Ć W I C Z E N I E 2

OZNACZANIE TEMPERATURY SAMOZAPŁONU PAR

CIECZY METODĄ WG PN-EN 14522:2006

Większość materiałów spala się w wyniku reakcji tlenu z paliwem gazowym. Spalanie

cieczy jest możliwe wtedy, gdy nad powierzchnią cieczy znajduje się zdolna do zapalenia
mieszanina par cieczy z powietrzem. W stadium początkowym istotą procesu spalania jest
powolne utlenianie paliwa, któremu towarzyszy wydzielanie ciepła i stałe podwyższanie
temperatury reagentów. Jednocześnie ze wzrosłem temperatury rośnie szybkość reakcji, aż do
momentu pojawienia się płomienia

1. Podstawowe definicje

Zapaleniem nazywamy proces zachodzący w rezultacie samonagrzewania substancji

wstępnie ogrzanych do stanu, w którym szybkość wydzielania się ciepła z reakcji utleniania
przewyższa szybkość odprowadzania ciepła Zapalenie cieplne następuje samorzutnie po
osiągnięciu przez mieszaninę par lub gazów z powietrzem temperatury zapalenia

Temperaturą zapalenia cieczy nazywamy najniższą temperaturę ścianek naczynia, w

której w danych warunkach i dla danej mieszaniny następuje samorzutnie zapalenie cieczy
w całej masie bez udziału tzw. zewnętrznego bodźca energetycznego

Energia aktywacji jest to minimalna energia kinetyczna cząstki, przy której następuje

zderzenie efektywne Jest to energia potrzebna do pokonania wzajemnego odpychania cząstek
i utworzenia kompleksu aktywnego

Zderzenie efektywne jest to zderzenie cząstek prowadzące do zmian chemicznej natury

cząstek. Nie każde zderzenie cząstek musi być efektywne. Liczba efektywnych zderzeń,
przypadająca na jednostkę czasu, determinuje szybkość reakcji chemicznej.

Kompleks aktywny jest to nietrwały zespół cząstek (twór) powstały w wyniku zderzeń

efektywnych, o energii większej od energii substratów o wartość energii aktywacji Kompleks
ten ulega natychmiastowemu rozpadowi i przechodzi w trwalsze produkty reakcji

2. Mechanizm zapalenia cieplnego mieszaniny par lub gazów z powietrzem

Proces zapalenia można rozpatrzyć na następującym przykładzie: załóżmy, że mamy

naczynie o objętości V stałej (sztucznie utrzymywane]) temperaturze ścianek T

0

(równej

temperaturze otoczenia), zawierające mieszaninę par lub gazów z powietrzem.

W temperaturze pokojowej tylko nieliczne mieszaniny palne mogą ulec samorzutnemu

zapaleniu, np. wodorki fosforu, krzemu Większość reakcji utlenienia potrzebuje wstępnego
ogrzania w celu zwiększenia liczby cząstek o energii większej lub równej wartości energii
aktywacji, zdolnych do utworzenia kompleksu aktywnego. Udział zderzeń aktywnych w ogól­
nej liczbie zderzeń nie przekracza w warunkach normalnych (T = 25°C, p = 1 atm) drobnego
ułamka procentu. Oczywiście nawet w temperaturze pokojowej niektóre cząstki mają dość
energii, aby pokonać barierę energetyczną reakcji, lecz większość cząsteczek wymaga
ogrzania

Po ogrzaniu naszej mieszaniny palnej do odpowiedniej temperatury w naczyniu zacznie

przebiegać reakcja chemiczna z szybkością W. mierzoną liczbą moli produktów utlenienia X.
pojawiających się w ciągu sekundy w jednostce objętości;

0

gdzie-
ko stała szybkości reakcji chemicznej,
p - ciśnienie cząstkowe par lub gazów palnych w mieszaninie z powietrzem,

n - rząd reakcji chemicznej

funkcja Artheniusa, wyrażająca wpływ temperatury

na szybkość reakcji chemicznej.

