| Ćw. 3 | Badanie właściwości zapłonowych paliw naftowych. |
|---|---|
Inga Gradzik Justyna Borowa Katarzyna Osowiecka Katarzyna Kwaśnik |
Data wykonania: 6.03.2013 |
Wstęp teoretyczny
Palność jest to zdolność wzajemnego oddziaływania paliwa i utleniacza, uzewnętrzniająca się wydzielaniem ciepła i światła. Jest to cecha charakterystyczna wszystkich paliw. Aby nastąpiło palenie, potrzebna jest substancja zdolna do palenia, tlen oraz źródło zapłonu o niezbędnym zasobie energii cieplnej. Ciepło źródła zapłonu wykorzystywane jest na przekształcenie substancji palnych w gazy i pary oraz na podgrzanie ich do temperatury samozapłonu.
W procesie spalania występują trzy fazy: faza utleniania, faza samozapłonu i faza palenia właściwego. Powolne utlenianie substancji w określonych warunkach przechodzi w spalanie i jest to reakcja utleniania burzliwa. Proces przyspieszania reakcji utleniania, przechodzący w palenie został nazwany samozapłonem.
Właściwości zapłonowe paliw ciekłych charakteryzujemy następującymi czynnikami:
Temperatura zapłonu - jest to najniższa temperatura, przy której w znormalizowanych warunkach pary paliwa unoszące się nad cieczą są wystarczające do utworzenia mieszanki palnej z powietrzem, zapalającej się od płomienia lub iskry elektrycznej.
Temperatura samozapłonu - jest to najniższa temperatura przy której pary paliwa zapalają się samorzutnie w zetknięciu z powietrzem. Temperatura zapłonu danego paliwa jest niższa od temperatury samozapłonu tego paliwa.
Temperatura palenia - jest to najniższa temperatura, w której pary badanego paliwa ogrzanego w ściśle określony sposób tworzą z powietrzem mieszaninę palącą się na powierzchni cieczy przy zbliżaniu płomienia.
Granice palności (wybuchowości) – jest to zakres stężeń par paliwa w powietrzu w % obj. W których mieszanka jest mieszanką palną. Poniżej i powyżej granicznych stężeń paliwa w mieszaninie z powietrzem, mieszanka staje się niepalna.
Wybuchowość – jest to cecha paliwa która wiąże się ściśle z lotnością i palnością. Niektóre paliwa tak silnie parują w temperaturze otoczenia, ze wytwarzają z powietrzem mieszaniny wybuchowe. Eksplozja par paliwa musi być zainicjowana przez „zaprószenie” ognia. Przykładowo dla alkanów, granice wybuchowości zwężają się ze wzrostem ich masy molowej. Największy zakres granic wybuchowości wykazuje acetylen.
Część eksperymentalna.
Zadania do wykonania:
Oznaczenie temperatury zapłonu i temperatury palenia paliwa w tyglu otwartym Marcussona.
Oznaczenia temperatury zapłonu paliwa w tyglu zamkniętym Pensky’ego-Martensa.
Ad a)
Badanie polega na ogrzewaniu badanego produktu w tyglu otwartym w warunkach ustalonych w normie, a następnie zbliżaniu do tygla płomienia w temperaturach bliskich temperaturze zapłonu w odstępach co 1○C wzrostu temperatury aż do zapalenia się par produktu.
Badane paliwo, czyli olej napędowy zostało nalane do poziomu górnej czarnej kreski, zgodnie z założeniem, że jego temperatura zapłonu jest niższa niż 250○C. Po osiągnięciu temperatury o 30○C niższej od przewidywanej temperatury zapłonu rozpoczęty został proces przesuwania płomienia nad powierzchnią tygla jednostajnym ruchem co 1○C.
Obserwacje:
Pierwsze zapalenie się par produktu nastąpiło przy temperaturze 92○C. Jest to temperatura zapłonu paliwa naftowego.
Przy temperaturze 98○C nastąpiło zapalenie się par produktu na całej powierzchni paliwa. Jest to temperatura palenia badanego paliwa naftowego.
Ad b)
Badanie polega na ogrzewaniu badanego produktu w tyglu zamkniętym w warunkach ustalonych w normie, a następnie przystawianiu płomienia testowego do mechanizmu otwierającego co 1○C do czasu zapalenia się par produktu.
Badane paliwo, czyli olej napędowy zostało nalane do tygla, przykrytego pokrywką, umieszczonego w aparaturze znajdującej się pod dygestorium. Po podgrzaniu do temperatury o ok 20○C mniejszej od przewidywanej, zgodnie z założeniem, że temperatura zapłonu jest niższa niż 110○C rozpoczęty został proces przystawiania płomienia testowego po uruchomieniu mechanizmu otwierającego znajdującego się na pokrywie tak, aby płomień obniżał się do części tygla z oparami próbki na ok 1 s, a następnie był szybko wyjmowany. Czynność ta była powtarzana co 1○C
Obserwacje:
Przy temperaturze 59○C pojawił się, wyraźny błysk wewnątrz naczynia w trakcie przystawiania płomienia testowego. Jest to temperatura zapłonu badanego produktu.
Wnioski z przeprowadzonych doświadczeń.
Temperatura zapłonu oleju napędowego w tyglu zamkniętym jest znacznie niższa od temperatury zapłonu oleju w tyglu otwartym. Świadczy to o tym, że temperatury zapłonu nie są wartością stałą dla danego paliwa, ale zależą od ilości wydzielonego ciepła oraz warunków jego wymiany.
Warunki wymiany ciepła podczas ogrzewania paliw zależy między innymi od ciśnienia w naczyniu z badanym produktem. Im wyższe jest ciśnienie działające na paliwo, tym niższa jest temperatura zapłonu danego paliwa. Wyniki otrzymane z przeprowadzonych doświadczeń pokazują nam, że w tyglu zamkniętym panuje znacznie wyższe ciśnienie, które sprzęża mieszaninę powietrza i par paliwa, w wyniku czego temperatura zapłonu badanego produktu znacząco się obniża w stosunku do temperatury zapłonu w tyglu otwartym, gdzie ciśnienie jest niższe.