SZKOŁA GŁÓWNA SŁUŻBY POŻARNICZEJ

W WARSZAWIE

LABORATORIUM FIZYKOCHEMI SPALANIA I WYBUCHÓW
ZSZ - 31	PLUTON I
Ćwiczenie: 1,2 Temat: Oznaczanie temperatury zapłonu Cieczy.	Imię i nazwisko: Jarosław Butrym Wojciech Miciuła
Data 18.12.2005.	Podpis:.................................. Ocena:...................................

WARSZAWA 2005.

Ćwiczenie 2

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest oznaczenie temperatury zapłonu cieczy palnej metodą dynamiczną.

Opis ćwiczenia

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).

Klasyfikacja cieczy

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

Wnioski

Po przygotowaniu stanowiska i osiągnięciu w komorze spalania żądanej temperatury (270^OC)rozpoczęliśmy doświadczenie. Badaniu został przez nas poddany olej roślinny. W trakcie ćwiczenia przeprowadziliśmy trzy serie pomiarów wprowadzając kolejno po jednej kropli badanego środka. Począwszy od pierwszej do trzeciej serii uzyskaliśmy następujące wartości temperatur zapłonu: 393, 383 i 375 ^O C. Dla porównania - tabelaryczne wartości temperatury zapłonu oleju gazowego wynosi 338^OC, natomiast oleju lnianego 343^OC (**).

Jak widać rozbieżności w wynikach dotyczą zakresu 3^OC. Wpływ na taki stan rzeczy wywarły naszym zdaniem czynniki mniej lub bardziej od nas zależne. Po pierwsze, ze względu na ograniczenie czasowe zmuszeni byliśmy skrócić czas chłodzenia komory sprężonym powietrzem w zakresie odpowiadającym spadkowi temperatury o 15, a nie o 20^OC. Po drugie, ze względu na strukturę oleju nie zawsze w sposób całkowicie właściwy udało nam się wprowadzić żądaną jego ilość w centralny punkt naczynka.

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.

Ćwiczenie 1

2. Opis przebiegu pomiaru dla alkoholu izoamylowego.

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 ..

Wyniki pomiarów

Tabela pomiarów

Substancja badana Alkohol izoamylowy C5 H12 O		Reakcja cieczy na temperaturę (zapłon)
Pomiar	Tem. cieczy
1	35 ^oC	Nie pali się
2	36 ^oC	Nie pali się
3	38 ^oC	Nie pali się
4	39 ^oC	Nie pali się
5	43,6 ^oC	Zapaliło się
6	43,5^oC	Zapaliło się

Alkohol izoamylowy C₅ H₁₂ O

wzorcowa temperatura zapłonu

t_wz=40^OC wartość podana w „Praktycznym poradniku

dla specjalisty ochrony przeciwpożarowej”(*4)

t_wz=43^OC wg. (*2)

doświadczalna temperatura zapłonu t_d = 43,5^OC

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

V. Wnioski

Na postawie otrzymanych wyników alkohol izoamylowy kwalifikujemy do II klasy niebezpieczeństwa pożarowego

Według opisu metody wykonania ćwiczenia zawartego w skrypcie ”Fizykochemia spalania i wybuchów - ćwiczenia laboratoryjne” pierwszą próbę zapłonu należy przeprowadzić przy temperaturze o 17 K niższej od zakładanej temperatury zapłonu, w naszym przypadku dla alkoholu izoamylowego różnica wynosiła 10 [K]

Porównując otrzymane wartości doświadczalne z literaturowymi wynika, że wynik pierwszego i drugiego pomiaru nie jest do przyjęcia, gdyż różnią się od literaturowych o wartość wyższą od dopuszczalnej granicy błędu równej 2 K. Odchylenie uzyskanych wartości spowodowane było trudnościami w zapewnieniu identycznych warunków badań. Wpływ na wyniki miała także nieprecyzyjna regulacja napięcia zasilania płyty grzejnej za pomocą autotransformatora, oraz bezwładność cieplna tej płyty, co uniemożliwiało dokładną regulację prędkości przyrostu temperatury badanej cieczy. Nie bez znaczenia jest fakt, iż przy kolejnych próbach moce płomienia zapalającego różniły się od siebie. Powodem tego była zgrubna regulacja zaworu odcinającego dopływ gazu do palnika.

Wyznaczenie bardziej dokładnych wartości temperatury zapłonu możliwe byłoby poprzez przeprowadzenie kilku pomiarów dla każdej z cieczy jednak z uwagi na ograniczony czas, stosując się do zaleceń prowadzącego, nie byliśmy w stanie tego dokonać. Doświadczenie dało nam ogólny pogląd na metodykę badań temperatury zapłonu cieczy palnych.

Gliceryna i Nadmanganian Potasu

W wyniku reakcji tych dwóch substancji dochodzi do samozapłonu, a w konsekwencji do wybuchu. Najważniejsze jest odpowiednie dozowanie składników, tylko dobrze dobrane proporcje doprowadzają do reakcji.

Gliceryna: temp zapłonu 160st C, temperatura samozapłonu 390 st C.

(*1) - M. Pofit-Szczepańska „Wybrane zagadnienia z chemii ogólnej,

fizykochemii spalania i rozwoju pożarów.” SA PSP Kraków 1994

(*2) - M. Pofit-Szczepańska „Fizykochemia spalania - obliczenia chemiczne w

zastosowaniu pożarniczym.” WOSP Warszawa 1974

(*3) - „Fizykochemia spalania i wybuchów - ćwiczenia laboratoryjne”

SGSP Warszawa 1996

(*4)- „Praktycznym poradniku dla specjalisty ochrony przeciwpożarowej”

---