Температура вспышки, воспламенения, самовоспламенения, застыва­ния, плавления, размягчения. Температура вспышки, воспламенения и самовоспламенения Дать определение температура вспышки

Низкотемпературные свойства

Понятие температуры вспышки

Температурой вспышки называется температура, при которой нефтепродукт, нагреваемый в стандартных условиях, выделяет такое количество паров, которое образует с окружающим воздухом горючую смесь, вспыхивающую при поднесении к ней пламени.

Для индивидуальных углеводородов существует определенная количественная связь температуры вспышки и температуры кипения, выражаемая соотношением:

Для нефтепродуктов, выкипающих в широком интервале температур, такую зависимость установить нельзя. В этом случае температура вспышки нефтепродуктов связана с их средней температурой кипения, т. е. с испаряемостью . Чем легче фракция нефти, тем ниже ее температура вспышки. Так, бензиновые фракции имеют отрицательные (до минус 40°С) температуры вспышки, керосиновые 28-60°С, масляные 130-325°С. Присутствие влаги, продуктов распада в нефтепродукте заметно влияет на величину его температуры вспышки. Этим пользуются в производственных условиях для заключения о чистоте получаемых при перегонке керосиновых и дизельных фракций. Для масляных фракций температура вспышки показывает наличие легкоиспаряющихся углеводородов. Из масляных фракций различного углеводородного состава наиболее высокую температуру вспышки имеют масла из парафинистых малосернистых нефтей. Масла той же вязкости из смолистых нафтено-ароматических нефтей характеризуются более низкой температурой вспышки.

Методы определения температуры вспышки

Стандартизованы два метода определения температуры вспышки нефтепродуктов в открытом (ГОСТ 4333-87) и закрытом (ГОСТ 6356-75) тиглях. Разность температур вспышки одних и тех же нефтепродуктов при определении в открытом и закрытом тиглях весьма велика. В последнем случае требуемое количество нефтяных паров накапливается раньше, чем в приборах открытого типа. Кроме того, в открытом тигле образовавшиеся пары свободно диффундируют в воздух. Указанная разность тем больше, чем выше температура вспышки нефтепродукта. Примесь бензина или других низкокипящих фракций в более тяжелых фракциях (при нечеткой ректификации) резко повышает различие в температурах их вспышки в открытом и закрытом тиглях.

При определении температуры вспышки в открытом тигле нефтепродукт сначала обезвоживают с помощью хлорида натрия, сульфата или хлорида кальция, затем заливают в тигель до определенного уровня, в зависимости от вида нефтепродукта. Нагрев тигля ведут с определенной скоростью, и при температуре на 10°С ниже ожидаемой температуры вспышки медленно проводят по краю тигля над поверхностью нефтепродукта пламенем горелки или другого зажигательного приспособления. Эту операцию повторяют через каждые 2°С. За температуру вспышки принимают ту температуру, при которой появляется синее пламя над поверхностью нефтепродукта. При определении температуры вспышки в закрытом тигле нефтепродукт заливают до определенной метки и в отличие от описанного выше метода нагревание его проводят при непрерывном перемешивании. При открывании крышки тигля в этом приборе автоматически подносится пламя к поверхности нефтепродукта.

Определение температуры вспышки начинают за 10°С до предполагаемой температуры вспышки - если она ниже 50°С, и за 17°С - если она выше 50°С. Определение проводят через каждый градус, причем в момент определения перемешивание прекращают.

Все вещества, имеющие температуру вспышки в закрытом тигле ниже 61°С, относятся к легковоспламеняющимся жидкостям (ЛВЖ), которые, в свою очередь, подразделяются на:

• особо опасные (T всп ниже минус 18°С);
• постоянно опасные (T всп от минус 18°С до 23°С);
• опасные при повышенной температуре (T всп от 23°С до 61°С).

