background image

OZNACZANIE TEMPERATURY SAMOZAPŁONU PAR 

CIECZY METODĄ WG PN-EN 14522:2006 

1.

 

Cel ćwiczenia

 

Celem ćwiczenia jest oznaczenie temperatury samozapłonu cieczy zgodnie z normą PN – EN 

14522:2006 

2.

 

Podstawowe definicje

 

Większość materiałów spala się w wyniku reakcji tlenu z paliwem gazowym. Spalanie 

cieczy jest moŜliwe wtedy, gdy nad powierzchnią cieczy znajduje się zdolna do zapalenia 

mieszanina par cieczy z powietrzem. W stadium początkowym istotą procesu spalania jest 

powolne utlenianie paliwa, któremu towarzyszy wydzielanie ciepła i stałe podwyŜszanie 

temperatury reagentów. Jednocześnie ze wzrostem temperatury rośnie szybkość reakcji, aŜ do 

momentu pojawienia się płomienia. 

Samozapłonem  –  sposób  zainicjowania  reakcji  spalania,  zachodzący  w  rezultacie 

samonagrzewania  substancji  wstępnie  ogrzanych  (przez  ciągły  bodziec  energetyczny)  do 

stanu,  w  którym  szybkość  wydzielania  się  ciepła  z  reakcji  utleniania  przewyŜsza  szybkość 

odprowadzania  ciepła  Samozapłon  cieplny  następuje  samorzutnie  po  osiągnięciu  przez 

mieszaninę par lub gazów z powietrzem temperatury samozapłonu. 

Temperaturą  samozapłonu  cieczy  nazywamy  najniŜszą  temperaturę  ścianek  naczynia,  w 

której w danych warunkach i dla danej mieszaniny następuje samorzutnie zapalenie cieczy w 

całej masie w wyniku oddziaływania bodźca energetycznego ciągłego 

Zapłon – sposób zainicjowania reakcji spalania od punktowego bodźca energetycznego, np. 

iskry spawalniczej, elektrycznej. 

Samozapalenie  –  zainicjowanie  reakcji  spalania  bez  konieczności  dostarczenia  bodźca 

energetycznego z zewnątrz. Samozapalenie moŜe być w wyniku: 

 

procesów biologicznych, 

 

reakcji chemicznych, 

 

procesów fizycznych. 

 

background image

 

Energia  aktywacji  jest  to  minimalna  energia  kinetyczna  cząstki,  przy  której  następuje 

zderzenie efektywne Jest to energia potrzebna do pokonania wzajemnego odpychania cząstek i 

utworzenia kompleksu aktywnego

Zderzenie  efektywne  jest  to  zderzenie  cząstek  prowadzące  do  zmian  chemicznej  natury 

cząstek.  Nie  kaŜde  zderzenie  cząstek  musi  być  efektywne.  Liczba  efektywnych  zderzeń, 

przypadająca na jednostkę czasu, determinuje szybkość reakcji chemicznej. 

Kompleks  aktywny  jest  to  nietrwały  zespół  cząstek  (twór)  powstały  w  wyniku  zderzeń 

efektywnych, o energii większej od energii substratów o wartość energii aktywacji Kompleks 

ten ulega natychmiastowemu rozpadowi i przechodzi w trwalsze produkty reakcji. 

 

3. Mechanizm samozapłonu cieplnego mieszaniny par lub gazów z 
powietrzem 

Proces  zapalenia  moŜna  rozpatrzyć  na  następującym  przykładzie:  załóŜmy,  Ŝe  mamy 

naczynie  o  objętości  V  stałej  (sztucznie  utrzymywane])  temperaturze  ścianek  T

0

  (równej 

temperaturze otoczenia), zawierające mieszaninę par lub gazów z powietrzem. 