R - stała gazowa,
E - energia aktywacji,

t - czas,

T - temperatura reagującej mieszaniny palnej

Utworzony z poszczególnych cząstek kompleks aktywny jest bardzo nietrwały; rozpada

się na trwalsze produkty reakcji, wydzielając ciepło W wyniku reakcji chemicznej w naczyniu
wywiązuje się w jednostce czasu następująca ilość ciepła :

spalania płomieniowego. Ciepło wydzielające się w trakcie reakcji utleniania (q1) zużywa się
częściowo na podgrzanie mieszaniny zawartej w naczyniu, częściowo zaś zostaje
odprowadzone do otoczenia lub na ogrzanie cząsteczek nie biorących udziału w utlenieniu, np
azotu lub produktów reakcji. Wartość ciepła odprowadzonego do otoczenia (q

:

) w jednostce

czasu określa równanie (3)

gdzie:

a

p

- współczynnik przejmowania ciepła między czynnikiem w naczyniu i ścianką,

F - powierzchnia ścianek naczynia,

To - temperatura otoczenia,

T - temperatura reagującej mieszaniny.

Jeżeli przyjmie się, że a

p

nie zależy od temperatury, to straty ciepła q2 będą liniowo

zależne od średniej temperatury reagującej mieszaniny (rys. 1.). Zakładając także, że do chwili
zapalenia ciśnienie cząstkowe gazu palnego praktycznie nie ulega zmianie, otrzymuje się
równanie (2) w postaci krzywej logarytmicznej (rys. 1.) Na rys. 1. przedstawiono wykresy
funkcji (2) i (3) po wprowadzeniu przyjętych założeń.

Układ krzywych ql,q*,qf względem jednej prostej q

:

przedstawia trzy reakcje chemiczne

zachodzące z różnymi szybkościami Szybkość każdej z podanych reakcji chemicznych zależy
od początkowego ciśnienia cząstkowego pary cieczy palnej w mieszaninie. Załóżmy, że
reakcja przebiega według krzywej q™. W temperaturze początkowej To ciepło wydzielone
w wyniku reakcji utlenienia jest większe od ciepła odprowadzonego do otoczenia; mieszanina
palna nagrzewa się. jednakże do zapalenia nie dochodzi, gdyż temperatura układu jest za niska

gdzie:

Qv- ciepło przy stałej objętości,
V • objętość naczynia
W miarę wzrostu temperatury szybko rośnie liczba cząsteczek mających wystarczającą

energię do utworzenia kompleksu aktywnego Istnieje pewna krytyczna wartość temperatury
(temperatura zapalenia), powyżej której odpowiednia liczba cząsteczek ma wystarczającą
energię, aby powolny proces utleniania stał się samorozprzestrzeniający i doprowadził do

Rys 1. Zależność szybkości ciepła wywiązującego się w naczyniu (Qj) oraz ciepl2

odprowadzonego do otoczenia (q2) od temperatury To- temperatura otoczenia
ścianek naczynia oraz początkowo mieszaniny palnej Ti- temperatura równowagi
cieplnej T

r

- temperatura zapalenia

Ciepło wydzielone z reakcji ogrzewa następnie mieszaninę par cieczy do temperatury Ti. W

temperaturze T1 występuje równowaga cieplna, ciepło wywiązujące się z układu jest równe
ciepłu strat (q1 = q2). Ponieważ w układzie maleje stężenie reagujących ze-sobą składników.

zmniejsza się więc szybkość reakcji. Krzywa q1" przedstawia reakcję utlenienia, która przebiega
z najmniejszą szybkością reakcji chemicznej. W każdej temperaturze pomiędzy T1| i T2
szybkość utraty ciepła do otoczenia przekracza szybkość wytwarzania ciepła przez mieszaninę
reagującą (prosta q2 leży powyżej krzywej q1" ).

Jak długo szybkość reakcji jest mała, mamy do czynienia z przypadkiem powolnego

utlenienia i me nastąpi samorzutnie zapalenie mieszaniny par cieczy z powietrzem, chyba ze
zmienimy warunki doświadczenia w kierunku przyspieszenia reakcji. Może to nastąpić poprzez
podniesienie ciśnienia, wzrośnie wówczas wartość odprowadzonego ciepła, lecz w mniejszym
stopniu niz szybkość reakcji. Odprowadzenie ciepła wzrasta bowiem w przybliżeniu liniowym,
szybkość reakcji zaś w postępie geometrycznym. Wskutek tego może wystąpić przypadek, że
wytworzone przez reakcję ciepło nie będzie mogło być w całości odprowadzone i temperatura
par cieczy i gazów będzie wzrastała coraz bardziej W zakresie temperatur powyżej punktu B
szybkość reakcji zwiększa się (wartość ciepła wytworzonego w jednostce czasu przewyższa
jego straty; krzywa q1'" leży nad prostą q2) i w krótkim czasie szybkość jej stanie się tak wielka,

że nastąpi zapalenie par cieczy

Jeżeli reakcja przebiega według krzywej q3. to szybkość wydzielonego ciepła jest zawsze

większa od szybkości odprowadzonego ciepła (krzywa q1. leży całkowicie nad prostą q2).