Пределы взрываемости

Температура вспышки нефтепродукта характеризует возможность этого нефтепродукта образовывать с воздухом взрывчатую смесь. Смесь паров с воздухом становится взрывчатой, когда концентрация паров горючего в ней достигает определенных значений. В соответствии с этим различают нижний и верхний пределы взрываемости смеси паров нефтепродукта с воздухом. Если концентрация паров нефтепродукта меньше нижнего предела взрываемости, взрыва не происходит, так как имеющийся избыток воздуха поглощает выделяющееся в исходной точке взрыва тепло и таким образом препятствует возгоранию остальных частей горючего. При концентрации паров горючего в воздухе выше верхнего предела взрыва не происходит из-за недостатка кислорода в смеси. Нижний и верхний пределы взрываемости углеводородов можно определить соответственно по формулам:

В гомологическом ряду парафиновых углеводородов с повышением молекулярной массы как нижний, так и верхний пределы взрываемости понижаются, а интервал взрываемости сужается от 5-15% (об.) для метана до 1,2-7,5% (об.) для гексана. Ацетилен, оксид углерода и водород характеризуются самыми широкими интервалами взрываемости, поэтому они наиболее взрывоопасны.

С повышением температуры смеси интервал ее взрываемости слегка сужается. Так, при 17°С интервал взрываемости пентана равен 1,4-7,8% (об.), а при 100°С составляет 1,44-4,75% (об.). Присутствие в смеси инертных газов (азота, диоксида умерода и др.) также сужает интервал взрываемости. Увеличение давления приводит к повышению верхнего предела взрываемости.

Пределы взрываемости паров бинарных и более сложных смесей углеводородов можно определить по формуле:

Температурой вспышки называется минимальная температура, при которой пары нефтепродукта образуют с воздухом смесь, способную к кратковременному образованию пламени при внесении в нее внешнего источника воспламенена (пламени, электрической искры и т. п.).

Вспышка представляет собой слабый взрыв, который возможен в строго определенных концентрационных пределах в смеси УВ с воздухом.

Различают верхний и нижний концентрационный предел распространение пламени. Верхний предел характеризуется максимальной концентрацией паров органического вещества в смеси с воздухом, выше которой воспламенение и горение при внесении внешнего источника воспламенения невозможно из-за недостатка кислорода. Нижний предел находится при минимальной концентрации органического вещества в воздухе, ниже которой количество теплоты, выделившееся в месте локального воспламенения, недостаточно для протекания реакции во всем объеме.

Температурой воспламенения называется минимальная температура, при которой пары испытуемого продукт при внесении внешнего источника воспламенения образую устойчивое незатухающее пламя. Температура воспламенения всегда выше температуры вспышки, часто довольно значительно - на несколько десятков градусов.

Температурой самовоспламенения называете минимальная температура, при которой пары нефтепродуктов смеси с воздухом воспламеняются без внешнего источника воспламенения. На этом свойстве нефтепродуктов основана pa6oта дизельных двигателей внутреннего сгорания. Температура самовоспламенения выше температуры вспышки на несколько сот градусов. Температура вспышки керосинов, дизельных топлив, смазочных масел, мазутов и других тяжелых нефтепродуктов характеризует нижний предел взрываемости. Температура вспышки бензинов, давление паров которых при комнатных температуpax значительно, обычно характеризует верхний предел взрываемости. В первом случае определение ведется при нагревании во втором - при охлаждении.

Как всякая условная характеристика, температура вспышки зависит от конструкции прибора и условий определения. Кроме того, на ее значение влияют внешние условия - атмосферное давление и влажность воздуха. Температура вспышки возрастает с увеличением атмосферного давления.

Температура вспышки связана с температурой кипения исследуемого вещества. Для индивидуальных углеводородов эта зависимость по Орманди и Кревину выражается равенством:

Т всп = К· Т кип, (4.23)

где Т всп - температура вспышки, К; К - коэффициент, равный 0,736; Т кип - температура кипения, К.

Температура вспышки - величина неаддитивная. Опытное ее значение всегда ниже рассчитанного по правилам аддитивности среднеарифметического значения температур вспышек компо­нентов, входящих в состав смеси. Это объясняется тем, что температура вспышки зависит главным образом от давления пара низкокипящего компонента, а высококипящий компонент слу­жит передатчиком тепла. В качестве примера можно указать, что попадание даже 1 % бензина в смазочное масло снижает температуру вспышки от 200 до 170°С, а 6 % бензина снижают её почти вдвое. .

