Экспериментальная часть

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.