SZKOŁA GŁÓWNA SŁUŻBY POŻARNICZEJ W WARSZAWIE

Fizykochemia - spalania

Temat: Oznaczanie temperatury zapłonu.

Oznaczenie temperatury zapalenia cieczy metodą dynamiczną i piecową

Prowadzący: Wykonali:

st.kpt.mgr inż. Ewa Piechocka Piotr Hodorowicz

Wiktor Serafin

Rafał Kramarz

Warszawa 2005

Oznaczanie temperatury zapłonu

1. Cel ćwiczenia

Celem naszego ćwiczenia jest oznaczenie temperatury zapłonu alkoholu izoamylowego metoda Martensa Pensky egc

2. Schemat stanowiska

1. uchwyt mocujący

2. termometr

3. gałka sterująca ruchem zastawek 4 i palnika 6

4. zastawki

5. elastyczne przewody rurowe doprowadzające gaz do palników 6 i 9

6. palnik

7. zawór regulujący wypływ gazu z palnika 6

8. zacisk regulacji położenia palnika 9

9. palnik spełniający rolę zapalniczki dla palnika 6

10. tygiel

11. łaźnia powietrzna

12. mieszadło napędzane silnikiem elektrycznym

13. płyta grzejna

14. gniazdo wtykowe 220V/50Hz

15. stojak

16. śruba poziomująca

3. Opis metody pomiarowej

Przygotowaną próbkę umieszcza się w tyglu i mocuje pokrywę z zastawkami oraz z zamocowanym termometrem i mieszadłem . Uruchamia się autotransformator zasilający płytę grzejną. Wartość napięcia ustala tak, aby przyrost temperatury wynosił ok. 5 - 6[K/min]. Pierwszej próby zapłonu dokonuje się przy temperaturze o 17 [K] niższej od założonego zapłonu dla badanej cieczy przez obrót gałki otwierającej zastawki i wymuszającej ruch palnika w dół. Próby ponawia się co 1 min., aż do zapłonu mieszaniny par cieczy z powietrzem w całej objętości. Następnie umieszcza się w tyglu nową próbkę. Procedurę badania należy powtórzyć trzykrotnie.

W naszym przypadku ćwiczenie zostało nieco zmodyfikowane. Badaliśmy temperaturę zapłonu alkoholu izoamylowego

4. Tabela wyników pomiarowych

Nazwa cieczy: Alkohol izoamylowy C5 H12 O
Pomiar	Temp. cieczy	Zaobserwowane zapalenie cieczy (TAK lub NIE)
1	35 ^oC	NIE
2	36 ^oC	NIE
3	38 ^oC	NIE
4	39 ^oC	NIE
5	43,6 ^oC	TAK
6	43,5^oC	TAK

5. Wynik pomiarów

Temperatura jaka została uzyskana w czasie przeprowadzonego doświadczenia wynosi: 43,5^OC i jest temperaturą przy, której badana ciecz zapaliła się.

6. Ocena wyniku

43,5^OC - temperatura otrzymana w czasie doświadczenia

temperatury wzorcowe zaczerpnięte z literatury:

40^OC - temperatura podana w „Praktycznym poradniku dla specjalisty ochrony przeciwpożarowej”.

43^OC - temperatura podana wg książki wg M.Pofit -Szczepańskiej „Fizykochemia spalania - obliczenia chemiczne w zastosowaniu pożarniczym” WOSP Warszawa 1974

Obliczenia:

101,3 - p

ΔT = x 0,9

3,3

gdzie:

p- ciśnienie atmosferyczne zmierzone w czasie oznaczania temperatury zapłonu wyrażone w kPa. ( wynosiło 101,8 kPa)

101,3 - 101,8

ΔT = x 0,9 = - 0,14

3,3

Zatem doświadczalna temperatura zapłonu z naniesioną poprawką wynosi t_d = 43,36^OC

Kalkulacja błędów.

Błąd bezwzględny x

x =|A-Tz|

gdzie:

A - wartość rzeczywista (np. literaturowa, obliczeniowa)

Tz - suma wartości wyznaczonej i poprawki uwzględniającej wpływ ciśnienia atmosferycznego

Alkohol izoamylowy x =|43 - 43,36| = 0,36^OC

Błąd względny δ

x

δ   * 100%

A

Alkohol izoamylowy

0,36

δ   * 100 % = 0,83 %

43

7. Wnioski

Z otrzymanego wyniku możemy wywnioskować, że alkohol izoamylowy zaliczymy do II klasy niebezpieczeństwa pożarowego (według Rozporządzenia MSWiA z dnia 16 czerwca 2003 r. w sprawie ochrony przeciwpożarowej budynków, innych obiektów budowlanych i terenów.)

W celu dokładnego wykonania ćwiczenia i uzyskania wiarygodnych wyników należało pierwszą próbę przeprowadzić przy temperaturze o 17[K] mniejszą od zakładanej temperatury zapłonu alkoholu izoamylowego. W naszym przypadku różnica temperatury wynosiła 10[K], co spowodowało, że otrzymany wynik znacznie przekraczał granicę dopuszczalnego błędu, który wynosi 2[K]. Znaczny wpływ na przebieg doświadczenia miało także:

- nieprecyzyjna regulacja napięcia zasilania płyty grzejnej,

- niedokładna regulacja prędkości przyrostu temperatury badanej cieczy,

- niedokładna regulacja zaworu odcinającego dopływ gazu do palnika,

- wykonanie dwóch a nie kilku prób pomiarowych ze względu na ograniczony czas.