Существуют два метода определения температуры вспышки- в приборах закрытого и открытого типа. Значения температуры вспышки одного и того же нефтепродукта, определенные в приборах различного типа, заметно различаются. Для высоковязких продуктов это различие достигает 50, для менее вязких 3-8°С. В зависимости от состава топлива значительно изменяются условия его самовоспламенения. С этими условиями, в свою очередь, связаны моторные свойства топлив, в частности, детонационная стойкость.

Воспламенение - возгорание, сопровождающееся появлением пламени. Температура воспламенения – наименьшая температура вещества, при которой в условиях специальных испытаний вещество выделяет горючие пары и газы с такой скоростью, что после их зажигания возникает устойчивое пламенное горение.

Температура, при которой вещество воспламеняется и начинает гореть, называется температурой воспламенения.

Температура воспламенениявсегда несколько выше температуры вспышки.

Самовоспламенение - процесс горения, вызванный внешним источником тепла и нагреванием вещества без соприкосновения с открытым пламенем.

Температура самовоспламенения - самая низкая температура горючего вещества, при которой происходит резкое увеличение скорости экзотермических реакций, заканчивающееся возникновением пламени. Температура самовоспламенения зависит от давления, состава летучих веществ, степени измельчения твердого вещества.

Вспышка - это быстрое сгорание горючей смеси, не сопровождающееся образованием сжатых газов.

Температура вспышки - самая низкая температура горючего вещества, при которой над его поверхностью образуются пары или газы, способные вспыхивать от источника зажигания, но скорость их образования еще недостаточна для последующего горения.

По величине температуры вспышки вещества, материалы и смеси подразделяются на 4 группы:

Очень легковоспламеняющиеся < 28°С (авиационный бензин).

Легковоспламеняемые (ЛВЖ) 28°, керосины);

Сильно горючие жидкости 45°

Горючие жидкости (ГЖ) tвсп>120°С (парафин, смазочные масла).

Для возникновения вспышки необходимы: 1) горючие материалы, 2) окислители - кислород, фтор, хлор, бром, перманганаты, перекиси и другие, 3) источники загорания - инициаторы (дающие импульс).

Самовозгорание. горение твердых веществ

Самовозгорание – процесс самонагрева и последующего горения некоторых веществ без воздействия открытого источника зажигания.

Самовозгорание может быть:

Тепловое.

Микробиологическое.

Химическое.

Основные причины загораний и пожаров на производстве

1) Условия вызванные недопустимыми нарушениями требований ПБ с появлением горючей среды и наличием источника воспламенения

2) Появление источников воспламенения, наличие горючей среды на тех объектах, где их появление недопустимо:

Несвязанных с применением открытого огня

Обусловленные появлением искр при механической и электрической обработке материалов.

Обусловленные перегревом, расплавлением проводников током на электроустановках при КЗ

Перегрев электрооборудования при превышении нагрузок

Пожар наносит значительный экономический ущерб. Поэтому защита объектов нар хозяйства, личного имущества граждан является одной из важнейших задач и обязанностей членов общества. ОТ связана с ПБ, т к является одним из направлений по предупреждению несчастных случаев. Горение – быстропротекающая реакция окисления, сопровождающаяся выделением большого количества тепла и света.

Взрыв – частный случай горения, протекающий мгновенно и сопровождающийся кратковременным выделением тепла и света.

Для протекания горения необходимо:

1) наличие горючей среды, состоящей из горючего вещества и окислителя, а также источника воспламенения. Чтобы возник процесс горения горючая среда должна быть нагрета до определенной температуры за счет источника воспламенения(искровой разряд, нагретое тело)

2) в процессе горения источником воспламенения является зона горения – участок экзотермической реакции где происходит выделение тепла и света

Процесс горения делится на несколько видов:

Вспышка

Возгорание

Воспламенение

Самовозгорание(химическое, микробиолетное, тепловое)

Категория пожарной опасности здания(сооружения, помещения, пожарного отсека)-классификационная характеристика пожарной опасности объекта, определяемая количеством и пожароопасными свойствами находящихся в них веществ и материалов с особенностей технологических процессов, размещенных в них производств.