W  temperaturze  pokojowej  tylko  nieliczne  mieszaniny  palne  mogą  ulec  samorzutnemu 

zapaleniu,  np.  wodorki  fosforu,  krzemu  Większość  reakcji  utlenienia  potrzebuje  wstępnego 

ogrzania  w  celu  zwiększenia  liczby  cząstek  o  energii  większej  lub  równej  wartości  energii 

aktywacji, zdolnych do utworzenia kompleksu aktywnego. Udział zderzeń aktywnych w ogólnej 

liczbie  zderzeń  nie  przekracza  w  warunkach  normalnych  (T  =  25°C,  p  =  1  atm)  drobnego 

ułamka  procentu.  Oczywiście  nawet  w  temperaturze  pokojowej  niektóre  cząstki  mają  dość 

energii,  aby  pokonać  barierę  energetyczną  reakcji,  lecz  większość  cząsteczek  wymaga 

ogrzania 

Po  ogrzaniu  naszej  mieszaniny  palnej  do  odpowiedniej  temperatury  w  naczyniu  zacznie 

przebiegać reakcja chemiczna z szybkością W. mierzoną liczbą moli produktów utlenienia X. 

pojawiających się w ciągu sekundy w jednostce objętości; 

gdzie- 

ko  stała szybkości reakcji chemicznej, 

p   - ciśnienie cząstkowe par lub gazów palnych w mieszaninie z powietrzem, 

n   - rząd reakcji chemicznej 

funkcja Artheniusa, wyraŜająca wpływ temperatury 

na szybkość reakcji chemicznej. 

background image

R  - stała gazowa, 

E - energia aktywacji, 

t  - czas,

 

T - temperatura reagującej mieszaniny palnej 

Utworzony z poszczególnych cząstek kompleks aktywny jest bardzo nietrwały; rozpada się 

na  trwalsze  produkty  reakcji,  wydzielając  ciepło  W  wyniku  reakcji  chemicznej  w  naczyniu 

wywiązuje się w jednostce czasu następująca ilość ciepła : 

spalania  płomieniowego.  Ciepło  wydzielające  się  w  trakcie  reakcji  utleniania  (q1)  zuŜywa  się 

częściowo  na  podgrzanie  mieszaniny  zawartej  w  naczyniu,  częściowo  zaś  zostaje 

odprowadzone  do  otoczenia  lub  na  ogrzanie  cząsteczek  nie  biorących  udziału  w  utlenieniu,  np 

azotu  lub  produktów  reakcji.  Wartość  ciepła  odprowadzonego  do  otoczenia  (q

:

)  w  jednostce 

czasu określa równanie (3) 

 

gdzie: 

a

p

 - współczynnik przejmowania ciepła między czynnikiem w naczyniu i ścianką, 

F   - powierzchnia ścianek naczynia, 

To - temperatura otoczenia, 

T   - temperatura reagującej mieszaniny. 

JeŜeli  przyjmie  się,  Ŝe  a

p

  nie  zaleŜy  od  temperatury,  to  straty  ciepła  q2  będą  liniowo 

zaleŜne od średniej temperatury reagującej mieszaniny (rys. 1.). Zakładając takŜe, Ŝe do chwili 

zapalenia  ciśnienie  cząstkowe  gazu  palnego  praktycznie  nie  ulega  zmianie,  otrzymuje  się 

równanie  (2)  w  postaci  krzywej  logarytmicznej  (rys.  1.)  Na  rys.  1.  przedstawiono  wykresy 

funkcji (2) i (3) po wprowadzeniu przyjętych załoŜeń. 

 

gdzie: 

Qv- ciepło przy stałej objętości, 

V • objętość naczynia 

W  miarę  wzrostu  temperatury  szybko  rośnie  liczba  cząsteczek  mających  wystarczającą 

energię  do  utworzenia  kompleksu  aktywnego  Istnieje  pewna  krytyczna  wartość  temperatury 

(temperatura  zapalenia),  powyŜej  której  odpowiednia  liczba  cząsteczek  ma  wystarczającą 

energię, aby powolny proces utleniania stał się samorozprzestrzeniający i doprowadził do 

 

background image

Układ  krzywych  ql,q*,qf  względem  jednej  prostej  q

:

  przedstawia  trzy  reakcje  chemiczne 

zachodzące z róŜnymi szybkościami Szybkość kaŜdej z podanych reakcji chemicznych zaleŜy od 

początkowego ciśnienia cząstkowego pary cieczy palnej w mieszaninie. ZałóŜmy, Ŝe reakcja 

przebiega według krzywej q™. W temperaturze początkowej To ciepło wydzielone w wyniku 

reakcji  utlenienia  jest  większe  od  ciepła  odprowadzonego  do  otoczenia;  mieszanina  palna 

nagrzewa się. jednakŜe do zapalenia nie dochodzi, gdyŜ temperatura układu jest za niska 

