Химический способ воспламенения бензина

Бензин и его температура вспышки

Силовые агрегаты подавляющего большинства легковых автомобилей работают на бензине. Все знают, как выглядит бензин, но никто не знает его химической формулы. Все потому, что продукт перегонки нефти состоит из десятка различных веществ и еще большего количества производных. Выразить его состав одной химической формулой не представляется возможным. Во многом главные качества жидкости – температура вспышки, воспламенения, кипения – определены химическим составом. Начав поиск информации обо всех величинах, легко заметить один факт: свободные источники указывают разные значения одного параметра. Почему так происходит, и какие факторы влияют на конечную цифру?

Температура вспышки бензина

Топливо справедливо относится к числу наиболее пожароопасных нефтепродуктов. Под вспышкой считают минимальный показатель температуры, при которой свободно отделяющиеся фракции топлива вспыхивают от источника открытого огня. Бензины отличаются высокой летучестью и температурой вспышки в открытом тигле -40 градусов по Цельсию. На основании показателя делают предварительные заключения о свойствах и качестве жидкости.

Не менее важно учитывать температуру воспламенения – явление быстрого возгорания горячих паров топлива без источника огня. Бензин опасен тем, что величина его самовоспламенения зависит от углеродного состава (от 200 до 500 градусов). Важность определения значения параметра обусловлена необходимостью выбора оптимальных условий хранения и транспортировки бензина. Знание точного показателя позволяет:

• присваивать веществам классам пожароопасности;
• определить причины произошедшего возгорания.

В автомобилях перед подачей горючего в цилиндры топливно-воздушная смесь нагревается выше температуры вспышки. Воспламенение произойдет при условии правильного соотношения топлива и воздуха.

Методы определения температурной вспышки

Определить тепловой порог воспламенения легко испаряющегося топлива от источника открытого пламени согласно ГОСТ можно двумя способами. Для этого потребуются тигли – химические сосуды. С помощью открытых и закрытых тиглей можно нагревать, сжигать материал. На практике метод выглядит так:

• исследуемое топливо помещают в открытый тигель до установленной отметки;
• жидкость постоянно перемешивают и разогревают с помощью электроплиты или другого источника без привлечения открытого пламени;
• с каждым повышением температуры топлива на 1 градус по Цельсию над поверхностью емкости (на небольшой высоте) проводят источником огня (без прикосновения с исследуемым материалом);
• температура вспышки устанавливается в момент появления синего пламени.

Известные специальные аппараты для определения величины искомого параметра. Они состоят из мощного электрического нагревателя, стандартного сосуда вместительностью порядка 70 мл, мешалки, воспламенителя и термометра.

Пределы взрываемости

Пределы взрываемости выражены температурой горючего вещества и характеризуют граничные концентрации паров топлива в воздухе. Величиной определяют степень взрывоопасности бензина. С превышением концентрации верхнего предела происходит сгорание жидкости. Наименьшая концентрация паров горючего в воздухе, при которой происходит воспламенение от внешнего источника пламени с последующим распространением огня на весь объем, приводит к взрыву.

Взрывчатые смеси образуются при концентрации паров в воздухе от 70 до 120 г/м3. Значения между ВКПР и НКПР именуют промежуточной взрываемостью: у бензина она составляет 0.7-8%. Итоговая величина зависит от состава реагента, наличия в топливе негорючих присадок. Для автомобильного двигателя особенно опасно детонационное топливо. Оно способствует быстрому распространению теплоты. Процесс приводит к физическому износу деталей цилиндро-поршневой группы. Предотвратить детонации можно путем регулярного технического обслуживания мотора, покупки высокооктанового горючего, установки свечей зажигания с подходящим калильным числом.

Еще одна интересная величина – температура кипения бензина. Находится в пределах от 50 до 110 градусов. Показатель зависит от состава того или иного топлива. Лишь водители со стажем помнят, как летом закипевшее в карбюраторе горючее останавливало транспортное средство. Причиной становились пробки: легкие фракции отделялись от тяжелых под видом пузырьков горючего газа из-за чрезмерного разогревания. Достаточно было постоять на обочине некоторое время. Образованные газы вновь становились жидкостью, система освобождалась от образованных пробок – машина продолжала свой путь.

Правила транспортировки

Транспортировка большей части нефтепродуктов допускается всеми видами транспорта: автомобильным, железнодорожным, авиационным. Особые требования выдвигают к тарам – емкостям под нефтяные продукты. Они обычно изготовлены из алюминия с защитным внутренним слоем или стали. Емкости плотно закрывают крышкой с прокладкой, создаются все условия для полной герметичности. Тара должна быть обозначена соответствующей маркировкой – номер UN вещества, класс опасности. Бочки с горючим размещают вертикально и жестко фиксируют. Без оформления разрешения Минтранса и согласования маршрута допускается транспортировка 1000 литров бензина.

