Тұтанбалы температураның төменгі шегі

Кіріспе

Тұрақсыз материалдың булары тұтану көзі болған жағдайда тұтанатын ең төменгі температура.

Материалдың тұтану нүктесі – "белгілі бір стандартталған жағдайларда сұйықтың тұнбаларды бөліп шығаратын ең төменгі температурасы, олар тұтанатын бу/ауа қоспасын құруға жеткілікті мөлшерде болады". (EN 60079 10 1)

Тұтану нүктесі кейде өздігінен тұтану температурасымен шатастырылады, яғни өздігінен тұтануды тудыратын температурамен. Жалын нүктесі – тұтану көзі алынып тасталғаннан кейін булардың жануын жалғастыратын ең төменгі температура. Ол тұтану нүктесінен жоғары, себебі тұтану нүктесінде бу жануды ұстап тұру үшін жеткілікті жылдамдықпен бөлінбейді. Тұтану нүктесі де, жалын нүктесі де тікелей тұтану көзінің температурасына байланысты емес, бірақ тұтану көзінің температурасы тұтану немесе жалын нүктесінен әлдеқайда жоғары болады және тұтануды жеңілдету үшін отынның температурасын әдеттегі қоршаған орта температурасынан жоғарылата алады.

Отын

Жалын нүктесі – бензин (сондай-ақ, бензин деп те аталады) сияқты тұтанғыш жанар майларды, дизель сияқты жанғыш жанар майлардан ажыратуға қолданылатын сипаттамалық қасиет. Ол жанар майлардың өрт қауіптілігін анықтау үшін де қолданылады. Жалын нүктесі белгілі бір температурадан төмен болатын жанар майлар тұтанғыш, ал одан жоғары температурадағылары жанғыш деп аталады.

Механизм

Барлық сұйықтықтардың белгілі бір бу қысымы бар, ол сол сұйықтықтың температурасына байланысты және Бойль заңына бағынады. Температура жоғарылаған сайын бу қысымы да артады. Бу қысымы артқан сайын, ауадағы тұтанғыш немесе жанғыш сұйықтықтың бу концентрациясы артады. Осылайша, температура ауадағы тұтанғыш сұйықтықтың бу концентрациясын анықтайды. Ауада жану процесін сақтау үшін жанарлы немесе жанғыш будың белгілі бір концентрациясы қажет, оны жанудың төменгі шегі дейміз, және бұл концентрация әр тұтанғыш немесе жанғыш сұйықтыққа тән. Жалын нүктесі – тұтану көзі тигізілген кезде, жануды қолдайтын жеткілікті мөлшердегі жанатын бу болатын ең төменгі температура.

Өлшем

Жалындық нүктені өлшеудің екі негізгі түрі бар: ашық және жабық тостаған әдісі. Ашық тостаған құрылғыларында сынама ашық тостағанға салынып, қыздырылады, ал белгілі интервалдармен жалын оның бетіне жақындатылады. Өлшенген жалындық нүкте нақты мәні жалынның сұйық бетінен биіктігіне байланысты өзгереді, ал жалын жеткілікті биіктікте болғанда, өлшенген температура оттану нүктесімен сәйкес келеді. Ең белгілі мысалы – Кливленд ашық тостаған (КАТ). Жабық тостаған сынағыштарының екі түрі бар: тепе-теңдіксіз, мысалы, Pensky Martens, онда сұйықтың үстіндегі булар сұйықпен температуралық тепе-теңдікте болмайды, және тепе-теңдіктік, мысалы, кішкентай көлемді (әдетте Setaflash деп аталады), онда булар сұйықпен температуралық тепе-теңдікте деп есептеледі. Екі типте де тостағандар қақпақпен жабылады, одан тұтану көзін енгізуге болады. Жабық тостаған сынағыштары әдетте ашық тостағанға қарағанда жалындық нүктесінің төмен мәнін береді (әдетте төмен) және бу қысымының жанғыш шектің төменгі деңгейіне жететін температураға жақын мән болып табылады. Pensky Martens жалындық нүктесінен басқа, TAG және Abel сияқты тепе-теңдіксіз сынағыштар да бар, олардың екеуі де төмен жалындық нүктесі бар материалдар үшін сынаманы қоршаған ортадан төмен температураға дейін салқындата алады. TAG жалындық нүктесін сынау ASTM D56 стандартына сәйкес келеді және араластырғышы жоқ, ал Abel жалындық нүктесін сынау IP 170 және ISO 13736 стандарттарына сәйкес келеді және сынаманы араластыру үшін моторы бар. Жалындық нүкте – бұл негізгі физикалық параметр емес, эмпирикалық өлшем. Өлшенген мән жабдық пен сынақ протоколының өзгеруіне байланысты өзгереді, соның ішінде температураның өсу жылдамдығы (автоматтандырылған сынағыштарда), сынаманың тепе-теңдікке жетуіне берілген уақыт, сынаманың көлемі және сынаманың араластырылуы. Сұйықтың жалындық нүктесін анықтау әдістері көптеген стандарттарда көрсетілген. Мысалы, Pensky Martens жабық тостаған әдісімен сынау ASTM D93, IP34, ISO 2719, DIN 51758, JIS K2265 және AFNOR M07 019 стандарттарында егжей-тегжейлі сипатталған. Кішкентай көлемді жабық тостаған әдісімен жалындық нүктені анықтау ASTM D3828 және D3278, EN ISO 3679 және 3680, сондай-ақ IP 523 және 524 стандарттарында егжей-тегжейлі көрсетілген. CEN/TR 15138 Жалындық нүктені сынау бойынша нұсқаулық және ISO TR 29662 Жалындық нүктені сынау бойынша басшылық жалындық нүктені сынаудың негізгі аспектілерін қамтиды.