  

Rys 1. ZaleŜność szybkości ciepła wywiązującego się w naczyniu (Qj) oraz ciepl2 

odprowadzonego do otoczenia (q2) od temperatury To- temperatura otoczenia ścianek naczynia oraz 
początkowo mieszaniny palnej Ti- temperatura równowagi cieplnej T

r

 - temperatura samozapłonu 

 
 
 

zmniejsza się więc szybkość reakcji. Krzywa q1" przedstawia reakcję utlenienia, która przebiega 

z  najmniejszą  szybkością  reakcji  chemicznej.  W  kaŜdej  temperaturze  pomiędzy  T1  i  T2 

szybkość utraty ciepła do otoczenia przekracza szybkość wytwarzania ciepła przez mieszaninę 

reagującą (prosta q2 leŜy powyŜej krzywej q1" ). 

Jak  długo  szybkość  reakcji  jest  mała,  mamy  do  czynienia  z  przypadkiem  powolnego 

utlenienia i me nastąpi samorzutnie zapalenie mieszaniny  par  cieczy  z powietrzem,  chyba ze 

zmienimy warunki doświadczenia w kierunku przyspieszenia reakcji. MoŜe to nastąpić poprzez 

podniesienie ciśnienia, wzrośnie wówczas wartość odprowadzonego ciepła, lecz w mniejszym 

stopniu niz szybkość reakcji. Odprowadzenie ciepła wzrasta bowiem w przybliŜeniu liniowym, 

szybkość reakcji zaś w postępie geometrycznym. Wskutek tego moŜe wystąpić przypadek, Ŝe 

wytworzone przez reakcję ciepło nie będzie mogło być w całości odprowadzone i temperatura 

par cieczy i gazów będzie wzrastała coraz bardziej W zakresie temperatur powyŜej punktu B 

szybkość reakcji zwiększa się (wartość ciepła wytworzonego w jednostce czasu przewyŜsza 

jego  straty;  krzywa  q1'"  leŜy  nad  prostą  q2)  i  w  krótkim  czasie  szybkość  jej  stanie  się  tak 

wielka, Ŝe nastąpi zapalenie par cieczy 

JeŜeli reakcja przebiega według krzywej q3. to szybkość wydzielonego ciepła jest zawsze 

większa od szybkości odprowadzonego ciepła (krzywa q1. leŜy całkowicie nad prostą q2). 

background image

W  tym  przypadku  mieszanina  od  samego  początku  (od  To)  będzie  sama  się  nagrzewać, 

szybkość tej reakcji chemicznej w stosunku do pozostałych reakcji jest największa i w układzie 

nastąpi zapalenie. 

Granica  miedzy  obszarami  nieograniczonego  i  ograniczonego  samonagrzewania  się 

mieszaniny  od  temperatury  To  odpowiada  przebiegowi  reakcji  według  krzywej  q1   

Reagująca 

w  tych  warunkach  mieszanina  moŜe  się  sama  nagrzewać  do  pewnej  temperatury,  w  której 

następuje równowaga cieplna. JednakŜe, w odróŜnieniu od podobnego, wcześniej rozpatrywa-

nego  przypadku  (powolnego  utlenienia),  ta  równowaga  jest  nietrwała  Wystarczy  tylko 

nieznaczne  podwyŜszenie  temperatury  To,  aby  proces  ten  przeistoczył  się  w  progresywne 

samonagrzewame  prowadzące  do  zapalenia.  W  ten  sposób  warunkiem  przejścia  układu 

reagującego  do  zapalenia  jest  połoŜenie  prostej  q2  jako  stycznej  do  krzywej  q1.  W  punkcie 

styczności  zachodzi  równość  ciepła  wywiązanego  w  wyniku  reakcji  utlenienia  i  odpro-

wadzonego do otoczenia: 

 

 

Tamperatura  ścianek  naczynia  (T0)  jest  pewnąwartością  graniczną.Za  pomocą  wzorów  i 

przekształceń matematycznych moŜna udowodnić zaleŜność temperatury zapalenia cieczy (T2) 

od  temperatury  otoczenia.  W  tym  celu  naleŜy  skorzystać  ze  wzorów  (2),  (3)  i  (4)  przy 

załoŜeniu, ze T = T

2

 i otrzymać równanie: 

 

 

 

background image

 

 

 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

Za temperaturę samozapłonu cieczy przyjmuje się najniŜszą temperaturę ścianki naczynia (T

0

), 

przy której w danych warunkach zapala się mieszanina palna. 