W tym przypadku mieszanina od samego początku (od To) będzie sama się nagrzewać,

szybkość tej reakcji chemicznej w stosunku do pozostałych reakcji jest największa i w układzie
nastąpi zapalenie.

Granica miedzy obszarami nieograniczonego i ograniczonego samonagrzewania się

mieszaniny od temperatury To odpowiada przebiegowi reakcji według krzywej q1 Reagująca

w tych warunkach mieszanina może się sama nagrzewać do pewnej temperatury, w której
następuje równowaga cieplna. Jednakże, w odróżnieniu od podobnego, wcześniej rozpatrywa­
nego przypadku (powolnego utlenienia), ta równowaga jest nietrwała Wystarczy tylko
nieznaczne podwyższenie temperatury To, aby proces ten przeistoczył się w progresywne
samonagrzewame prowadzące do zapalenia. W ten sposób warunkiem przejścia układu
reagującego do zapalenia jest położenie prostej q2 jako stycznej do krzywej q1. W punkcie
styczności zachodzi równość ciepła wywiązanego w wyniku reakcji utlenienia i odpro­
wadzonego do otoczenia:

Tamperatura ścianek naczynia (T0) jest pewnąwartością graniczną.Za pomocą wzorów i

przekształceń matematycznych można udowodnić zależność temperatury zapalenia cieczy (T2)
od temperatury otoczenia. W tym celu należy skorzystać ze wzorów (2), (3) i (4) przy

założeniu, ze T = T

2

i otrzymać równanie

temperaturę zapalenia cieczy przyjmuje się najniższą temperaturę ścianki naczynia (T

0

), przy

której w danych warunkach zapala się mieszanina palna.

Przyspieszenie powolnej reakcji utlenienia i przejście jej w spalanie może zaistnieć nie

tylko w następstwie wydzielania ciepła. Przy założeniu, że mechanizm spalania jest
łańcuch owo-rodnikowy przyspieszenie reakcji utlenienia możliwe jest, gdy szybkość tworzenia
się rozgałęzionych reakcji łańcuchowych przewyższa szybkość zrywania łańcuchów lub jest
jej równa.

3. Czynniki wpływające na wielkość temperatury zapalenia mieszaniny par lub gazów

palnych z powietrzem

Temperatura zapalenia cieczy nie jest wielkością jednoznaczną dla określonej mieszaniny,

lecz zależy od wielu czynników. Istotny wpływ na wartość temperatury zapalenia ma bilans
cieplny, który.zależy od objętości i kształtu substancji palnej, od jej ilości w objętości
powietrza, ciśnienia itp Temperatura zapalenia cieczy zmienia się w zależności od

♦ wielkości powierzchni właściwej odprowadzającej ciepło, tzn. powierzchni wymiany

ciepła przypadającej na jednosikę objętości substancji palnej. Zmniejszenie powierzchni
właściwej powoduje obniżenie temperatury zapalenia.

Po zróżniczkowaniu powyższego wzoru otrzymujemy:

• ciśnienia mieszaniny palnej. wzrost ciśnienia mieszaniny par i gazów z powietrzem

powoduje zwiększenie liczby zderzeń efektywnych cząsteczek paliwa i tlenu, w wyniku czego
wzrasta szybkość reakcji spalania Dlatego leż wzrost ciśnienia na ogół obniża temperaturę
zapalenia mieszaniny palnej Tcmperaturi zapalenia metanu w powietrzu pod ciśnieniem

610-10" N/ m2 jest na przykład o 300° C niższa niz pod ciśnieniem atmosferycznym;

•stężenia składnika palnego w mieszaninie. Maksymalne wartości osiągane są przy
stężeniach zbliżonych do granic wybuchowości, najniższe wartości temperatury zapalenia
posiada;ą mieszaniny przy stężeniu składnika palnego równym stężeniu
stechiometrycznemu.
•składu utleniacza (powietrza). W otoczeniu tlenu temperatura zapalenia jest niższa niż
w powietrzu (tab. I.). Domieszki gazów obejętnych, np. Nz, CO2 w mieszaninie reagującej
zwiększają straty ciepła, co przyczynia się do wzrostu temperatury zapalenia mieszaniny
palnej Ciepło wydzielone w wyniku reakcji utlenieni paliwa w powietrzu ulega utracie,
ogrzewając azot stanowiący 80% powietrza.