Категирование помещений и зданий по взрывопожарной опасности производится с целью определения их потенцмальной опасности и установления перечня мероприятий, снижающих эту опасность до допустимого уровня.

Категории помещений и зданий определяются в соответствии с НТБ105-03. Еормы устанавливают методику определения категорий помещений и зданий производственного и складского назначения по взрывопожарной и пожарной опасности в зависимости от количества и пожаровзрывоопасных свойств находящихся в них веществ и материалов с учетом особенностей технологических процессов размещенных в них производств. Методика должна использоваться при разработке ведомственных норм технологического проектирования, касающихся категорирования помещений и зданий.

Тушение пожаров пеной, твердыми порошкообразными материалами

Тушение пожара представляет собой процесс воздействия сил и средств, а также использование методов и приемов для его ликвидации.

Огнетушащие пены

Пена представляет собой массу пузырьков газа, заключенных в тонкие оболочки жидкости. Пузырьки газа могут образовываться внутри жидкости в результате химических процессов или механического смешения газа (воздуха) с жидкостью. Чем меньше размеры пузырьков газа и поверхностное натяжение пленки жидкости, тем более устойчива пена. Растекаясь по поверхности горящей жидкости, пена изолирует очаг горения.

Различают два вида устойчивых пен:

Воздушно-механическая пена.

Она представляет собой механическую смесь воздуха - 90%, воды – 9,6 % и поверхностно-активного вещества (пенообразователя) - 0,4%.

Химическая пена.

Она образуется при взаимодействии карбоната или бикарбоната натрия или щелочного и кислотного раствора в присутствии пенообразователей.

Характеристиками пены являются ее: - Устойчивость. Это способность пены сохранятся при высокой температуре во времени (т.е. сохранение ее первоначальных свойств). Имеет стойкость около 30-45 минут; - Кратность. Это отношение объема пены к объему раствора, из которого она образована, достигающая 8-12; - Биоразлагаемость; - Смачивающая способность. Это изоляция зоны горения путем образования на поверхности горящей жидкости паронепроницаемого слоя.

Огнетушащие порошки – мелкоизмельченные минеральные соли с различными добавками. Эти вещества в виде порошков обладают высокой огнетушащей эффективностью. Они способны подавлять горение не поддающееся тушению водой или пеной. Применяются порошки на основе карбонатов и бикарбонатов натрия и калия, фосфорноаммонийные соли, хлориды натрия и калия.

Преимущества порошковых составов это

Высокая огнетушащая эффективность;

Универсальность; возможность тушения пожаров электрооборудования, находящегося под напряжением;

Использования при минусовых температурах.

Нетоксичны;

Не оказывают коррозионного действия;

Использут в сочетании с распыленной водой и пенными средствами тушения;

Не приводят в негодность оборудование, материалы.

Эвакуация людей при пожаре

ЭВАКУАЦИЯ ЛЮДЕЙ ПРИ ПОЖАРЕ - вынужденный организованный процесс, как правило, самостоятельного движения людей из зоны, где имеется возможность воздействия на них опасных факторов пожара, наружу или в иную безопасную зону. Эвакуацией также считается несамостоятельное перемещение людей, относящихся к маломобильным группам населения, осуществляемое при помощи обслуживающего персонала, личного состава пожарной охраны и т. д. Эвакуация осуществляется по путям эвакуации через эвакуационные выходы.