Przyspieszenie powolnej reakcji utlenienia i przejście jej w spalanie moŜe zaistnieć nie tylko 

w  następstwie  wydzielania  ciepła.  Przy  załoŜeniu,  Ŝe  mechanizm  spalania  jest  łańcuch owo-

rodnikowy  przyspieszenie  reakcji  utlenienia  moŜliwe  jest,  gdy  szybkość  tworzenia  się 

rozgałęzionych  reakcji  łańcuchowych  przewyŜsza  szybkość  zrywania  łańcuchów  lub  jest  jej 

równa. 

 

3.

 

Czynniki wpływające na wielkość temperatury samozapłonu  mieszaniny 

par lub gazów palnych z powietrzem 

Temperatura samozapłonu cieczy nie jest wielkością jednoznaczną dla określonej mieszaniny, 

lecz  zaleŜy  od  wielu  czynników.  Istotny  wpływ  na  wartość  temperatury  zapalenia  ma  bilans 

cieplny,  który.  zaleŜy  od  objętości  i  kształtu  substancji  palnej,  od  jej  ilości  w  objętości 

powietrza, ciśnienia itp Temperatura zapalenia cieczy zmienia się w zaleŜności od 

 

background image

♦  wielkości  powierzchni  właściwej  odprowadzającej  ciepło,  tzn.  powierzchni  wymiany 

ciepła  przypadającej  na  jednostkę  objętości  substancji  palnej.  Zmniejszenie  powierzchni 

właściwej powoduje obniŜenie temperatury samozapłonu. 

• ciśnienia  mieszaniny  palnej.  wzrost  ciśnienia  mieszaniny  par  i  gazów  z  powietrzem 

powoduje  zwiększenie  liczby  zderzeń  efektywnych  cząsteczek  paliwa  i  tlenu,  w  wyniku  czego 

wzrasta  szybkość  reakcji  spalania  Dlatego  leŜ  wzrost  ciśnienia  na  ogół  obniŜa  temperaturę 

samozapłonu  mieszaniny  palnej.  Temperatura  samozapłonu  metanu  w  powietrzu  pod 

ciśnieniem  610-10"  N/  m2        jest  na  przykład  o  300°  C  niŜsza  niŜ  pod  ciśnieniem 

atmosferycznym; 

 

stęŜenia  składnika  palnego  w  mieszaninie.  Maksymalne  wartości  osiągane  są  przy 

stęŜeniach  zbliŜonych  do  granic  wybuchowości,  najniŜsze  wartości  temperatury  samozapłonu 

posiadają mieszaniny przy stęŜeniu składnika palnego równym stęŜeniu stechiometrycznemu. 

 

składu  utleniacza  (powietrza).  W  otoczeniu  tlenu  temperatura  samozapłonu  jest  niŜsza 

niŜ  w  powietrzu  (tab.  I.).  Domieszki  gazów  obojętnych,  np.  N,  CO2  w  mieszaninie  reagującej 

zwiększają  straty  ciepła,  co  przyczynia  się  do  wzrostu  temperatury  samozapłonu  mieszaniny 

palnej  Ciepło  wydzielone  w  wyniku  reakcji  utlenieni  paliwa  w  powietrzu  ulega  utracie, 

ogrzewając azot stanowiący 80% powietrza. 