Цистерны автопоездов в обязательном порядке обозначают специальной маркировкой. Бензовоз должен быть оборудован заземляющим устройством. При необходимости транспортировки свыше 1000 литров горючего водитель обязан иметь при себе:

• маршрутный лист с указанным местом отправления и конечным пунктом;
• соглашение о перевозке опасных грузов;
• допуск к транспортировке грузов.

Доставкой взрывоопасных веществ, включая углеводородные смеси, могут заниматься обученные водители. У них должна быть медицинская справка. Документ подтверждает пройденный этап медицинского контроля. Компания-перевозчик обязательно должна располагать разрешением на перевозку опасных грузов внутри страны.

Источник

Температура вспышки бензина

Температуру вспышки бензина определяют для выбора условий хранения и транспортировки. Нефтепродукт относится к легковоспламеняющимся жидкостям. В автомобилях используются тяжелые сорта.

Температура вспышки бензина

У бензина нет собственной химической формулы. Он состоит из десятков компонентов, без учета присадок. Привычное обозначение (А95) является показателем октанового числа.

Под температурой вспышки подразумевается минимальный порог нагрева, при котором пары способны воспламенится от открытого источника. Бензин относится к наиболее пожароопасным нефтепродуктам (воспламенение при минус 40 0 С).

Температура воспламенения – минимальный показатель, при котором топливо-воздушная смесь вспыхивает от стороннего источника и горит от испарения не менее 5 секунд. Температура горения превышает температуру вспышки на 10-15 градусов.

Самовоспламенение – значение, при котором горячие пары бензина возгораются без постороннего источника. Этот показатель необходим для:

• разделения веществ по группам пожароопасности;
• расчета электрооборудования;
• выяснения причин возгораний.

Бензин применяют на моторах с искровым зажиганием. Перед подачей в цилиндр топливо-воздушная смесь нагревается выше температуры вспышки.

2 условия воспламенения:

1. Бензин находится в газообразном состоянии.
2. Соотношение топлива и воздуха в пределах возгорания.

Методы определения температуры вспышки

Существует метод открытого и закрытого тигля (емкость для нефтепродуктов). Значения полученных температур отличаются из-за количества скопившихся паров.

Метод открытого тигля включает:

1. Очистку бензина от влаги при помощи хлорида натрия.
2. Заполнение тигля до определенного уровня.
3. Нагрев емкости до температуры на 10 градусов ниже ожидаемого результата.
4. Поджиг газовой горелки над поверхностью.
5. В момент воспламенения фиксируется температура вспышки.

Метод закрытого тигля отличается тем, что бензин в емкости постоянно перемешивается. При открывании крышки огонь подносится автоматически.

Аппарат для определения температуры вспышки состоит из следующих компонентов:

• электрический нагреватель (мощность от 600 Ватт);
• емкость объемом 70 миллилитров;
• медная мешалка;
• электрический или газовый поджигатель;
• термометр.

В зависимости от результатов легковоспламеняемые вещества подразделяются:

• особо опасные (при температуре вспышки ниже -20 0 С);
• опасные (от -20 0 С до +23 0 С);
• опасные при повышенной температуре (от 23 0 С до 61 0 С).

Пределы взрываемости

Граничные концентрации паров горючего в воздухе называются верхним и нижним пределом воспламенения. Они являются главными характеристиками взрывоопасности топлива. Если концентрация превысит верхний предел, то бензин не взорвется, а сгорит. Иногда процесс сопровождается резкими скачками давления.

Значение между пределами называется промежутком взрываемости. У бензина он составляет 0,7-8%. Горение в емкости обязательно сопровождается взрывом, по причине большого давления и низкой температуры кипения. При этом химическая энергия переходит в тепловую. Процесс сопровождается обширным выделением газов.

Верхний и нижний предел зависят от следующих параметров:

• состава реагентов;
• повышения температуры из-за роста энергии активации;
• добавления в топливо негорючих присадок.

Таблица содержит основные показатели пожароопасности бензина.

Температура вспышки	-40 0 С
Температура самовоспламенения	200-500 0 С
Верхний предел	-5 0 С
Нижний предел	-40 0 С
Взрывоопасная концентрация паров в кислороде	1-6%

В двигателе автомобиля опасно детонационное горение. При нем теплота распространяется с большой скоростью. Процесс сопровождается износом деталей и нарушением газообмена.

Среди причин выделяют:

• нарушение условий эксплуатации;
• выбор низкого октанового числа;
• неподходящая калильность свечи зажигания.

Предотвратить детонацию можно:

1. Эксплуатацией мотора на высоких оборотах. При разгоне сокращается период сгорания бензина.
2. Применением интеркулера для охлаждения наддувочного воздуха перед цилиндром.
3. Правильным подбором свечей.
4. Переходом на высокое октановое число.
5. Торможением двигателем.