Tabela 1.

Wpływ składu utleniacza na temperaturę zapalenia ,

Nazwa substancji

Temperatura zapalenia w
powietrzu [*C]

Temperatura zapalenia w
tlenie [°C]

aldehyd octowy

175

159

octan n-amylu

363

234

n-butan

283

278

tlenek węgla

609

587

cyklopropan

500

454

eter etylowy

193

182

etylen

490

485

n-heksan

225

238

wodór

500

400

siarkowodór

260

220

eter winylowy

360

166

Wszystkie utleniacze dodane do mieszaniny par i gazów z powietrzem obniżają wartość

temperatury zapalenia (tab 2.).

Tabela 2.

Wpływ różnych utleniaczy na obniżenie temperatury zapalenia benzyny

• rodzaju materiału, z jakiego jest zrobione naczynie pomiarowe. Rodzaj materiału ma

bardzo zróżnicowany wpływ na wielkość temperatury zapalenia (lab 3),

Tabela i.

Nazwa substancji

Rum

żełazna

Rura

kwarcowa

Kolba

szklana

Stalowy
cylinder

Tygiel

platynowy

Benzyna

685

585

—.

390

Benzen

753

723

580

649

..______

Alkohol etylowy

724

641

421

391

516

Alkohol metylowy

740

535

475

475

—

• budowy związków chemicznych. Struktura cząsteczkowa i związane z nią własności

chemiczne mają duży wpływ na wartość temperatury zapalenia. Węglowodory o małej liczbie
atomów węgla są bardziej odporne na utlenianie niż węglowodory o dużej liczbie węgli
Dlatego też najwyższą temperaturę zapalenia ma pierwszy człon w każdym szeregu homo­
logicznym, a w miarę zwiększania ciężaru cząsteczkowego temperatura zapalenia obniża się
(lab. 4 ). Największy spadek temperatury zapalenia zaznacza się dla paliw zawierających od 3
do 8 atomów węgla. Dla paliw zawierających więcej niż 8 atomów węgla spadek temperatury
zapalenia jest nieznaczny (rys. 2. ).

Rys. 2 Zależność

temperatury zapalenia
węglowodorów od
liczby atomów węgla

Nazwa utleniacza

Wzór

Ilość dodanego
utlenia cza

w [ %]

Obniżenie temperatury
zapalenia 0 wartość

[*Cl

Dwutlenek azotu

Nadtlenek benzolu
Azotan izoamylowy

C14H10O4

C3H13ONO2;

2,5
2,0
2.0

205
13 68

jeżeli w cząsteczce pojawia się podwójne wiązanie w pozycji (to temperatura zapalenia jest
nieco wyższa niż w przypadku cząsteczki z pojedynczym wiązaniem. Pomeważ atom wodoru
w pierścieniu aromatycznym jest silnie związany z atomem węgla, jest mniej podatny na
utlenienie, dlatego też węglowodory aromatyczne mają najwyższe temperatury zapalenia ze
wszystkich rodzajów węglowodorów (tab. 4).

Izomery mają zawsze wyższą temperaturę zapalenia od węglowodorów szeregu

normalnego, np. n-pentan ma temperaturę 430° C. a izobutan 480° C. Obecność w cząsteczce
atomów tlenu ma silny wpływ na przebieg utleniania i jednocześnie na wartość temperatury
zapalenia Tlen jest pierwiastkiem bardziej elektroujemnym niż atom węgla, dlatego (cż
przyciąga do siebie elektrony waleocyjne atomów węgla z którymi jest związany. Stąd też,
atomy węgla utleniają się tym łatwiej, im więcej wiązań węgla nasyconych jest tlenem, np.
alkohole utleniają się łatwiej niż węglowodory, przy czym alkohole drugorzędowc łatwiej niż
alkohole pierwszo rzędowe. Temperatura zapalenia związków organicznych zawierających
tlen jest zazwyczaj niższa od temperatury zapalenia węglowodorów o takiej samej liczbie
atomów węgla w cząsteczce, np. metan (CH4) o temperaturze zapalenia 650* C i alkohol
metylowy (CH3OH) o temperaturze zapalenia 470°C;

* domieszki antydetonatorów. Podnoszą wartość temperatury zapalenia, np. dodanie

0.5g/l czteroetylku ołowiu Pb(C2H5)4 do benzyny samochodowej powoduje wzrost
tempe-

ratury zapalenia o 150 C. Mechanizm działania czteroetylku ołowiu nic jeśli jeszcze dokładnie
znany, wiadomo na pewno, że w małych ilościach antydetonaior eliminuje rażę przyspieszenia
frontu płomienia, która zawsze poprzedza detonację.