 

Tabela 1: Wpływ składu utleniacza na temperaturę zapalenia  

 

Nazwa substancji 

Temperatura 
samozapłonu 
 w powietrzu  [*C] 

Temperatura 
samozapłonu w tlenie   
[°C] 

 

aldehyd octowy 

175 

159 

 

octan n-amylu 

363 

234 

 

n-butan 

283 

278 

 

tlenek węgla 

609 

587 

 

cyklopropan 

500 

454 

 

eter etylowy 

193 

182 

 

etylen 

490 

485 

 

n-heksan 

225 

238 

 

wodór 

500 

400 

 

siarkowodór 

260 

220 

 

eter winylowy 

360 

166 

 

Wszystkie utleniacze dodane do mieszaniny par i gazów z powietrzem obniŜają wartość 

temperatury zapalenia (tab 2.). 

Tabela 2: Wpływ róŜnych utleniaczy na obniŜenie temperatury zapalenia benzyny 

Nazwa utleniacza

 

Wzór

 

Ilo

ść

  dodanego

 

utlenia cza

 

w [ %]

 

Obni

Ŝ

enie temperatury

 

zapalenia 0 warto

ść

 

[*Cl

 

 

background image

Dwutlenek azotu 

Nadtlenek benzolu 

Azotan izoamylowy

 

C14H10O4 

C3H13ONO2;

 

2,5 

2,0 

2.0

 

205 

13 68

 

 

 

• rodzaju materiału, z jakiego jest zrobione naczynie pomiarowe. Rodzaj materiału ma 

bardzo zróŜnicowany wpływ na wielkość temperatury zapalenia (lab 3), 

Nazwa substancji

 

Rum 

Ŝełazna

 

Rura 

kwarcowa

 

Kolba 

szklana

 

Stalowy 
cylinder

 

Tygiel 

platynowy

 

 

Benzyna

 

685

 

585

 

 

—.

 

390

 

 

Benzen

 

753

 

723

 

580

 

649

 

.. ____

   

Alkohol etylowy

 

724

 

641

 

421

 

391

 

516

 

 

Alkohol metylowy

 

740

 

535

 

475

 

475

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

JeŜeli w cząsteczce pojawia się podwójne wiązanie w pozycji (to temperatura zapalenia 

jest  nieco  wyŜsza  niŜ  w  przypadku  cząsteczki  z  pojedynczym  wiązaniem.  PoniewaŜ  atom 

wodoru w pierścieniu aromatycznym jest silnie związany z atomem węgla, jest mniej podatny 

na  utlenienie,  dlatego  teŜ  węglowodory  aromatyczne  mają  najwyŜsze  temperatury  samozapłonu 

ze wszystkich rodzajów węglowodorów (tab. 4). 

Tabela 4:  

 

background image

Izomery  mają  zawsze  wyŜszą  temperaturę  zapalenia  od  węglowodorów  szeregu 

normalnego,  np.  n-pentan  ma  temperaturę  430°  C.  a  izobutan  480°  C.  Obecność  w  cząsteczce 

atomów  tlenu  ma  silny  wpływ  na  przebieg  utleniania  i  jednocześnie  na  wartość  temperatury 

zapalenia  Tlen  jest  pierwiastkiem  bardziej  elektroujemnym  niŜ  atom  węgla,  dlatego  (cŜ 

przyciąga  do  siebie  elektrony  waleocyjne  atomów  węgla  z  którymi  jest  związany.  Stąd  teŜ, 

atomy  węgla  utleniają  się  tym  łatwiej,  im  więcej  wiązań  węgla  nasyconych  jest  tlenem,  np. 

alkohole  utleniają  się  łatwiej  niŜ  węglowodory,  przy  czym  alkohole  drugorzędowc  łatwiej  niŜ 

alkohole  pierwszo  rzędowe.  Temperatura  zapalenia  związków  organicznych  zawierających 

tlen  jest  zazwyczaj  niŜsza  od  temperatury  zapalenia  węglowodorów  o  takiej  samej  liczbie 

atomów  węgla  w  cząsteczce,  np.  metan  (CH4)  o  temperaturze  zapalenia  650*  C  i  alkohol 

metylowy (CH3OH) o temperaturze zapalenia 470°C. 

 

 

domieszki  antydetonatorów.  Podnoszą  wartość  temperatury  zapalenia,  np.  dodanie  0.5g/l 

czteroetylku  ołowiu  Pb(C2H5)4  do  benzyny  samochodowej  powoduje  wzrost  temperatury 

samozapłonu  o  150  C.  Mechanizm  działania  czteroetylku  ołowiu  nic  jeśli  jeszcze  dokładnie 

znany, wiadomo na pewno, Ŝe w małych ilościach antydetonaior eliminuje raŜę przyspieszenia 

frontu płomienia, która zawsze poprzedza detonację. 

