Температура воспламенения
Температура воспламенения — это наименьшая температура вещества, при которой в условиях специальных испытаний оно выделяет горючие пары или газы с такой скоростью, что после их зажигания внешним источником возникает устойчивое пламенное горение. Данный параметр является одной из ключевых характеристик пожарной опасности веществ и материалов, используемой для классификации производств, зданий и оборудования по взрывопожарной и пожарной опасности.
Физико-химическая сущность
Температура воспламенения отличается от температуры вспышки тем, что после прекращения действия внешнего источника зажигания горение вещества не прекращается, а продолжается самостоятельно. Для возникновения устойчивого горения необходимо, чтобы скорость выделения горючих паров была достаточной для поддержания пламени. При достижении температуры воспламенения концентрация паров над поверхностью жидкости или продукта термического разложения твёрдого тела становится равной нижнему концентрационному пределу воспламенения (НКПР) для данной смеси.
Процесс воспламенения включает три стадии:
- Образование горючей среды — нагрев вещества до температуры, при которой начинается интенсивное парообразование или пиролиз.
- Зажигание — кратковременное воздействие источника зажигания (искра, пламя, нагретое тело) на паровоздушную смесь.
- Распространение пламени — устойчивое горение, охватывающее всю поверхность вещества.
Если температура вещества ниже температуры воспламенения, после удаления источника зажигания горение прекращается (происходит только вспышка). Если температура равна или превышает температуру воспламенения, горение становится самоподдерживающимся.
Отличие от смежных понятий
В нормативной и технической документации различают три близких, но не тождественных параметра:
| Параметр | Определение | Характер горения |
|---|---|---|
| Температура вспышки | Наименьшая температура, при которой над поверхностью вещества образуются пары, способные вспыхивать от источника зажигания, но скорость их образования недостаточна для устойчивого горения | Кратковременная вспышка, горение прекращается |
| Температура воспламенения | Наименьшая температура, при которой вещество выделяет горючие пары с такой скоростью, что после зажигания возникает устойчивое пламенное горение | Устойчивое горение |
| Температура самовоспламенения | Наименьшая температура, при которой происходит резкое увеличение скорости экзотермических реакций, приводящее к возникновению пламенного горения без внешнего источника зажигания | Горение без внешнего источника |
Температура воспламенения всегда выше температуры вспышки, но ниже температуры самовоспламенения. Для большинства горючих жидкостей разница между температурой вспышки и температурой воспламенения составляет 5–30 °C, а для твёрдых веществ может достигать 50–100 °C.
Методы определения
В Российской Федерации определение температуры воспламенения регламентируется ГОСТ 12.1.044-89 «Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения». Испытания проводятся в специальных приборах — открытых или закрытых тиглях.
Для жидкостей
Испытание проводят в открытом тигле (например, аппарат ТВ-1) или закрытом тигле (аппарат Пенского-Мартенса, аппарат Бренкена). Жидкость нагревают с заданной скоростью, и через каждые 1–2 °C к поверхности подносят пламя горелки. Момент, когда после поднесения пламени возникает устойчивое горение, фиксируется как температура воспламенения. Для вязких жидкостей и нефтепродуктов применяют метод с использованием открытого тигля Кливленда.
Для твёрдых веществ
Твёрдые вещества (древесина, пластмассы, ткани) испытывают в камере с контролируемым нагревом. Образец помещают в печь, и через равные интервалы температуры к его поверхности подносят пламя. Устойчивое горение фиксируется визуально или по показаниям термопар. Для сыпучих материалов (пыль, опилки) используют метод пылевого облака.
Факторы, влияющие на температуру воспламенения
Значение температуры воспламенения зависит от ряда факторов:
- Химическая природа вещества — для углеводородов температура воспламенения возрастает с увеличением молекулярной массы и температуры кипения. Например, у бензина (смесь лёгких углеводородов) температура воспламенения составляет около −30 °C, у керосина — 28–55 °C, у дизельного топлива — 50–80 °C.
- Давление — повышение давления снижает температуру воспламенения, так как ускоряет испарение и облегчает образование горючей смеси.
- Концентрация кислорода — в атмосфере с повышенным содержанием кислорода температура воспламенения снижается.
- Дисперсность — для твёрдых веществ измельчение (увеличение удельной поверхности) снижает температуру воспламенения. Пыль многих металлов (алюминий, магний) воспламеняется при значительно более низких температурах, чем компактные образцы.
- Влажность — наличие влаги повышает температуру воспламенения, так как часть тепла тратится на испарение воды.
Значение в пожарной безопасности
Температура воспламенения является основой для классификации жидкостей по степени пожароопасности:
- Легковоспламеняющиеся жидкости (ЛВЖ) — жидкости с температурой воспламенения не выше 61 °C в открытом тигле или 66 °C в закрытом тигле (бензин, ацетон, спирты).
- Горючие жидкости (ГЖ) — жидкости с температурой воспламенения выше 61 °C (масла, мазут, глицерин).
В строительных нормах и правилах (СП 12.13130.2009) температура воспламенения используется для определения категорий помещений по взрывопожарной и пожарной опасности. Например, помещения, в которых обращаются жидкости с температурой воспламенения выше 28 °C, относятся к категории В1–В4 (пожароопасные), а с температурой воспламенения 28 °C и ниже — к категории А (взрывопожароопасные) при определённых условиях.
Примеры температур воспламенения
| Вещество | Температура воспламенения, °C |
|---|---|
| Бензин автомобильный | −30…−20 |
| Ацетон | −18 |
| Этанол | 13 |
| Керосин осветительный | 28–55 |
| Дизельное топливо | 50–80 |
| Нефть сырая | 20–60 |
| Масло трансформаторное | 135–150 |
| Мазут | 100–150 |
| Древесина сосны | 250–280 |
| Торф | 150–200 |
| Полиэтилен | 340–400 |
| Резина | 220–260 |
Применение в технике и промышленности
Знание температуры воспламенения необходимо при проектировании систем вентиляции, пожаротушения, аварийной защиты. В химической и нефтеперерабатывающей промышленности этот параметр учитывается при выборе режимов нагрева, хранения и транспортировки горючих веществ. Для масел и смазок температура воспламенения является показателем их термической стабильности и безопасности при эксплуатации в условиях высоких температур.
В двигателях внутреннего сгорания температура воспламенения топлива влияет на процесс сгорания: топлива с низкой температурой воспламенения (бензин) требуют системы принудительного зажигания, а с высокой (дизельное топливо) — воспламеняются от сжатия.
Интересные факты
- Температура воспламенения некоторых веществ может быть ниже 0 °C, что делает их крайне опасными при работе в зимних условиях. Например, диэтиловый эфир воспламеняется при −45 °C.
- Для одного и того же вещества температура воспламенения, определённая в открытом и закрытом тигле, может различаться на 5–10 °C. В закрытом тигле пары накапливаются быстрее, поэтому температура воспламенения обычно ниже.
- Пыль некоторых металлов (алюминий, цирконий, титан) имеет температуру воспламенения ниже 100 °C, что требует особых мер предосторожности при их обработке.
Источники
- ГОСТ 12.1.044-89 «Система стандартов безопасности труда. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения».
- СП 12.13130.2009 «Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности».
- Баратов А. Н., Корольченко А. Я. «Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения» — М.: Химия, 1990.
- Корольченко А. Я. «Пожарная опасность веществ и материалов» — М.: Пожнаука, 2004.
- Химическая энциклопедия / Под ред. И. Л. Кнунянца — М.: Советская энциклопедия, 1988.
BFOmetr — база данных и аналитика по компаниям России.
На главную BFOmetr →