lukkede fartøyenheter. Av de forskjellige instrumentene av denne typen er de mest kjente instrumentene til Abel og Martens (begge forbedret av Pensky), Elliott (New York), Tag. I USSR og noen andre land (Tyskland, Østerrike) brukes Abel-Pensky-enheten nesten utelukkende til lavtkokende væsker (parafin) og Martens-Pensky-enheten for høytkokende væsker (olje). Arbeidsdelen av disse enhetene består av en strengt standardisert digel, tett dekket med et lokk, der et vindu åpnes med visse intervaller for å introdusere en liten flamme i digelen. Digelen inneholder et termometer og en rører. Oppvarming av digelen, og i noen tilfeller tvert imot, kjøling, utføres under strengt definerte forhold ved bruk av spesielle bad. Instrumentene som er tatt i bruk i forskjellige land for å teste parafin og de normale flammepunktene for de tilsvarende testene er sammenlignet i tabell. 4.

Avlesningene til ulike instrumenter for å bestemme flammepunktet divergerer alltid fra hverandre, og å bestemme flammen i et åpent kar gir alltid en temperatur høyere enn i en lukket enhet. Dette skyldes det faktum at i lukkede enheter akkumuleres damper gradvis i enheten, mens de i et åpent kar hele tiden diffunderer inn i den omkringliggende atmosfæren. Størrelsen på disse avvikene kan bedømmes basert på dataene i tabell. 5.

Det er også tydelig fra denne tabellen at forskjellen mellom flammepunktet i lukkede og åpne enheter øker med økende flammepunkt, og også, som de to siste eksemplene viser, med økende produktheterogenitet. I denne forbindelse indikerer tilstedeværelsen av en stor forskjell i flammepunktet for det samme stoffet ved bestemmelse av flammen i åpne og lukkede enheter enten en blanding av et tungt stoff, for eksempel olje, av et lett stoff (bensin, parafin) eller noen destillasjonsfeil (dekomponering med dannelse av lett flyktige produkter). Således kan sammenligning av flammepunktet til det samme stoffet i åpne og lukkede enheter tjene til å overvåke riktigheten av både bruk og produksjon av smøreoljer.

For å lage NTPRP-damp over overflaten av en væske, er det nok å varme opp til en temperatur lik NTPRP, ikke hele væskens masse, men bare overflatelaget.

I nærvær av IR vil en slik blanding være i stand til å antennes. I praksis brukes oftest begrepene flammepunkt og antennelsestemperatur.

Under flammepunkt forstå den laveste temperaturen til en væske der det under spesielle testforhold dannes en konsentrasjon av væskedamp over overflaten som er i stand til å antennes fra antennelse, men dannelseshastigheten er utilstrekkelig for påfølgende forbrenning. Således, både ved flammepunktet og ved den nedre temperaturgrensen for antennelse over overflaten av væsken, dannes en lavere konsentrasjonsgrense for antennelse, men i sistnevnte tilfelle dannes HKPRP av mettet damp. Derfor er flammepunktet alltid litt høyere enn NTPRP. Selv om det ved flammepunktet er en kortvarig antennelse av damper i luften, som ikke er i stand til å utvikle seg til en stabil forbrenning av en væske, kan likevel under visse forhold et glimt av væskedamp være en kilde til brann.

Flammepunktet legges til grunn for å klassifisere væsker i brennbare væsker (FLL) og brennbare væsker (CL). brannfarlige væsker inkluderer væsker med et flammepunkt i en lukket digel på 61 0 C eller i en åpen digel 65 0 C og lavere, GL - med et flammepunkt i en lukket digel på mer enn 61 0 C eller i en åpen digel 65 0 C.