 

background image

Podsumowując  wyŜej  scharakteryzowane  zaleŜności  moŜna  stwierdzić,  Ŝe  temperatura 

zapalenia  nie  jest  stałą  fizykochemiczną  danej  substancji,  lecz  wielkością,  która 

charakteryzuje  dany  układ.  Przy  podawaniu  wartości  temperatury  zapalenia  naleŜy  zatem 

podawać równieŜ metodę pomiarową do jej wyznaczania. 

4. Obliczanie temperatury samozapłonu 

Temperaturę samozapłonu cieczy wyznacza się zazwyczaj eksperymentalnie. JednakŜe 

róŜnorodność metod badawczych powoduje, ze dla tych samych substancji wartość 

temperatury zapalenia róŜni się o kilkadziesiąt stopni, stąd teŜ wielu naukowców na podstawie 

obserwacji próbuje obliczyć temperaturę zapalenia cieczy za pomocą odpowiednich wzorów. 

4.1. Temperatura zapalenia czystych substancji 

K.  Bunsen  i  H.F.  Coward  zaobserwowali  związek  między  temperaturą  zapalenia  cieczy  i 

dolną granicą wybuchowości. Badania A. Pilca wykazały następującą zaleŜność : 

 

T

zap

 - temperatura samozapłonu przy składzie zbliŜonym do składu stechiometrycznego [°CJ; 

D     - dolna granica wybuchowości (% nbj.]; Q    - ciepło spalania [J/kg]. 

Wzrost temperatury samozapłonu cieczy w miarę zbliŜania się do granic wybuchowości był 

przez badaczy przedstawiany w róŜny sposób, powstało wiele metod ujęcia lej zaleŜności w 

sposób matematyczny. Wzór na obliczanie temperatury zapalenia, wyprowadzony przez M. 

Pofit-Szczepańską i B. Habicha jako wynik badań wzoru M.J. Burgessa i R.V. Wheelera jest 

jedną z nich: 

 

Cp  - ciepło właściwe układu, 

T,

jp

 - temperatura samozapłonu cieczy przy stęŜeniu składnika palnego równym dolnej granicy 

wybuchowości (DGW). 0   - ciepło 

spalania. 

4. 2. Temperatura samozapłonu mieszanin 

 
Z zadowalającym przybliŜeniem temperatura zapalenia mieszanin wieloskładnikowych 

opisana jest wzorem: 

background image

 

 

Tap - temperatura samozapłonu mieszaniny, Qn   - ciepła spalania n-tego czystego składnika 

mieszaniny; Xn  - udział n-tego czystego składnika w mieszaninie, t 

n

   - temperatura zapalenia 

n-tego  czystego  składnika  mieszaniny.  W  tabeli  5  przedstawiono  temperaturę  zapalenia 

mieszanin  etanol-metanol,  etanol-aceton,  metanol-aceton  wyznaczone  doświadczalnie  i 

obliczone ze wzoru (12). 

Tabela 5 

5. Wykorzystanie wartości temperatury samozapłonu cieczy w 

przepisach z zakresu ochrony przeciwpoŜarowej 

Temperatura  zapalenia  jest  jednym  z  waŜniejszych  parametrów  określających  własności 

poŜarowe  Dokładna  znajomość  wartości  temperatury  zapalenia  jest  niezbędna  do  skutecznego 

zabezpieczania  wielu  procesów  technologicznych  Dopuszczenie  do  zbyt  wysokich  wartości 

temperatur  urządzeń  technologicznych  podwyŜsza  zagroŜenie  poŜarowe.  W  przypadku 

zbytniego zaniŜania tych temperarur powaŜnie zwiększają się koszty zabezpieczenia, a stworzone 

rygory  technologiczne  obniŜają  efektywność  instalacji  Znajomość  temperatury  zapalenia 

mieszaniny  palnych  gazów  i  par  z  powietrzem  jest  konieczna  w  celu  stworzenia  bezpiecznych 

warunków  dla  wielu  procesów  produkcyjnych,  a  takŜe  w  przypadku  magazynowania 

materiałów  niebezpiecznych.  WiąŜe  się  to  z  tym,  ze  dla  urządzeń  technologicznych,  w  tym  i 

elektrycznych,  dla  mieszanin  palnych  par  i  gazów  z  powietrzem  w  zaleŜności  od  maksymalnej 

 

background image

temperatury  powierzchni,  z  którymi  mieszaniny  te  mogą  mieć  styczność  ustalono  tzw.  klasy 

temperaturowe. 

