1. Cel ćwiczenia:

Celem przeprowadzonych doświadczeń było zapoznanie się z metodami wyznaczania temperatury zapłonu cieczy na przykładzie glikolu etylenowego.

2. Stanowiska pomiarowe:

Metoda zamkniętego tygla Pensky'ego-Martensa

Widok i schemat urządzenia pomiarowego.

Schemat części urządzenia - płomyk, tygiel i komora z mieszadełkami.

Zdjęcie wykonane podczas badań laboratoryjnych.

Metoda otwartego tygla Cleveland’a

3. Charakterystyka metod pomiarowych:

Najpierw otrzymaliśmy od prowadzącego ćwiczenie katalogową temperaturę zapłonu glikolu etylenowego C₂H₆O₂ o masie molowej 62,07g/mol , wyniosła ona 111^oC i dla tej temperatury przeprowadziliśmy doświadczenia. Umieściliśmy glikol w tyglu i rozpoczęliśmy badania.

Procedura pomiaru dla metody tygla zamkniętego

Daną procedurę przeprowadziliśmy dwukrotnie, aby mieć jaśniejszy obraz wyników. Napełniliśmy tygiel glikolem etylenowym. Wybraliśmy procedurę badawczą (zgodnie z normą PN-EN ISO 2719:2002 wybraliśmy procedurę A, gdyż glikol propylenowy jest cieczą palną nietworzącą błonki powierzchniowej). Prowadzący odpowiednio zamknął tygiel, wyregulował przyrządy pomiarowe i uruchomił zasilanie.

Ogrzewaliśmy ciecz aż osiągnęła temperaturę 70^oC. Następnie tworzyliśmy płomyk o wartości średnicy ok. 3mm, aby móc odpowiednio przeprowadzać pomiary. Kiedy ciecz osiągnęła temperaturę 83⁰C (ok. 28 stopni mniejszą od katalogowej) to co 1^oC wprowadzaliśmy źródło zapłonu pilotowego (płomyk). Postępowaliśmy tak, aż zaobserwowaliśmy zapłon par glikolu w temperaturze:

• Pomiar pierwszy 98^oC

• Pomiar drugi 101 ^oC

Procedura pomiaru dla metody tygla otwartego

Przed pomiarem przyjęliśmy ciśnienie atmosferyczne p=1013hPa. Napełniliśmy tygiel glikolem etylenowym i wyregulowaliśmy urządzenie wraz z prowadzącym..

Ogrzewaliśmy ciecz aż osiągnęła temperaturę 70^oC. Następnie tworzyliśmy płomyk o wartości średnicy ok. 4mm, aby móc odpowiednio przeprowadzać pomiary. Kiedy ciecz osiągnęła temperaturę 83⁰C (ok. 28 stopni mniejszą od katalogowej) następnie co 1^oC wprowadzaliśmy źródło zapłonu pilotowego (wspomniany płomyk). Postępowaliśmy tak aż zaobserwowaliśmy zapłon par glikolu w temperaturze 127^oC. Po tym zaobserwowaniu natychmiast zaczęliśmy gasić palącą się ciecz w tyglu, poprzez odcięcie dopływy powietrza (tlenu) metalowa blaszką, która dokładnie przywarła do tygla.

4. Obliczenia, wyniki i tabele pomiarowe:

Wzór dla tygla otwartego

Tc= T0 + 0,25(101,3 – p) [°C]

gdzie:

T_c - temperatura zapłonu pod ciśnieniem atmosferycznym otoczenia, wyrażona w stopniach Celsjusza

p - ciśnienie atmosferyczne otoczenia, wyrażone w kPa

Tc = 127^oC + 0,25(101,3 –101,3 ) = 127 ^oC

Temperatura zapłonu glikolu etylenowego	Metoda tygla zamkniętego	Metoda tygla otwartego	Temperatura katalogowa
	98^oC i 101 ^oC	127^oC	111^oC

5. Zakres wykorzystywania temperatury zapłonu w oparciu o rozporządzenie MSWiA z dnia 7 czerwca 2010 r. w sprawie ochrony przeciwpożarowej budynków, innych obiektów budowlanych i terenów.

Najważniejszą granicą zapalności jest temperatura 55°C – dzieli ona ciecze na niebezpieczne pożarowo i inne.

Ciecze niebezpieczne pożarowo można przechowywać wyłącznie w pojemnikach, urządzeniach i instalacjach przystosowanych do tego celu, wykonanych z materiałów co najmniej trudno zapalnych, odprowadzających ładunki elektryczności statycznej, wyposażonych w szczelne zamknięcia i zabezpieczonych przed stłuczeniem.