Методы борьбы с пожарами

Пожаротушение – это комплекс мер, направленных на ликвидацию пожаров. Для возникновения и развития процесса горения необходимо одновременное присутствие горючего материала, окислителя и беспрерывного потока тепла от огня пожара к горючему материалу(источника огня), то для прекращения горения достаточно отсутствие какого-нибудь из этих компонентов.
Таким образом, прекращение горения можно добиться снижением содержимого горючего компонента, уменьшением концентрации окислителя, уменьшением энергии активации реакции и, наконец, снижением температуры процесса.
В соответствии с вышесказанным существуют следующие основные способы пожаротушения:
-охлаждение источника огня или горения ниже определённых температур;
- изоляция источника горения от воздуха;
-понижение концентрации кислорода воздуха путём разведения негорючими газами;
- торможение (ингибирование) скорости реакции окисления;
- механический срыв пламени сильной струей газа или воды, взрывом;
-создание условий огнезаграждения, при которых огонь распространяется через узкие каналы, диаметр которых меньше диаметра гашения;

Тушение пожаров водой

Вода. Попадая в зону горения, вода нагревается и испаряется, поглощая большое количество теплоты. При испарении воды образуется пар, который затрудняет доступ воздуха к очагу горения.

Вода обладает тремя свойствами огнетушения: охлаждает зону горения или горящие вещества, разбавляет реагирующие вещества в зоне горения и изолирует горючие вещества от зоны горения.

Водой нельзя тушить:

Щелочные металлы, карбид кальция, при взаимодействии с водой выделяются большое количество теплоты, горючие газы;

Установки и оборудование, находящиеся под напряжением в связи с высокой электропроводностью;

Нефтепродукты и другие горючие вещества с плотностью меньше плотности воды, т.к. они всплывают и продолжают гореть на ее поверхности;

Вещества плохо смачивающиеся водой (хлопок, торф).

Вода содержит различные природные соли, что приводит к повышению ее коррозионной способности и электропроводности

Температурой вспышки нефтепродуктов называется температура, при которой пары образца, нагреваясь, вспыхивают при поднесении источника огня, смешиваясь с воздухом. Температура вспышки измеряется в открытом и закрытом тигле, и для первого это значение всегда выше на несколько градусов.

Определение температуры вспышки важно для достоверной информации о свойствах нефтепродукта и оценки его качества. Также этот параметр используется для разделения производственных помещений и оборудования на классы пожароопасности.

Методы определения

ГОСТ предлагает 2 основных метода определения температуры вспышки:

— в закрытом тигле,
— в открытом тигле.

Тигли – химические сосуды, предназначенные для нагревания, плавления, сжигания и других операций с опытными материалами, включая различное топливо.

Исследование в открытом тигле менее точное, потому что пары образца свободно смешиваются с воздухом и их необходимый объем набирается дольше. В паспорте качества нефтепродукта указывается температура вспышки в закрытом тигле (ТВЗ), как наиболее достоверная.

Для ее измерения сосуд наполняют топливом до указанной отметки и нагревают при непрерывном перемешивании. При открывании крышки сосуда над поверхностью смеси автоматически появляется открытый огонь. Измерение проводится через каждый градус нагревания, и во время открытия крышки помешивание останавливается. За температуру вспышки принимается значение, при котором с появлением источника огня возникает синватое пламя.

Существуют также специальные аппараты для определения температуры вспышки. Такое устройство включает следующие элементы:

• электронагреватель мощностью 600 Вт,
• стандартный сосуд с внутренним диаметром 50,8 мм и вместимостью около 70 мл,
• латунная мешалка,
• воспламенитель (электрический или газовый),
• термометры с градуировкой в 1⁰С.

Температура вспышки различных нефтепродуктов

По температуре вспышки жидкие нефтепродукты классифицируются на легковоспламеняющиеся жидкости (ЛВЖ) и горючие жидкости (ГЖ) . Температура вспышки горючих жидкостей имеет значение выше 61⁰С для закрытого тигля и выше 65⁰С для открытого. Жидкости, вспыхивающие при температуре, не достигшей этих значений, относят к легковоспламеняющимся. ЛВЖ делятся на 3 разряда:

1. Особо опасные (ТВЗ от -18⁰С и ниже).
2. Постоянно опасные (ТВЗ от -18⁰С до 23⁰С).
3. Опасные при повышении температуры воздуха (ТВЗ от 23⁰С до 61⁰С).

Температура вспышки дизельного топлива – один из важных показателей его качества. Она напрямую зависит от самого вида топлива. Например, современное ДТ ЕВРО вспыхивает при достижении значения в 55⁰С и выше.