Klasy  temperaturowe  to  określony  przedział  lempciaiur,  wewnątrz  którego  mieszczą  się 

temperatury  zapalenia  (samozapalenia)  wiciu  mieszanin  wybuchowych,  jakie  tworzyć  mogą 

gazy  i  pary  cieczy  z  powietrzem.  W  PN-83/E-08110  Elektryczne  urządzenia  przeciw-

wybuchowe. Wspólne wymagania i badania podano 6 klas temperaturowych (od T1 +/- T0) 

przyporządkowanych maksymalnym temperaturom powierzchni w °C (od 85° C ~450

Q

 C) –

tab.6 

 

Tabela 6. 

Znajomość  temperatury  samozapłonu  mieszanin  palnych  par  i  gazów  z  powietrzem  jest 

niezbędna  do  zapewnienia  bezpiecznych  warunków  pracy  urządzeń,  gdyŜ  -  zgodnie  z  pa-

ragrafem 25 rozporządzenia ministra spraw wewnętrznych z dnia 21 kwietnia 2006 r (Dz.U. Nr 

80  z  2006  r.,  poz.  563)  -temperatura  zewnętrznych  powierzchni  urządzeń  i  zasilających  je 

instalacji,  z  wyłączeniem  instalacji  elektroenergetycznych,  jak  równieŜ  temperatura 

wtłaczanego do pomieszczenia powietrza nie powinna przekroczyć w przypadku gazów i par 

cieczy  2/3  maksymalnej  temperatury  powierzchni  wyraŜonej  w  °C  określoną  Polską  Normą

1

 

dla  poszczególnych  klas  temperaturowych  gazów  i  par  cieczy.  Dopuszczalne  temperatury 

pracy urządzeń elektroenergetycznych określa się na podstawie tabeli 5. z PN-83/E-08110. 

NajwyŜsze  temperatury  powierzchni  stykających  się  z  mieszaninami  wybuchowymi 

gazów  lub  par  nie  mogą  przekraczać  temperatur  określonych  dla  poszczególnych  klas 

temperaturowych,  tzn.  maksymalne  temperatury  w  urządzeniu  elektroenergetycznym  nic 

mogą przekraczać temperatury zapalenia. 

Wymagania  takie  stawiane  są  w  badaniach  elektrycznych  urządzeń  przeciwwybuchowych, 

np.  osłon  ognioszczelnych,  urządzeń  budowy  wzmocnionej,

4

  urządzeń  i  obwodów  iskro-

bezpiecznych.

1

 

 

background image

Klasy  temperaturowe  dla  palnych  gazów,  par  i  cieczy  podane  są  m.in.  w  tabeli  charakte-

rystyk  substancji  zawartej  w  „Wytycznych  w  zakresie  określenia  przyrostu  ciśnienia  w  po-

mieszczeniu,  jaki  mógłby  zostać  spowodowany  przez  wybuch"  -  załączniku  nr  1  do  roz-

porządzenia MSWiA z dnia 21 kwietnia 2006 r. 

 

CZĘŚĆ DOŚWIADCZALNA 

 
 

Elementy składowe stanowiska pomiarowego 
 

 
 
                                                                                    przewody termopary pomiarowej 
 
     
 
                                                                                              piec pomiarowy  
 
 

regulator temperatury 

 
                                                                                
 
 
 
 
 

rejestrator temperatury                                                                     

 
                       
 
termopara regulatora 

 

1. Procedura pomiarowa  

 

1.1.