Транспортировку бензина регламентирует ГОСТ Р 52734. Цистерны поездов и автомобилей должны иметь специальное обозначение.

Перед заполнением емкость моют и сушат. Бензовоз должен быть оборудован заземляющим устройством. Водители проходят подготовку, организациям выдается особая лицензия.

Источник

Взрывоопасные и пожароопасные свойства нефтепродуктов

Взрывоопасные и пожароопасные свойства нефтепродуктов

Согласно ГОСТ 12.1.004-85 «Пожарная безопасность. Общие требования», жидкости, способные гореть, делят на:

• легко воспламеняющиеся (ЛВЖ);
• горючие (ГЖ).

ЛВЖ — жидкости, имеющие температуру вспышки не выше 61 °С в закрытом тигле или 65 °С в открытом тигле.

ГЖ — жидкости, имеющие температуру вспышки выше 61 °С в закрытом тигле или 66 °С в открытом тигле.

В соответствии с международными рекомендациями ЛВЖ делят на три разряда:

• разряд — особо опасные, с температурой вспышки минус 18 °С в закры­том тигле, или минус 13 °С и ниже в открытом тигле;
• разряд — постоянно опасные, с температурой вспышки от минус 18 °С до плюс 23 °С в закрытом тигле, или выше минус 13 до плюс 27 °С в открытом тигле;
• разряд — опасные при повышенной температуре, с температурой вспышки выше 23 °С до 66 °С в открытом тигле.

По этой классификации автомобильные бензины относят к I разряду осо­бо опасных легко воспламеняющихся жидкостей; дизельные топлива — к го­рючим жидкостям, способным самостоятельно гореть после удаления источ­ника зажигания; смазочные масла также относят к разряду горючих жидко­стей; пластичные смазки относят к группе горючих веществ (ГВ), которые способны гореть после удаления источника зажигания.

Характеристики взрыво- и пожароопасности горючих:

• температура вспышки;
• температура воспламенения; .
• температура самовоспламенения;
• область воспламенения (температурные (ТПВ) и концентрационные пре­делы взрываемости (КПВ)).

Температура вспышки — самая низкая температура вещества (в стандарт­ных условиях испытания), при которой над поверхностью образуются пары или газы, способные вспыхнуть в воздухе от источника зажигания, однако скорость образования паров или газов недостаточна для длительного горе­ния. В зависимости от способа определения различают температуру вспышки в закрытом тигле и температуру вспышки в открытом тигле.

Температура вспышки позволяет судить о температурных условиях, при которых вещество становится огнеопасным. Она имеет принципиальное зна­чение для классификации нефтепродуктов и других горючих веществ по по­жарной опасности. Температура воспламенения — температура, при которой жидкость (го­рючее вещество — ГВ), нагреваемая в стандартных условиях, загорается при поднесении к нему пламени и горит не менее 5 секунд. Эта температура на несколько градусов превышает температуру вспышки.

Температура самовоспламенения — самая низкая температура, при кото­рой вещество в стандартных условиях может воспламеняться без открытого пламени. Воспламенение происходит в результате увеличения скорости экзо­термических реакций окисления паров ГВ в воздухе (или другого окислите­ля), заканчивающихся возникновением пламени.

Температуру самовоспламенения учитывают при:

• классификации газов и паров горючих жидкостей по группам взрывоо­пасности;
• выборе типа электрооборудования;
• определении температурных границ безопасного применения вещества при нагреве его до высоких температур;
• при расследовании причин пожаров.

Жидкости с низкой температурой вспышки имеют более высокие темпе­ратуры самовоспламенения, чем жидкости с высокой температурой вспыш­ки. Это объясняется разным механизмом процесса распространения пламени.

При наличии источника зажигания (пламени) в закрытом тигле фронт пламени заранее сформирован и для его распространения требуется лишь минимальная концентрация паров горючего вещества, способная гореть в воздухе, которая более быстро образуется у легко летучих жидкостей (бензи­ны).

В случае воспламенения жидкости от горячей поверхности критические условия воспламенения и распространения пламени более быстро создаются у тяжелых углеводородов, термически менее стойких к процессам распада и автокаталитического окисления. По этой причине более тяжелые углеводо­роды дизельного топлива самовоспламеняются при более низкой температу­ре, чем легкие термически стойкие углеводороды бензина. Область воспламенения газов (паров) в воздухе характеризуется граница­ми, в пределах которых смесь газа (паров) с воздухом способна воспламеняться от внешнего источника зажигания с последующим распространением пламе­ни.

Границы области воспламенения чаще всего выражаются концентрация­ми горючего вещества в смеси с воздухом в объемных процентах — концент­рационные пределы воспламенения, либо температурой — температурные пределы воспламенения (взрываемости). Концентрационные пределы взрываемости выражаются концентрацией горючего вещества в смеси с воздухом ниже и выше которых при заданных условиях пламя по смеси не распространяется.

Источник