Podsumowując wyżej scharakteryzowane zależności można stwierdzić, że temperatura

zapalenia nie jest stałą fizykochemiczną danej substancji, lecz wielkością, która
charakteryzuje dany układ. Przy podawaniu wartości temperatury zapalenia należy zatem
podawać również metodę pomiarową do jej wyznaczania.

4. Obliczanie temperatury zapalenia

Temperaturę zapalenia cieczy wyznacza się zazwyczaj eksperymentalnie. Jednakże

różnorodność metod badawczych powoduje, ze dla tych samych substancji wartość
temperatury zapalenia różni się o kilkadziesiąt stopni, stąd też wielu naukowców na podstawie
obserwacji próbuje obliczyć temperaturę zapalenia cieczy za pomocą odpowiednich wzorów.

4.1. Temperatura zapalenia czystych substancji

K. Bunsen i H.F. Coward zaobserwowali związek między temperaturą zapalenia cieczy i

dolną granicą wybuchowości. Badania A. Pilca wykazały następującą zależność :

T

zap

- temperatura zapalenia przy składzie zbliżonym do składu stechiometrycznego [°CJ; D

- dolna granica wybuchowości (% nbj.]; Q - ciepło spalania [J/kg].

Wzrost temperatury zapalenia cieczy w miarę zbliżania się do granic wybuchowości był

przez badaczy przedstawiany w różny sposób, powstało wiele metod ujęcia lej zależności w
sposób matematyczny. Wzór na obliczanie temperatury zapalenia, wyprowadzony przez M.
Pofit-Szczepflńską i B. Habicha jako wynik badań wzoru M.J. Burgessa i R.V. Wheelera jest
jedną z nich:

Cp - ciepło właściwe układu,

T,

jp

- temperatura zapalenia cieczy przy stężeniu składnika palnego równym dolnej granicy

wybuchowości (DGW).

0 - ciepło spalania.

4. 2. Temperatura zapalenia mieszanin

Z zadowalającym przybliżeniem temperatura zapalenia mieszanin

wieloskładnikowych

opisana jest wzorem:

Tabela
4.

Tap - temperatura zapalenia mieszaniny, Qn - ciepła spalania n-tego czystego składnika
mieszaniny; Xn - udział n-tego czystego składnika w mieszaninie, t

n

- temperatura

zapalenia n-tego czystego składnika mieszaniny. W tabeli 5 przedstawiono temperaturę
zapalenia mieszanin etanol-metanol, etanol-aceton, metanol-aceton wyznaczone
doświadczalnie i obliczone ze wzoru (12).

Tabela 5-

5. Wykorzystanie wartości temperatury zapalenia cieczy w przepisach z zakresu

ochrony przeciwpożarowej

Temperatura zapalenia jest jednym z ważniejszych parametrów określających własności

pożarowe Dokładna znajomość wartości temperatury zapalenia jest niezbędna do skutecznego
zabezpieczania wielu procesów technologicznych Dopuszczenie do zbyt wysokich wartości
temperatur urządzeń technologicznych podwyższa zagrożenie pożarowe. W przypadku
zbytniego zaniżania tych temperarur poważnie zwiększają się koszty zabezpieczenia, a stwo­
rzone rygory technologiczne obniżają efektywność instalacji Znajomość temperatury zapalenia
mieszaniny palnych gazów i par z powietrzem jest konieczna w celu stworzenia bezpiecznych
warunków dla wielu procesów produkcyjnych, a także w przypadku magazynowania
materiałów niebezpiecznych. Wiąże się to z tym, ze dla urządzeń technologicznych, w tym i
elektrycznych, dla mieszanin palnych par i gazów z powietrzem w zależności od maksymalnej
temperatury powierzchni, z którymi mieszaniny te mogą mieć styczność ustalono tzw. klasy
temperaturowe.

