1. WST
P TEORETYCZNY
Zapłon jest to intensywna reakcja egzotermiczna, wywołana w mieszaninie
palnej (płomień w niej rozprzestrzenia się nieograniczenie, także po zaprzestaniu
działania z
ródła zapłonu). Zapłon wymuszony to taki w którym z
ródło np. iskra
powinna zapewnić tylko zapoczątkowanie spalania. Samozapłon to zapłon w którym
poprzez równomierne podgrzewanie całej masy mieszaniny palnej osiąga się
temperaturę samozapłonu, przy której następuje szybkie przyśpieszenie reakcji
spalania.
Stężeniowe granice zapłonu są to granice, poza którymi zapłon nie nastąpi
w żadnych warunkach. W mieszaninach gazowych paliwo  powietrze, zapłon
następuje wówczas, kiedy stężenie składników palnych w mieszaninie występuje
w określonych granicach. Jeśli udział paliwa w mieszaninie palnej jest mały,
wydzielające się ciepło z procesu spalania nie może doprowadzić do propagacji
płomienia. Stężeniowe granice zapłonu zależą od ciśnienia i dla malejących jego
wartości zwykle zbliżają się do siebie.
Minimalne ciśnienie zapłonu to ciśnienie zwykle poniżej atmosferycznego,
poniżej którego zapłon danej mieszaniny nigdy nie nastąpi. Granice zapłonu rozszerza
wzrost temperatury. Rozcieńczenie mieszaniny palnej obojętnymi składnikami jak
CO2, N2 pogarsza warunki zapłonu i znacznie obniża górną granicę.
Granice zapłonu mieszanin składających się z wielu składników palnych (nie
zawierających składników obojętnych) można określić ze wzoru Le Chateliera
gdzie:
Lg.d  dolna lub górna granica zapłonu wyrażona w procentach,
ai  zawartość i-tego składnika palnego w paliwie wyrażona w procentach.
Granice zapłonu dla gazów są stabelaryzowane.
Wybuch lub inaczej eksplozja chemiczna jest to gwałtowna reakcja chemiczna
połączona z intensywnym wydzielaniem ciepła, zdolna do samopodtrzymującej się
propagacji w materiale. Wzrost ciśnienia podczas wybuchu spowodowany jest
wzrostem temperatury. Wybuchy paliw możemy podzielić na gazowe i pyłowe.
Mieszanina hybrydowa to taka, gdy w powietrzu oprócz pyłu jest też gaz palny.
Wybuchy paliw zachodzą w fazie gazowej. Warunki niezbędne do wybuchu to kontakt
paliwa z utleniaczem oraz czynnik inicjujÄ…cy (z
ródło zapłonu). W przypadku
wybuchu pyłowego potrzebna jest także ograniczona przestrzeń i mechanicznie
mieszanie ( wybuchy gazowe zachodzą łatwiej dzięki dyfuzji).
2. SCHEMAT UKA
ADU POMIAROWEGO
Rysunek 1. Schemat układu pomiarowego
1. Butla z propan-butanem
2. Sprężarka powietrza
3. Pompa próżniowa
4. Zbiornik z mieszaninÄ…
5. Przestrzeń robocza
6. Zapalarka wysokonapięciowa
7. Elektrozawory sterujÄ…ce
PrzyrzÄ…dy pomiarowe : manometr
3. TABELE POMIAROWE
Tabela 1. Zestawienie danych pomiarowych
Nadciśnienie Nadciśnienie
Zapłon
(propan-butan) (powietrze)
bar bar -
0,102 3,51 Tak Tak
0,100 3,95 Nie Tak Tak
0,085 3,75 Nie Nie Nie
0,120 3,37 Tak Tak
Wartość podciśnienia - -
0,260 2,30 Nie Nie
Tabela 2. Zestawienie wyników obliczeń
Stężenie
Ilość propan Ilość Ilość
propan- Zapłon
butanu powietrza mieszaniny
-
butanu
litr litr litr % -
0,408 14,04 18,448 2,212 Tak
0,400 15,80 20,200 1,980 Tak
nadciśnienie
0,340 15,00 19,340 1,758 Nie
0,480 13,48 17,960 2,673 Tak
1,040 9,20 13,200 podciśnienie 7,879 Nie
4. PRZYKA
ADOWE OBLICZENIA
·ð Obliczanie teoretycznej (dolnej i górnej) granicy palnoÅ›ci gazu ze wzoru
Le Chateliera.
= = 2 %
= = 9,141 %
ap  ilość procentowa propanu,%
ab  ilość procentowa butanu, %
Lp.d  dolna granica zapłonu propanu w powietrzu, %
Lb.d  dolna granica zapłonu butanu w powietrzu, %
Lp.g  górna granica zapłonu propanu w powietrzu, %
Lb.g  górna granica zapłonu butanu w powietrzu, %
·ð Obliczanie iloÅ›ci propanu-butanu i powietrza wtÅ‚oczonego :
= =0,408 l
= =14,04 l
pojemność zbiornika - V= 4l
wartość ciśnienia otoczenia - pot = 1 bar
pn  wartość nadciśnienia
·ð Obliczanie caÅ‚kowitej iloÅ›ci mieszaniny :
przy nadciśnieniu:
Vmieszaniny = +
przy podciśnieniu:
Vmieszaniny =
·ð Obliczanie stężenia propanu-butanu :
2,212%
5. WYKRES
Rysunek 2. Granice palności
6. UWAGI I WNIOSKI
Celem ćwiczenia było zapoznanie się z podstawowymi parametrami
dotyczącymi palności paliw gazowych oraz określenie granic palności mieszaniny
propan-butan.
Do przeprowadzonego eksperymentu wykorzystano mieszankÄ™ propan 
butanu (odpowiednio 70% i 30%). W przygotowaniu doświadczenia korzystano
z metody ciśnień parcjalnych. Ciśnienie parcjalne to ciśnienie, jakie wywierałby dany
składnik mieszaniny gazów, gdyby w tej samej temperaturze sam zajmował objętość
całej mieszaniny. Podczas trwania doświadczenia preparowano mieszaniny o różnej
konfiguracji mieszanki propan-butanu i powietrza.
Dolna granica zapłonu danej mieszanki obliczona za pomocą wzoru Le
Chateliera wyniosła Ld = 2%, zaś górna Lg = 9,141%. Zapłon miał miejsce nawet przy
nieco mniejszym stężeniu propan-butanu r = 1,98 % (dwukrotnie podczas trzech prób)
, zatem popełniono błędy pomiarowe takie jak: błąd w ocenie obserwatora, czy
nastąpił zapłon, błąd w określeniu składu mieszaniny (nie znaliśmy dokładnych
wartości procentowych, robiliśmy pewne założenia), klasa manometru, ograniczenia
czasowe, zbyt mała ilość pomiarów dla niektórych konfiguracji mieszaniny. W czasie
eksperymentu nie ustalono górnej granicy zapłonu  dla najwyższego stężenia propan-
butanu wynoszącego r = 7,879% zapłon nie nastąpił, reszta stężeń oscylowała około
dolnej granicy zapłonu. Podczas eksperymentu zaobserwowano, że na wylocie
płomień był niebieski  żółkł wraz z malejącą ilością powietrza. Za słyszalne efekty
dz
więkowe podczas spalania płomienia odpowiadały mikro-turbulencje.
Wykorzystywane stanowisko wg norm służy wyłącznie do oznaczania dolnej
granicy zapłonu. Granice palności propanu oraz butanu odczytano ze skryptu pt.
 Spalanie i paliwa pod. red. WÅ‚odzimierza Kordylewskiego.