Kategori I – spesielt farlige brannfarlige væsker, disse inkluderer svært brannfarlige væsker med et flammepunkt på -18 0 C og lavere i en lukket smeltedigel eller fra -13 0 C og lavere i en åpen smeltedigel;

Kategori II – permanent farlige brannfarlige væsker, disse inkluderer svært brannfarlige væsker med et flammepunkt over -18 0 C til 23 0 C i en lukket smeltedigel eller fra -13 til 27 0 C i en åpen smeltedigel;

III kategori – brennbare væsker, farlige ved høye lufttemperaturer, disse inkluderer svært brannfarlige væsker med et flammepunkt fra 23 til 61 0 C i en lukket smeltedigel eller fra 27 til 66 0 C i en åpen smeltedigel.

Avhengig av flammepunktet etableres sikre metoder for lagring, transport og bruk av væsker til ulike formål. Flammepunktet til væsker som tilhører samme klasse endres naturlig med endringer i de fysiske egenskapene til medlemmene i den homologe serien (tabell 4.1).

Tabell 4.1.

Fysiske egenskaper til alkoholer

	Molekylær	Tetthet,	Temperatur, K
	Molekylær	Tetthet,
Metyl CH30H
Etyl C2H5OH
n-propyl C3H7OH
n-butyl C4H9OH
n-Amyl C5H11OH

Flammepunktet øker med økende molekylvekt, kokepunkt og tetthet. Disse mønstrene i den homologe serien indikerer at flammepunktet er relatert til de fysiske egenskapene til stoffer og i seg selv er en fysisk parameter. Det skal bemerkes at mønsteret av endringer i flammepunkt i homologe serier ikke kan utvides til væsker som tilhører forskjellige klasser av organiske forbindelser.

Når brennbare væsker blandes med vann eller karbontetraklorid, vil trykket til brennbare damper den samme temperaturen synker, noe som fører til en økning i flammepunktet. Du kan fortynne drivstoffet væske i en slik grad at den resulterende blandingen ikke vil ha et flammepunkt (se tabell 4.2).

Brannslokkingspraksis viser at forbrenningen av væsker som er svært løselige i vann stopper når konsentrasjonen av brennbar væske når 10-25 %.

Tabell 4.2.

For binære blandinger av brennbare væsker som er svært løselige i hverandre, er flammepunktet mellom flammepunktene til rene væsker og nærmer seg flammepunktet til en av dem, avhengig av blandingens sammensetning.

MED ved å øke temperaturen på væsken, fordampningshastigheten øker og når en viss temperatur en slik verdi at når den antente blandingen fortsetter å brenne etter at tennkilden er fjernet. Denne temperaturen til væsken kalles vanligvis antennelsestemperatur. For brennbare væsker skiller det seg med 1-5 0 C fra flammepunktet, og for brennbare væsker - med 30-35 0 C. Ved tenningstemperaturen til væsker etableres en konstant (stasjonær) forbrenningsprosess.

Det er en korrelasjon mellom flammepunktet i en lukket digel og den nedre temperaturgrensen for antennelse, beskrevet av formelen:

T sol – T n.p. = 0,125 T sol + 2. (4,4)

Denne relasjonen er gyldig ved T sun< 433 К (160 0 С).

Den betydelige avhengigheten av blits- og antennelsestemperaturer av de eksperimentelle forholdene forårsaker visse vanskeligheter med å lage en beregningsmetode for å estimere deres verdier. En av de vanligste av dem er den semi-empiriske metoden foreslått av V. I. Blinov:

, (4.5)

hvor T sol – flammepunkt, (tenning), K;

p sol – partialtrykk av mettet damp av en væske ved blitstemperaturen (tenningstemperatur, Pa;

D 0 – væskedampdiffusjonskoeffisient, m 2 /s;

n er antallet oksygenmolekyler som kreves for fullstendig oksidasjon av ett drivstoffmolekyl;

Temperaturgrenser for antennelse. Temperaturen til væsken der en konsentrasjon av mettet damp dannes over overflaten lik den nedre konsentrasjonsgrensen for antennelse kalles nedre brennbarhetsgrense (NTPV).

Temperaturen til væsken der en konsentrasjon av mettet damp dannes over overflaten lik den øvre konsentrasjonsgrensen for antennelse kalles øvre grense for antennelsestemperatur (VTPV).