 

Ustawienie temperatury pieca  

Zadaną temperaturę pieca ustawiamy na wyświetlaczu regulatora za pomocą przycisków ▲ i 
▼.  
Naciskając w/w przyciski zwiększamy lub zmniejszamy zadaną temperaturę – na zielonym 
wyświetlaczu . Temperatura wskazywana na wyświetlaczu w kolorze czerwonym jest 
aktualnym wskazaniem z termopary regulacyjnej .  
 
1.2.     Uruchomienie rejestratora .  
Połączenie rejestratora z komputerem realizowane jest za pomocą kabla RS232 .  
Rejestrator WRT-9 uruchamiamy za pomocą oprogramowania w komputerze PC .  
Po wywołaniu programu pojawia się okno :    
 
 
 
 

background image

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
W menu ustawienia musimy dokonać niezbędnych wpisów przed przystąpieniem do pracy :  
 

-

 

prędkość transmisji : 2400kb/s 

-

 

port : COM1 

-

 

ilość kanałów pomiarowych : 1 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Po zapisaniu i zamknięciu okna ustawień uruchamiamy rejestrator klikając na okno otwórz 
port . Następnie ustawiamy pomiar co 1 minutę    
Urządzenie jest gotowe do pracy .  
Kliknięcie na MIERZ rozpoczyna rejestrację wyników termopary pomiarowej  przez 
rejestrator . 

 
 

background image

1.3.  Wybór temperatury pieca i czasy grzania . 
 
Temperaturę dobieramy wg charakterystyki grzania i właściwości badanej cieczy .  
Wybrane przykłady :  
 
a/ glikol : - obserwowana temperatura zapłonu : około 440 °C .  
               - temperatura pieca w momencie rozpoczęcia badania : 480°C  
               - czas ogrzewania pieca do osiągnięcia zadanej temperatury :  2-2,5 h 
               - czas osiągnięcia 440°C od momentu wyłączenia regulatora : 30 minut 
               - ilość badanej cieczy : 0,19ml 
b/ 1-butanol :  
               - obserwowana temperatura zapłonu : około 345 °C .  
               - temperatura pieca w momencie rozpoczęcia badania : 375°C  
               - czas ogrzewania pieca do osiągnięcia zadanej temperatury :  2h 
               - czas osiągnięcia 345°C od momentu wyłączenia regulatora : 30 minut 
               - ilość badanej cieczy : 0,14ml 
 
c/ heksan :  
               - obserwowana temperatura zapłonu : około 285°C .  
               - temperatura pieca w momencie rozpoczęcia badania : 315°C  
               - czas ogrzewania pieca do osiągnięcia zadanej temperatury :  2h 
               - czas osiągnięcia 440°C od momentu wyłączenia regulatora : 30 minut 
               - ilość badanej cieczy : 0,05ml 
 
Po osiągnięciu przez piec ustalonej dla danej cieczy temperatury , naleŜy wyłączyć regulator i 
przeprowadzić pomiar .  
 

 
 
 
 

otwór , w który wprowadzamy badaną ciecz  

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

background image

 
2. Budowa cz
ęści wewnętrznej pieca  

 

Wewnętrzną część pieca stanowi zespół prezentowany poniŜej  
 
przewody  termopary  
 
 
                                                                                                  uchwyty przewodów  
                                                                                                                 termopary  
osłony ceramiczne  
 
 
 
 
 
 
uchwyty ceramik termopary 
 
                                                                                                                  zespół talerzy  
                                                                                                                   kolby  
 
kolba Erlenmayera 200ml  
 
 
 
Przewody termopary przeprowadzone są przez izolatory ceramiczne , które mocowane są 
uchwytach zamocowanych zespole talerzy kolby .  
Kolba zamocowana jest swobodnie w gnieździe pomiędzy warstwami talerzy .  

 

3.UłoŜenie termopary pomiarowej  

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

złącze   

                                                                                                  termopary 
 
 
 
  

background image

Sprawozdanie z ćwiczenia powinno zawierać
 

1.

 

Cel ćwiczenia  

2.

 

Opis ćwiczenia zgodny z rzeczywistym przebiegiem ćwiczenia 

3.

 

Wyniki pomiarów 

4.

 

Wnioski 

 
 
.   
 
 
 
 
 
 

 

 

-

 

background image