Определение температуры вспышки и воспламенения в открытом тигле
Цель работы – изучить методику экспериментального определения температуры вспышки и температуры воспламенения горючих жидкостей в открытом тигле.
Теоретическая часть
Температура вспышки
Вспышка – быстрое сгорание газопаровоздушной смеси над поверхностью горючего вещества, сопровождающееся кратковременным видимым свечением.
Температура вспышки – это наименьшая температура вещества в конденсированном состоянии, при которой в условиях специальных испытаний над его поверхностью образуются пары, способные вспыхивать в воздухе от источника зажигания. Устойчивое горение при этом не возникает.
Значение температуры вспышки следует применять для характеристики пожароопасности жидкости, включая эти данные в стандарты и технические условия веществ. Допускается использовать экспериментальные и расчетные значения температуры вспышки.
В отличие от НТПВ температура вспышки является кинетическим параметром, так как характеризует скорость испарения.
|
|
Жидкости, способные гореть, делятся на легко воспламеняющиеся (ЛВЖ) и горючие (ГЖ). ЛВЖ – это жидкости, имеющие температуру вспышки не выше 61°С в закрытом тигле или 66°С в открытом тигле.
ГЖ – это жидкости, имеющие температуру вспышки выше этих значений.
В соответствии с международными рекомендациями легко воспламеняющиеся жидкости делятся на три разряда:
1 разряд. О собо опасные ЛВЖ. К ним относятся жидкости с температурой вспышки от 18°С и ниже в закрытом тигле и от 13°С и ниже в открытом тигле;
2 разряд. Постоянно опасные ЛВЖ. К ним относятся жидкости с температурой вспышки от 18°С до 23°С в закрытом тигле или от 13°С до 27°С и ниже в открытом тигле;
3 разряд. ЛВЖ, опасные при повышенной температуре воздуха. К ним относятся жидкости с температурой вспышки от 23°С до 61°С в закрытом тигле или от 27°С до 66°С в открытом тигле.
Температура воспламенения
Воспламенение – начальная стадия горения, в течение которой энергия, подводимая к системе от внешнего источника энергии, приводит к резкому ускорению химической реакции из-за прогрессивного накопления энергии (тепловое воспламенение) или активных промежуточных частиц (цепное воспламенение).
Температура воспламенения – это наименьшая температура вещества, при которой в условиях специальных испытаний вещество выделяет горючие пары и газы с такой скоростью, что при воздействии на них источника зажигания наблюдается воспламенение.
Воспламенение – это пламенное горение вещества, инициированное источником зажигания и продолжающееся после его удаления не менее 5 с.
|
|
Экспериментальная часть
Сущность экспериментального метода определения температуры вспышки и воспламенения заключается в нагревании определенной массы вещества с заданной скоростью, периодическом зажигании выделяющихся паров и установлении факта наличия или отсутствия вспышки или воспламенения при фиксируемой температуре.
Роль воспламенителя может выполнять пламя, искра, накаленное тело или механическое воздействие в результате резкого сжатия горючей смеси (так происходит воспламенение горючей смеси в дизельном двигателе) или, например, трение различных материалов друг о друга.
При воспламенении необходимо, чтобы концентрации горючего и окислителя находилась в определенном соотношении.
Для проведения данной работы используется прибор – ТВО, общий вид которого представлен на рис. 1.
Рис. 1. Общий вид аппарата ТВО для определения температуры вспышки.
1 – регулятор нагрева;
2 – кнопка поджига;
3 – трубка поджига (фитиль), d внутр.= 0.6-0.8 мм;
4 – пламя;
5 – тигель бронзовый – материал H62, d внутр.= 63.5 ± 0.25 мм; глубина 33 мм;
6 – амперметр;
7 – главный выключатель;
8 – корпус прибора;
9 – нагреватель;
10 – регулятор расхода газа;
11 – баллон газовый бытовой (пропан);
12 – редуктор;
13 – термометр лабораторный ТН-7;
14 – штатив с лапкой;
15 – подставка металлическая.
Методика выполнения работы:
Рис. 2. Тигель бронзовый для определения температуры вспышки и воспламенения горючих жидкостей.
1 – метка (риска) для контроля необходимого уровня анализируемой горючей жидкости.
1. В тигель помещают термометр в строго вертикальном положении, так чтобы нижний конец термометра находился на расстоянии 6 мм от дна тигля и на равном расстоянии от центра и от стенок тигля.
Для удобства установки термометра на одинаковом строго фиксированном расстоянии дна тигля рекомендуется использовать так называемый «щуп», изготовленный из стекла (рис. 3).
Рис. 3. Установка термометра в приборе с помощью «щупа».
1 – щуп стеклянный (рабочая поверхность – 6мм);
2 – термометр лабораторный ТН-7;
3 – тигель бронзовый.
Толщина его рабочей части составляет 6 мм. На дно тигля опускают щуп, после чего устанавливают термометр так, чтобы ртутьсодержащий шарик касался верхней рабочей поверхности щупа. Термометр фиксируют в штативе в соответствии с изложенными выше указаниями и щуп вынимают.
2. Тигель заполняют исследуемой жидкостью (рис. 4) так, чтобы верхний мениск точно совпадал с меткой.
Рис. 4. Заполнение тигля исследуемой жидкостью.
Не допускается смачивание стенок тигля выше уровня жидкости.
3. Тигель с пробой нагревают при помощи электрообогрева сначала со скоростью 14-17°С в минуту. Когда температура пробы будет приблизительно на 56°С ниже предполагаемой температуры вспышки, скорость подогрева регулируют так, чтобы последние 28°С перед температурой вспышки нефтепродукт нагревался со скоростью 5-6°С в минуту.
4. Зажигают пламя зажигательного устройства и регулируют его таким образом, чтобы размер диаметра пламени был примерно 4 мм (рис. 5).
Рис. 5. Определение температуры вспышки жидкости проведением пламени над поверхностью разогретого нефтепродукта.
5. Начиная с температуры, не менее чем на 28°С ниже температуры вспышки, каждый раз применяют зажигательное устройство при повышении температуры пробы на 2°С. Пламя зажигательного устройства перемещают в горизонтальном направлении, не останавливаясь над краем тигля, и проводят им над центром тигля в одном направлении в течение 1 с.
При последующем повышении температуры перемещают пламя зажигания в обратном направлении.
6. За температуру вспышки принимают температуру, показываемую термометром при появлении первого синего пламени над частью или над всей поверхностью испытуемой жидкости.
|
|
В случае появления неясной вспышки она должна быть подтверждена последующей вспышкой через 2°С.
Голубой круг (ореол), который иногда образуется вокруг пламени зажигания, во внимание не принимают.
7. Для определения температуры воспламенения продолжают нагрев пробы со скоростью 5-6°С в минуту и повторяют испытание пламенем зажигательного приспособления через каждые 2°С подъема температурыжидкости.
За температуру воспламенения принимают температуру, показываемую термометром в тот момент, в который испытуемая жидкость при поднесении к нему пламени зажигательного приспособления загорается и продолжает гореть не менее 5 с.