For eksempel for aceton er temperaturgrensene: NTPV 253 K, HTPV 279 K. Ved disse temperaturene dannes det dampkonsentrasjoner på henholdsvis 2,6 og 12,6 % (vol.).

Temperaturantennelsesgrenser brukes til å vurdere brannfaren for væsker ved beregning av sikre driftsmoduser for lukkede teknologiske enheter og lagringsbeholdere med væsker og flyktige faste stoffer. For brannsikkerheten til den teknologiske prosessen knyttet til bruk av væsker, utføres sistnevnte ved temperaturer under LTPV med 10 K eller over LTPV med 15 K. For mange væsker bestemmes temperaturgrenser og resultatene oppsummeres i referansetabeller.

Temperaturgrenser kan beregnes. Beregningsmetoden brukes til omtrentlig bestemmelse av temperaturgrenser for antennelse for å finne de forventede temperaturgrensene før de starter deres eksperimentelle bestemmelse, samt for omtrentlig beregning av sikre driftsmoduser for teknologisk utstyr på stadiet av pre-design utvikling av den teknologiske prosessen i fravær av eksperimentelle data. Temperaturantennelsesgrenser kan beregnes ved hjelp av data om mettet damptrykk ved forskjellige temperaturer, ved å bruke formelen

Hvor P 1, R 2– nærmest R p lavere og høyere tabulerte damptrykkverdier som tilsvarer temperaturer T 1 Og T 2.

Brannfarlige temperaturgrenser kan beregnes ut fra eksperimentelt bestemte konsentrasjonsgrenser. Hvis den beregnede verdien ikke sammenfaller med den eksperimentelle verdien, blir en lavere verdi for LTPV og en høyere verdi for HTPV tatt som reell. Beregn temperaturgrenser som følger.

Bestem damptrykket R n Og R inn et stoff som tilsvarer de nedre og øvre konsentrasjonsgrensene for damper i luft

Hvis P totalt= 101080 Pa, da R inn=1010 C inn Og R n = 1010 S n, Hvor R n Og R inn– eksperimentelle verdier for nedre og øvre konsentrasjonsgrenser for antennelse av damper i luft, % (vol.).

Basert på de funnet verdiene R n Og R inn beregne temperaturgrensene for antennelse ved å bruke formlene ovenfor og tabulerte data om avhengigheten av damptrykk på temperaturen.

Flammepunkt. Flammepunkt er den laveste temperaturen (under spesielle testforhold) til et stoff der det dannes damper og gasser over overflaten som kan blinke i luften fra en tennkilde, men dannelseshastigheten er fortsatt utilstrekkelig for påfølgende forbrenning.

Dette begrepet brukes for å karakterisere brennbare væsker og er inkludert i mange standarder. I henhold til GOST 12.1.004-90 (Brannsikkerhet. Generelle krav) er væsker som kan brenne delt inn i brennbare (brennbare væsker) og brennbare væsker (GZh). brannfarlige væsker er væsker med et flammepunkt som ikke er høyere enn 61 0 C (i lukket smeltedigel) eller 65 0 C (i åpen smeltedigel). GL er væsker med et flammepunkt over 61 0 C (i en lukket smeltedigel) eller 66 0 C (i en åpen smeltedigel).

Kategori II – permanent farlige brannfarlige væsker, disse inkluderer brennbare væsker med et flammepunkt over -18 0 C til 23 0 C i en lukket smeltedigel eller over -13 0 C til 27 0 C i en åpen smeltedigel;

III kategori – brannfarlige væsker som er farlige ved høye lufttemperaturer, disse inkluderer brennbare væsker med flammepunkt over 23 0 C til 61 0 C i en lukket smeltedigel eller over 27 0 C til 66 0 C i åpen smeltedigel.

