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