1) jest dopuszczalne przechowywanie w jednej strefie pożarowej, zakwalifikowanej do kategorii zagrożenia ludzi innej niż ZLIV oraz o przeznaczeniu innym niż handlowo-usługowe do 10 dm3 cieczy o temperaturze zapłonu poniżej 294,15 K (21°C) oraz do 50 dm3 cieczy o temperaturze zapłonu 294,15-328,15K (21-55°C), a w mieszkaniach odpowiednio do 5 i do 20 dm3 cieczy;

2) jest dopuszczalne przechowywanie w pomieszczeniach handlowo-usługowych cieczy o temperaturze zapłonu do 328,15 K (55 °C) w takiej ilości, że gęstość obciążenia ogniowego stworzona przez te ciecze nie przekroczy 500 MJ/m2;

Podczas przechowywania cieczy o temperaturze zapłonu poniżej 373,15 K (100 °C) w garażach:

1) o powierzchni powyżej 100 m2 jest dopuszczalne przechowywanie tych cieczy tylko wtedy, gdy są niezbędne przy eksploatacji pojazdu i są przechowywane w jednostkowych opakowaniach stosowanych w handlu detalicznym;

2) nie jest dopuszczalne przelewanie paliwa oraz napełnianie nim zbiorników paliwa w pojazdach;

3) wolno stojących wykonanych z materiałów niepalnych o powierzchni do 100 m2 jest dopuszczalne przechowywanie do 200 dm3 cieczy o temperaturze zapłonu poniżej 328,15 K (55°C);

4) o powierzchni do 100 m2 innych niż wymienione w pkt. 3 jest dopuszczalne przechowywanie do 20 dm3 cieczy o temperaturze zapłonu poniżej 294,15 K (21 °C) lub do 60 dm3 cieczy o temperaturze zapłonu 294,15-373,15 K (21-100°C).

6. Wnioski:

Temperatura zapłonu jest to niezwykle ważna i pożyteczna wartość, której znajomość jest niezbędna przy projektowaniu i rozmieszczaniu zbiorników z substancjami palnymi. Jej wartość powinna być brana pod uwagę w ocenie zagrożenia pożarowego w pomieszczeniach, wiadomo im mniejsza jej wartość to tym większą uwagę powinno się zwrócić na miejsce składowania i zabezpieczenia z tym związane.

• Na podstawie przeprowadzonych doświadczeń można stwierdzić, że pomiary temperatury zapłonu cieczy nie są zbytnio skomplikowane, jednak aby wykonać je zgodnie z normą należy mieć dostęp do specyficznego sprzętu badawczego.

• Temperatura zapłonu w tyglu zamkniętym jest niższa niż w otwartym, co jest spowodowane przez znacznie mniejszy dostęp powietrza do cieczy w tyglu zamkniętym i idące za tym mniejsze rozproszenie (i większe stężenie) par.

• W tyglu otwartym temperatura zapłonu w doświadczeniu wyszła o wiele większa niż katalogowa. Mogło to być spowodowane tym iż:

- zmieniło się ciśnienie w laboratorium,

- choć stanowisko badawcze było dobrze zabezpieczone od ewentualnych podmuchów i tak płomień zanikał z powodu ruchów osób na sąsiednich stanowiskach badawczych,

- stężenie par ponad tyglem było nieustannie zmieniane poprzez ruchy osób w laboratorium, dlatego stężenie nie było odpowiednie do zapłonu a temperatura wzrastała w tyglu.

• W tyglu zamkniętym zapłon wyglądał jak mały wybuch cieczy. Wszystko odbyło się bardzo szybko.

• W tyglu otwartym zapłon cieczy od płomienia odbył się na całej powierzchni, gwałtownie, a jego ugaszenie wymagało odcięcia tlenu poprzez przykrycie metalową blaszką.

• Wyznaczenie bardziej dokładnych wartości temperatury zapłonu możliwe byłoby poprzez przeprowadzenie kilku pomiarów, jednak z uwagi na ograniczony czas, stosując się do zaleceń prowadzącego, nie byliśmy w stanie tego dokonać. Większa ilość pomiarów pozwoliła by nam na obliczenie średnich wyników, które były by bardziej wiarygodne. Doświadczenie dało nam ogólny pogląd na metodykę badań temperatury zapłonu cieczy palnych.

• W tyglu zamkniętym obie temperatury okazały się niższe od prawidłowej temperatury katalogowej, co jest zaskakujące. Natomiast w tyglu otwartym temperatura dużo odbiegała od katalogowej. Być może ta rozbieżność wynika z błędów pomiarowych lub z zastosowania innej metody pomiaru przez autorów katalogu lub warunków laboratoryjnych.