Avhengig av flammepunktet etableres sikre metoder for lagring, transport og bruk av væsker til ulike formål. Flammepunktet for væsker som tilhører samme klasse endres naturlig med endringer i de fysiske egenskapene til medlemmene i den homologe serien (tabell 5.2).

Fra dataene i tabellen. 5.2 viser at flammepunktet øker med økende molekylvekt, kokepunkt og tetthet. Disse mønstrene i den homologe serien indikerer at flammepunktet er relatert til de fysiske egenskapene til stoffer og i seg selv er en fysisk parameter. Det skal bemerkes at mønsteret av endringer i flammepunkt i homologe serier ikke kan utvides til væsker som tilhører forskjellige klasser av organiske forbindelser.

Tabell 5.2

Fysiske egenskaper til alkoholer

Molekylær masse

Tetthet, kg/m 3

Temperatur, K

Metyl CH30H

Etyl C2H5OH

n-Propyl C3H7OH

n-Butyl C4H9OH

n- Amyl C5H11OH

Når brennbare væsker blandes med vann eller karbontetraklorid, synker trykket av brennbare damper ved samme temperatur, noe som fører til en økning i flammepunktet. Du kan fortynne en brennbar væske i en slik grad at den resulterende blandingen ikke har et flammepunkt:

løsning, %………………………

Flammepunkt, 0 C

metylalkohol …………

etyl alkohol…………..

Brannslokkingspraksis viser at forbrenningen av væsker som er svært løselige i vann stopper når konsentrasjonen av brennbar væske når 10-25 %.

Når temperaturen på væsken øker, øker fordampningshastigheten og når en viss temperatur en slik verdi at når den antente blandingen fortsetter å brenne etter at tennkilden er fjernet.

Denne væsketemperaturen kalles vanligvis antennelsestemperaturen. For brennbare væsker skiller det seg med 1 – 5 0 C fra flammepunktet, og for brennbare væsker – med 30 – 35 0 C. Ved væskers antennelsestemperatur etableres en konstant (stasjonær) forbrenningsprosess.

5.3. Prosessen med å brenne væsker. Brennhastighet

Forbrenningen av væsker er ikke bare ledsaget av en kjemisk reaksjon (samspillet mellom et brennbart stoff og oksygen i luften), men også av fysiske fenomener, uten hvilke forbrenning er umulig. Samspillet mellom brennbare damper og oksygen i luften skjer i forbrenningssonen, som brennbare damper og luft kontinuerlig må strømme inn i. Dette er mulig hvis væsken mottar en viss mengde varme som er nødvendig for fordampning. Varme under forbrenningsprosessen kommer kun fra forbrenningssonen (flammen), hvor den frigjøres kontinuerlig. Varme fra forbrenningssonen til overflaten av væsken overføres ved stråling. Varmeoverføring ved termisk ledningsevne er umulig, siden bevegelseshastigheten til damper fra overflaten av væsken til forbrenningssonen er større enn hastigheten på varmeoverføringen gjennom dem fra forbrenningssonen til væsken. Varmeoverføring ved konveksjon er også umulig, siden dampstrømmen i flammevolumet ledes fra en mindre oppvarmet overflate (væske) til en mer oppvarmet overflate.

Mengden varme som avgis av en flamme avhenger av graden av sorthet og temperatur. Graden av flammesorthet bestemmes av konsentrasjonen av karbon som frigjøres i flammen til væsken når væsken brenner. For eksempel er graden av flammesorthet ved brenning av olje og petroleumsprodukter i store tanker nær enhet.

Mengden varme som kommer fra fakkelen QR per tidsenhet per enhet overflateareal av væsken, kan bestemmes av formelen

hvor e er graden av emissivitet; s – Stefan–Boltzmann konstant, lik 2079×10 -7 kJ/(m 2 ×h×K 4); Tf – flammetemperatur på fakkelen, K; Tf – væskeoverflatetemperatur, K.