There are two basic types of flash point measurement: open cup and closed cup. In open cup devices, the sample is contained in an open cup which is heated and, at intervals, a flame brought over the surface. The measured flash point will actually vary with the height of the flame above the liquid surface and, at sufficient height, the measured flash point temperature will coincide with the fire point. The best known example is the Cleveland open cup (COC). There are two types of closed cup testers: non equilibrial, such as Pensky Martens, where the vapours above the liquid are not in temperature equilibrium with the liquid, and equilibrial, such as Small Scale (commonly known as Setaflash), where the vapours are deemed to be in temperature equilibrium with the liquid. In both these types, the cups are sealed with a lid through which the ignition source can be introduced. Closed cup testers normally give lower values for the flash point than open cup (typically lower) and are a better approximation to the temperature at which the vapour pressure reaches the lower flammable limit. In addition to the Penskey Martens flash point testers, other non equilibrial testers include TAG and Abel, both of which are capable of cooling the sample below ambient for low flash point materials. The TAG flash point tester adheres to ASTM D56 and has no stirrer, while the Abel flash point testers adheres to IP 170 and ISO 13736 and has a stirring motor so the sample is stirred during testing. The flash point is an empirical measurement rather than a fundamental physical parameter. The measured value will vary with equipment and test protocol variations, including temperature ramp rate (in automated testers), time allowed for the sample to equilibrate, sample volume and whether the sample is stirred. Methods for determining the flash point of a liquid are specified in many standards. For example, testing by the Pensky Martens closed cup method is detailed in ASTM D93, IP34, ISO 2719, DIN 51758, JIS K2265 and AFNOR M07 019. Determination of flash point by the Small Scale closed cup method is detailed in ASTM D3828 and D3278, EN ISO 3679 and 3680, and IP 523 and 524. CEN/TR 15138 Guide to Flash Point Testing and ISO TR 29662 Guidance for Flash Point Testing cover the key aspects of flash point testing.

Мысалдар

Отынның жалындау нүктесі Өздігінен тұтану температурасы Этанол (70%) 16.6 °C (62 °F) 363 °C (685 °F) 215 °C (419 °F) 280 °C (536 °F) Дизель (2 D) >52 °C (126 °F) 210 °C (410 °F) Биодизель >130 °C (266 °F) Бензин (бензин) – жалынды тұтандыру қозғалтқышында қолданылатын отын. Отын ауамен жанғыш шекте араластырылады, қысылу арқылы қыздырылады және жалындау нүктесінен жоғары температураға дейін Бойль заңына сәйкес қыздырылып, содан кейін ұшқышпен тұтандырылады. Отынның тұтану нүктесі төмен болуы керек, бірақ ыстық жану камерасындағы қалдық жылудан туындаған алдын ала тұтануды болдырмау үшін өздігінен тұтану температурасы жоғары болуы керек. Дизель отынының жалындау нүктелері әртүрлі. Дизель, компрессиялық тұтандыру қозғалтқышында қолдануға жарамды. Ауа, отынның өздігінен тұтану температурасынан жоғары қызғанша қысылады, содан кейін отын-ауа қоспасы жанғыш шекте сақталып, жоғары қысыммен шашыратылады. Дизельді қозғалтқышта тұтандыру көзі болмайды (мысалы, бензин қозғалтқышындағы ұшқыштар), сондықтан дизель отынының жалындау нүктесі жоғары болуы мүмкін, бірақ өздігінен тұтану температурасы төмен болуы керек. Ұшақ отынының жалындау нүктелері отынның құрамына байланысты өзгереді. Jet A және Jet A-1 отындарының жалындау нүктелері, сатудағы керосинге жақын. Ал Jet B және JP-4 отындарының жалындау нүктелері аралығында болады.

Стандарттау

Заттардың тұтанғыш нүктелері 1938 жылы Т. Л. Эйнслидің "Sea Transport of Petroleum" (Capt. П. Янсен) атты еңбегінде сипатталған және анықталған стандартты сынау әдістеріне сәйкес өлшенеді. Сынау әдістемесі өлшеуді жүргізуге қажетті құрал-жабдықты, негізгі сынақ параметрлерін, оператордың немесе автоматтандырылған құралдың орындауы тиіс процедураны және сынау әдісінің дәлдігін анықтайды. Стандартты сынау әдістерін бірқатар ұлттық және халықаралық комитеттер мен ұйымдар жазып, реттейді. Басты үш орган – CEN / ISO бірлескен жұмыс тобы тұтанғыш нүктелер (JWG FP), ASTM D02.8B жанғыштық бөлімі және Энергия институтының TMS SC B 4 жанғыштық комиссиясы.