Температура вспышки топлива для тепловозов и судовых двигателей выше, чем для дизтоплива общего применения. А летнее топливо, нагреваясь, вспыхивает на 10-15⁰С раньше, чем зимнее и арктическое.

У легких нефтяных фракций низкая ТВЗ, и наоборот. Например:

• температура вспышки масла моторного (тяжелые масляные фракции) – 130-325⁰С,
• температура вспышки керосина (средние керосиновые и газойлевые фракции) – 28-60⁰С,
• температура вспышки бензина (легкие бензиновые фракции) – до -40⁰С, то есть бензин вспыхивает при минусовых значениях температуры.

Температура вспышки нефти определяется фракционным составом , но в основном ее значения отрицательны (как и для бензинов) и колеблются в пределах от -35⁰С до 0⁰С. А температура вспышки газов, как правило, вообще не определяется. Вместо этого используют значения верхнего и нижнего пределов воспламеняемости, которые зависят от содержания паров газа в воздухе.

Сопровождающееся ярким кратковременным свечением. Устойчивого горения при этом нет. Температура вспышки - минимальная температура конденсированных веществ, при которой над их поверхностью образуются пары, вспыхивающие при появлении искры, пламени либо раскаленного тела.

Способностью вспыхивать при относительно невысоких температурах обладают жидкости, относящиеся к разряду легковоспламеняющихся. Максимальная температура вспышки таких веществ в закрытых тиглях составляет + 61 °С, в открытых - + 66 °С. Некоторые вещества способны самовозгораться, достигнув характерной именно для них температуры возгорания.

Определение давления возможно для любой горючей жидкости. Оно возрастает соразмерно возрастанию температуры вещества. Как только температура вспышки достигнет критического (максимального) показателя, становится возможным и поддержание горения.

Однако наступление равновесия «пар - жидкость» потребует некоторого времени, которое пропорционально скорости образования паров. Устойчивого горения можно добиться, достигнув определенной (для каждого вещества индивидуальной) температуры возгорания, поскольку температура горения всегда выше, чем температура вспышки.

Прямое изменение температур, при которых вещества вспыхивают, имеет определенные сложности. Поэтому температурой вспышки принято считать температуру стенок реакционных сосудов, в которых эта вспышка наблюдается. Зависит температура непосредственно от условий происходящего теплообмена внутри самого сосуда, от его каталитической активности, от окружающей среды, от объема находящейся в сосуде жидкости.

Особенно опасны жидкости, способные вспыхивать при температурах ниже -18 °С в тиглях закрытых, ниже - 13°С - в открытых. Постоянно опасными принято считать жидкости, вспышка которых возможна при температуре + 23°С в закрытых тиглях и до + 27°С в открытых. Показатели температур опасных жидкостей составляют до + 60 °С включительно при закрытых тиглях, до + 66 °С включительно - при открытых.

Разница и горения существенно варьируется, причем она индивидуальна для каждого вещества. Температура вспышки например, - не более + 70 °С. Температура его горения - + 1100 °С. Температура воспламенения - от + 100 °С до + 119 °С. А вот температура вспышки бензина, в связи с очень высокой летучестью, составляет + 40 °С, а иногда и меньше. Температура его воспламенения - + 300 °C. Показатели, касающиеся бензина, несколько обобщены. Их нужно считать средними, поскольку существуют различные виды бензина (автомобильные (летние, зимние), авиационные) с существенно отличающимися характеристиками и, соответственно, разными температурами вспышки, воспламенения, горения.

Горение - процесс, сопровождающийся выделением большого количества тепла с характерным излучением света (свечением), возможный при достижении определенной для каждого вещества температуры и доступе к нему кислорода либо других веществ (серы, паров брома и пр.).

Наиболее опасными считаются взрывы, характеризующиеся мгновенной химической реакцией с выделением огромной энергии и несущие механическую работу. Огонь при взрыве может распространиться на 3000 метров за одну секунду. Горение смеси при такой скорости называют детонацией. Являющиеся следствием детонации ударные волны часто становятся причинами значительных разрушений и несчастных случаев.