Klasy temperaturowe to określony przedział lempciaiur, wewnątrz którego mieszczą się

temperatury zapalenia (samozapalenia) wiciu mieszanin wybuchowych, jakie tworzyć mogą
gazy i pary cieczy z powietrzem. W PN-83/E-08110 Elektryczne urządzenia przeciw-
wybuchowe. Wspólne wymagania i badania podano 6 klas temperaturowych (od T1 +/-
T0)

Znajomość temperatury zapalenia mieszanin palnych par i gazów z powietrzem jest

niezbędna do zapewnienia bezpiecznych warunków pracy urządzeń, gdyż - zgodnie z pa­
ragrafem 25 rozporządzenia ministra spraw wewnętrznych z dnia 21 kwietnia 2006 r.

1

-temperatura zewnętrznych powierzchni urządzeń i zasilających je instalacji, z wyłączeniem
instalacji elektroenergetycznych, jak również temperatura wtłaczanego do pomieszczenia
powietrza nie powinna przekroczyć w przypadku gazów i par cieczy 273 maksymalnej
temperatury powierzchni wyrażonej w °C określoną Polską Normą

1

dla poszczególnych klas

temperaturowych gazów i par cieczy. Dopuszczalne temperatury pracy urządzeń
elektroenergetycznych określa się na podstawie tabeli 5. z PN-83/E-08110.

Najwyższe temperatury powierzchni stykających się z mieszaninami wybuchowymi

gazów lub par nie mogą przekraczać temperatur określonych dla poszczególnych klas
temperaturowych, tzn. maksymalne temperatury w urządzeniu elektroenergetycznym nic
mogą przekraczać temperatury zapalenia.

Wymagania takie stawiane są w badaniach elektrycznych urządzeń przeciwwybuchowych,

np. osłon ognioszczelnych, urządzeń budowy wzmocnionej,

4

urządzeń i obwodów iskro-

bezpiecznych.

1

Klasy temperaturowe dla palnych gazów, par i cieczy podane są m.in. w tabeli charakte­

rystyk substancji zawartej w “Wytycznych w zakresie określenia przyrostu ciśnienia w po­
mieszczeniu, jaki mógłby zostać spowodowany przez wybuch" - załączniku nr 1 do roz­
porządzenia MSW z dnia 21 kwietnia 2006 r.

'' PN-83/E-08I10. Elektryczne urządzenia przeciwwybuchowe Wspólne wymagania i badania. ^ PN-aj'E-

08116- Elefcuycznc urządzenia przeciwwybuchowe Osłony ognioszczelne. Wymagania i badania. PN->]/E-

0811S Elekiryczne urządzenia przeciwwybuchowe, zrządzenia budowy wzmocnionej Wymagania i badania

PN-84/E-08107. fclekiryczne urządzenia przeciwwybuchowe Urządzenia i obwody iskrobczpieczne. Wyma­

gania i badania.

przyporządkowanych maksymalnym temperaturom powierzchni w °C (od 85° C ~450

Q

C)

-tab. 6.

Tabela 6.

6. Metody doświadczalno wyznaczające temperaturę samozapłonu cieczy cieczy

Badaniem temperatury zapalenia par i gazów palnych zajmowało się wielu naukowców,

lecz wyniki uzyskane przez nich bardzo znacznie różniły się ze względu na różnorodność i
niedoskonałość stosowanych metod badawczych. Metody wyznaczające temperaturę
zapalenia mieszanin par i gazów z powietrzem można podzielić na statyczne i dynamiczne.
Do statycznych należą m.in. metody adiabatycznego sprężania substancji palnej w naczyniu
az do chwili uzyskania zapalenia. Ponieważ pomiar temperatury odbywa się w sposób
pośredni z wyznaczania ciśnienia i objętości mieszaniny przed i po zapaleniu, wyniki
uzyskane tą metodą są przybliżone.

Inną metodą statyczną, wyznaczającą temperaturę zapalenia par i gazów palnych jest

metoda zapalenia od gorącej powierzchni. Istotą tej metody jest wprowadzenie do komory
zapłonowej wypełnionej mieszaniną palną przedmiotu metalowego lub ceramicznego
ogrzanego do odpowiedniej temperatury. Za temperaturę zapalenia przyjmuje się taką
temperaturę przedmiotu, przy której następuje zapalenie badanej substancji. Metody gorącej
powierzchni można uznać za graniczące z zapłonem inicjowanym, otrzymane tymi metodami
wartości temperatury zapalenia są na ogół wyższe niż w metodach równomiernego
ogrzewania mieszaniny palnej. Metoda równomiernego ogrzewania substancji palnej w tyglu
pod normalnym ciśnieniem i bezpośredniej rejestracji temperatury zapalenia w chwili
pojawienia się płomienia należy do najczęściej stosowanych z uwagi na prostotę i dokładność
pomiarów.