Dodatkowym doświadczeniem, które prowadzący nam przedstawił było przedstawienie dwóch składników Gliceryny i Nadmanganianu Potasu, które w odpowiedniej proporcji zostały przez niego dobrane, wymieszane i odstawione na bok w celu obserwacji. W wyniku zmieszania tych dwóch substancji po kilku minutach doszło do samozapłonu a w konsekwencji do wybuchu. Wnioski jakie możemy wywnioskować to takie, że:

- poprzez odpowiednie dawkowanie tych dwóch substancji możemy doprowadzić do małego lub bardzo dużego wybuchu,

- dobierając odpowiednie proporcje danego składnika możemy doprowadzić do powstania szybkiej lub wolnej reakcji samozapłonu,

- w wyniku reakcji powstaje bardzo wysoka temperatura,

- doświadczenie w sposób jak najbardziej realny obrazuje nam z jakimi niebezpiecznymi substancjami mamy do czynienia w życiu codziennym.

Oznaczenie temperatury zapalenia cieczy metodą dynamiczną i piecową

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest oznaczenie temperatury zapłonu cieczy palnej metodą dynamiczną.

2. Schemat stanowiska

3. Opis metody pomiarowej

Głównym przyrządem stanowiska badawczego jest aparat do oznaczania temperatury zapalenia cieczy. Składa się on z ogrzewanego bloku stalowego otoczonego osłoną azbestową. We wnętrzu bloku znajduje się komora spalania, temperaturę której mierzy się za pomocą termometru elektronicznego. Komora spalania przykryta jest ruchomą pokrywą, w której znajdują się dwa otwory. Przez jeden z nich wprowadza się ciecz z mikropipety, drugi zaś służy do doprowadzania powietrza. Powietrze tłoczone jest mikropompą przez umieszczoną w bloku wężownicę, w której jest uprzednio ogrzewany. Szybkość przepływu powietrza (25 ml/min) sprawdza się za pomocą przepływomierza. Badaną ciecz dawkuje się mikropipetą po jednej kropli na minutę. Szybkość ogrzewania komory spalania reguluje się za pomocą regulatora napięcia (autotransformatora).

4. Tabela wyników pomiarowych

Nazwa cieczy: olej roślinny
Pomiar	Temperatura [^OC]	Zaobserwowane zapalenie cieczy (TAK lub NIE)
1	375	NIE
2	385	TAK
3	395	TAK

5. Wynik pomiarów

W wyniku przeprowadzonego doświadczenia możemy stwierdzić, że nasze wyniki nie odbiegają od wyników literaturowych. Dla porównania zostały przedstawione temperatury zapłonu cieczy podobnych do badanej:

- olej gazowy 338^OC,

- olej lniany 343^OC

Przykładowe porównania temperatur samozapłonu zostały zaczerpnięte z książki M. Pofit - Szczepańskiej „Fizykochemia spalania - obliczenia chemiczne w zastosowaniu pożarniczym” WOSP Warszawa 1974.

6. Ocena wyniku

Na podstawie otrzymanych wyników olej roślinny kwalifikuje się do klasy temperaturowej T₂ , co oznacza, że temperatura jego samozapłonu mieści się w granicy do 450 ⁰C. Wynika z tego, że olej roślinny jest cieczą bezpieczną pożarowo.

Klasy temperaturowe jest to określony przedział temperatur, wewnątrz którego mieszczą się temperatury zapalenia (samozapalenia) wielu mieszanin wybuchowych, jakie tworzyć mogą gazy i pary cieczy z powietrzem.

W PN-83/E-08110. Elektryczne urządzenia przeciwpożarowe. Wspólne wymagania i badania podano 6 klas temperaturowych (od T₁ do T₆) przyporządkowanych maksymalnym temperaturom powierzchni w °C (od 85 do 450).

Zakresy tych klas wyglądają następująco:

Klasy temperaturowe	Maksymalna temperatura powierzchni [^0C]
T1	450
T2	300
T3	200
T4	135
T5	100
T6	85

7. Wnioski

Jak widać rozbieżności w wynikach dotyczą niewielkiego zakresu temperaturowego. Wpływ na taki stan rzeczy wywarły naszym zdaniem czynniki mniej lub bardziej od nas zależne:

- szybki przebieg doświadczenia z powodu ograniczenia czasowego,

- skrócony czas chłodzenia komory sprężonym powietrzem,

- niedokładne odmierzanie oleju ze względu na jego strukturę

Mimo wszystko, otrzymane wartości temperatury, przy których nastąpił samozapłon układają się logicznie i są do siebie zbliżone. Daje to podstawę aby sądzić, że wyniki badania są prawidłowe. Z powodu braku dostępu do danych literaturowych, nie można jednoznacznie stwierdzić ich zgodności ze stanem faktycznym.

---