Denne varmen brukes på å fordampe væsken, varme den opp fra starttemperaturen til overflatetemperaturen, dvs. varme opp væsken i dybden:

Hvor r– fordampningsvarme, kJ/h; r– tetthet, g/cm 3 ; v– lineær brennhastighet, mm/t; u– oppvarmingshastighet for væske i dybden, mm/t; T s– væskeoverflatetemperatur, K; T 0– initial væsketemperatur, K; Med– spesifikk varmekapasitet til væsken, J/(g×K).

Dermed,

I en jevn forbrenningsprosess (dvs. ved konstant flammetemperatur) er det en likevekt mellom mengden stoff som forbrennes i forbrenningssonen (flammen) og massen av damp som kommer inn i flammen. Dette bestemmer den konstante fordampningshastigheten og derfor utbrenningen av væsken gjennom forbrenningsprosessen.

Forbrenningshastigheten til væsker. Det er to forbrenningshastigheter av væsker - masse og lineær. Massehastighet G er massen av væske (kg) som brenner ut per tidsenhet (h, min) fra en enhet overflateareal. Under lineær hastighet v Når en væske brenner, forstår vi høyden på laget (mm, cm) som brenner ut per tidsenhet:

Hvor r— væsketetthet, kg/m3; h– høyden på det brente væskelaget, mm; t- brennetid.

Når du kjenner til eller bestemmer den lineære utbrenthetsraten, kan du beregne masseutbrenthetsraten og omvendt.

Forbrenningshastigheten til væsker er ikke konstant og varierer avhengig av starttemperaturen, tankens diameter, væskenivået i tanken, vindhastighet og andre faktorer. For brennere med liten diameter er forbrenningshastigheten relativt høy. Når diameteren øker, avtar først forbrenningshastigheten og øker deretter til den når en viss konstant verdi for en gitt væske. Denne avhengigheten skyldes ulike årsaker. Brennhastigheten i små brennere påvirkes betydelig av veggene, siden flammen, i kontakt med dem, varmer opp den øvre kanten til en høy temperatur. Fra overkanten spres varme gjennom varmeledningsevnen gjennom veggen og overføres til væsken. Denne ekstra varmetilstrømningen fra veggen øker væskens fordampningshastighet. Økningen i brennhastighet med økende diameter er assosiert med overgangen fra laminær til turbulent forbrenning. Denne overgangen er ledsaget av en reduksjon i fullstendigheten av forbrenningen, og en stor mengde frigjort sot bidrar til en økning i graden av svarthet av flammen, noe som fører til en økning i varmestrømmen fra flammen. Med turbulent forbrenning sikres den raskeste fjerningen av damper fra overflaten av væsken, og fordampningshastigheten øker.

Brennhastigheten i store tanker øker litt med økende diameter. Det antas at brennhastigheten i tanker med en diameter større enn 2 m er nesten den samme.

Sterk vind fremmer blanding av damper med luft, øker temperaturen på flammen, noe som resulterer i en økning i forbrenningsintensiteten.

Når væskenivået i reservoaret synker, øker avstanden fra flammen til overflaten av væsken, slik at varmestrømmen til væsken avtar. Forbrenningshastigheten avtar gradvis og ved en viss kritisk avstand av væskeoverflaten fra kanten av siden kan selvslukking forekomme. Denne avstanden kalles kritisk høyde ; den øker med økende tankdiameter. For store tanker har brennhastighetens avhengighet av høyden på den frie siden ingen praktisk betydning, siden høyden på standardtanker alltid er betydelig mindre enn den kritiske høyden. Dermed viser beregninger at selvslukking i et reservoar med en diameter på 23 m kan skje i en høyde på mer enn 1 km. Den faktiske høyden på tanken er 12 m.

Flammepunktet er det der damper kort blinker over overflaten av et flytende brannfarlig stoff oppvarmet i en digel. Vanligvis blir en blits ikke til forbrenning, siden dannelseshastigheten av brennbare damper ved denne temperaturen er mindre enn forbrenningshastigheten. Flammeforbrenning skjer senere, ved en høyere temperatur, kalt tenntemperaturen (eller tenningstemperaturen).