W USA opracowano standardową metodę do wyznaczania temperatury zapalenia cieczy,

znaną powszechnie jako metoda A.S.T.M. (American Society for Tesling Materials)

6

. Później

powstało wicie modyfikacji lej metody, m.in. metoda opierająca się na zależności pomiędzy
czasem indukcji zapalenia a temperaturą zapalenia (czas indukcji zapalenia jest to czas od
chwili, gdy mieszanina palna sama nagrzewa się aż do momentu pojawienia się płomienia).

Temperaturę zapalenia par i gazów palnych można wyznaczyć również w tyglu pod

zwiększonym ciśnieniem. Badaną substancję wprowadza się za pomocą pompy wtryskowej
do ciśnieniowego tygla ogrzanego do odpowiedniej temperatury. Żądane ciśnienie w komorze
zapłonowej uzyskuje się przez wprowadzenie powietrza z butli ciśnieniowej. Za temperaturę
zapalenia przyjmuje się temperaturę ścianek komory zapłonowej.

Metody dynamiczne, służące do wyznaczania temperatury zapalenia par lub gazów

palnych polegają na przepuszczaniu mieszaniny paliwo-powietrze przez ogrzewane nity lub
na osobnym ogrzewaniu powietrza i składnika palnego i rejestracji temperatury zapalenia za
pomocą termopar.

CZĘŚĆ DOŚWIADCZALNA

Pomiar temperatury samozapłonu par cieczy wg PN-

EN 14522: 2006

Został przedstawiony w pliku “Zasady wykonania
pomiaru temperatury samozapłonu”.

LITERATURA

I M. Sheldon: Understanding Auto-Igmlion Temperaturę *Fire Preveniion" 1983 nr 161.

2.M Pofit-Szczcpańska: Wpływ budowy związków i katalizatorów na temperaturę

zapalenia. "Ochrona Przeciwpożarowa w Przemyśle Chemicznym" 1973 nr 3,52.

3.B. Habich, Z. Obmiński, P. Wilkoński: Teoretyczne aspekty temperatury zapalenia

"Ochrona Przeciwpożarowa w Przemyśle Chemicznym" 1978 nr 1,78.

4.Madej, M. Klincewicz: Wyznaczanie temperatury samozapłonu niektórych rozpuszczal­

ników organicznych przez pomiar czasu indukcji samozapłonu. "Ochrona Przeciw­
pożarowa w Przemyśle Chemicznym" 1977 nr 3,76.

5.M. Pofit-Szczepanska: Zapłon czy zapłonienie. "Przegląd Pożarniczy" 1967 nr 5.
6.P. Smoleński; Teoria materiałów wybuchowych Warszawa 1979.
7.Z. Wachal: Materiały pędne i oleje silnikowe. Warszawa 1959.
8.S. Wójcicki: Spalanie. WNT, Warszawa 1969
9.A. Michałowska: Paliwa, oleje i smary. Warszawa 1979.

10.M. Pofit-Szczcpańska: Chemia pożarnicza. WOSP, Warszawa 1973.
11.M. Pofit-Szczcpańska: Teoretyczne wyprowadzenie wzoru Burgessa i Wheelera oraz

zależności określającej temperaturę zapalenia mieszanin wieloskładnikowych. "Zeszyty
Naukowe WOSP" 1980 nr 4.

12.J F GrifTuhs, P A. Halford-Maw, D. J. Rosc: Fundamenlal Features of Hydrocarbon Auto-

lgmtion in a Rapid Compression Machinę. "Combustion and Flamc"1993, 95: 291-306

13.S. Hulanicki, M. Klincewicz. Badanie temperatur)- samozapalenia benzenu i jego po­

chodnych . "Ochrona Przeciwpożarowa w Przemyśle chemicznym" 1972, 4,47.

14.T. Suzuki. Quanutative Structure Properly Relationships for Auio-Ignition Tempera-

tures of Organie Compounds. “Fire and Materials" 1994 vol. 18,81-88