Denne parameteren er av sentral betydning i teknologien for bruk av alle typer brennbare væsker, siden den lar deg etablere regler og grenser for sikker håndtering, bestemme renheten til drivstoffet, tilstedeværelsen av farlige tilsetningsstoffer, identifisere forfalskninger og pålitelig beregne driftsmodusene til motorer og kraftverk.

Flammepunktet til flytende drivstoff måles ved to metoder - i åpne og lukkede digler. De skiller seg ut ved at i den sistnevnte metoden kan ikke dampene slippe ut i det omkringliggende rommet, og utbruddet skjer ved lavere temperatur. Flammepunktet i en åpen digel er alltid høyere, og denne temperaturforskjellen øker med økende absoluttverdi av parameteren.

I vårt land er to metoder for å bestemme flammepunktet i en åpen digel standardisert i GOST 4333-87 - Cleveland og Brenken. En annen standard - GOST 6356-75 - etablerer en lignende teknikk for en lukket digel.

Måleprinsipp

Studien er utført på et husholdningsapparat som TVO.

Begge GOST-ene etablerer følgende prosedyre for måling av blitstemperaturer.
Petroleumsprodukter helles i en åpen (eller lukket) skålformet smeltedigel av metall opp til det merkede merket på innerveggen. Digelen er installert i enheten på asbestoverflaten til varmeenheten, termometeret festes ved hjelp av et stativ slik at kvikksølvhodet er inne i væsken i en høyde på minst 8 mm fra bunnen av digelen i midten av sirkelen. Slå på varmen og still inn ønsket temperaturøkningshastighet.

Hver 2 ºС over overflaten av væsken, lede i horisontal retning med spissen av en gassbrenner med en flamme som ikke er mer enn 4 mm lang. Når det oppstår et kort blått dampglimt, registreres temperaturen. Dette er ønsket verdi. Når væsken varmes opp ytterligere, antennes den med en rød flamme. Tenningstemperaturen registreres.

Når du studerer en blits i en lukket digel, plasseres en gasstenner med konstant brenning under lokket. Damper samler seg raskere i en slik smeltedigel, og utbruddet skjer tidligere.

Noen data om måling av blitztemperaturer

I dag finnes det mer avanserte enheter enn TVO for å bestemme flammepunkter. De utmerker seg ved høy målenøyaktighet, automatisering av operasjoner, brukervennlige grensesnitt og høy produktivitet, og letter derfor arbeidet til operatører i travle laboratorier betydelig.

Den åpne smeltedigelteknikken brukes til å studere stoffer med lavt flyktig damptrykk - mineraloljer, petroleumsrester. Closed cup-analyser er mer egnet for væsker med svært flyktige damper. Resultatene av studier som bruker begge metodene kan ha betydelige forskjeller (opptil to titalls ºС).

Stoffer med flammepunkt i en lukket digel under 61 ºС er klassifisert som brannfarlig. De er på sin side delt inn i spesielt farlige (T acc. ≤ -18 ºC), farlige (T acc. fra -18 ºC til +23 ºC) og farlige ved høye temperaturer (T acc. fra 23 ºC til 61 ºC). .

For diesel, varierer flammepunktet i en åpen digel fra 52 til 96 ºС, for bensin - -43 ºС. Selvtenningstemperaturen for bensin er 246 ºС, for diesel - 210 ºС. Siden sistnevnte ikke antennes i forbrenningskammeret til forbrenningsmotoren, men selvantenner, blir det klart hvorfor det er preget av et så høyt flammepunkt sammenlignet med bensin og en lavere selvantennelsestemperatur.

Flammepunktet for drivstoff i en åpen digel er en viktig informativ parameter for flytende drivstoff som brukes til å bestemme kvaliteten på produktet.

Hvis du likte artikkelen vår og vi på en eller annen måte var i stand til å svare på spørsmålene dine, vil vi være veldig takknemlige for din gode anmeldelse av nettstedet vårt!