(Trang 34)
MỤC TIÊU
- Nêu được khái niệm về điểm chớp cháy.
- Trình bày được việc sử dụng điểm chớp cháy để phân biệt chất lỏng dễ cháy và có thể gây cháy.
- Trình bày được khái niệm nhiệt độ ngọn lửa và nhiệt độ tự bốc cháy.
| Tại các trạm bán xăng dầu, yêu cầu về an toàn cháy, nổ được đặt lên hàng đầu. Khi vào đổ xăng, chúng ta phải tuân thủ các biện pháp an toàn như tắt máy, không bật lửa vì xăng là chất lỏng dễ bay hơi và bắt lửa ngay ở nhiệt độ thường. Vậy, những loại nhiệt độ giới hạn nào được sử dụng để cảnh báo nguy cơ cháy, nổ của một chất lỏng cháy dễ bay hơi? |
Hình biển báo cấm lửa |
I. ĐIỂM CHỚP CHÁY
Điểm chớp cháy (flash point), hay nhiệt độ chớp cháy, là một thông số quan trọng đánh giá khả năng gây cháy của vật liệu. Đây là tiêu chí đánh giá khả năng gây cháy của chất lỏng dễ cháy trong không khí, từ đó đánh giá sự an toàn, nguy cơ hoả hoạn của từng nhiên liệu.
1. Khái niệm
Điểm chớp cháy của chất cháy là nhiệt độ thấp nhất ở áp suất khí quyền mà chất cháy bị đốt nóng tới mức tạo ra lượng hơi đủ lớn đề bốc cháy trong không khí khi gặp nguồn lửa.
Khi nhiệt độ tăng, áp suất hơi của nhiên liệu tăng. Tại điềm chớp cháy, ngọn lửa bùng lên rồi tắt ngay vì hơi nhiên liệu tạo ra chưa đủ để duy trì sự cháy. Khái niệm điềm chớp cháy thường dùng cho các chất cháy là chất lỏng dễ bay hơi và dễ cháy.
Điểm chớp cháy của một số chất cháy là nhiên liệu được liệt kê ở Bảng 6.1.
Bảng 6.1. Điểm chóp cháy của một số nhiên liệu(*)
| Nhiên liệu | Điểm chớp cháy (°C) | Nhiên liệu | Điểm chớp cháy (°C) |
| Propane | -105 | Ethylene glycol | 111 |
| Pentane | -49 | Diethyl ether | -45 |
| Hexane | -22 | Acetaldehyde | -39 |
| Benzene | -11 | Acetone | -20 |
| Nitrobenzene | 88 | Formic acid | 50 |
| Ethanol | 13 | Stearic acid | 196 |
| Methanol | 11 | Triethylamine | -7 |
(*) Nguồn: John B. Durkee. (2008). Developments in Surface Contamination and Cleaning. William Andrew.
(Trang 35)
2. Đặc điểm
Điểm chớp cháy là một yếu tố để đánh giá nguy cơ về hoá hoán của vật liệu. Điểm chớp cháy được sử dụng để phân biệt chất lỏng dễ cháy với chất lỏng có thể gây cháy. Chất lỏng dễ cháy có điểm chớp cháy nhỏ hơn 37,8 °C gọi là chất lỏng dễ cháy, chất lỏng có điểm chớp cháy lớn hơn 37,8 °C gọi là chất lỏng có thể gây cháy.
Điểm chớp cháy giúp nhận biết sự có mặt của các vật liệu dễ bay hơi và dễ bốc cháy có lẫn trong các loại vật liệu ít bay hơi hoặc không dễ bắt cháy. Vi dụ: Một mẫu dầu diesel có điềm chớp cháy thấp bất thường có thề do chứa tạp chất là xăng.
| ? 1. a) Hãy phân loại các chất lỏng trong Bảng 6.1 thành hai loại: chất lỏng dễ cháy và loại chất lỏng có thể gây cháy. b) Tại sao không phải tất cả các chất lỏng đều có điểm chớp cháy? 2. Tại sao nghiệm cấm lửa tại các trạm xăng, biết điểm chớp cháy của octane, chất có nhiều trong xăng là 14 °C. 3. Khi sử dụng cồn để đốt, nếu không cẩn thận có thể bị bỏng cồn. a) Những đặc điểm nào sau đây tiềm ẩn nguy cơ gây bỏng cồn: cồn dễ bay hơi, hơi cồn dễ bắt lửa, phản ứng toả nhiệt mạnh, nhiệt độ ngọn lửa cao? b) Nêu các biện pháp đảm bảo an toàn khi dùng cồn để đốt. |
II. NHIỆT ĐỘ NGỌN LỬA
1. Khái niệm
Nhiệt độ ngọn lửa (flame temperature) là nhiệt độ cao nhất tạo ra bởi phản ứng đốt cháy chất cháy ở áp suất khí quyển.
Nhiệt độ ngọn lửa thường được xác định bằng lí thuyết trong điều kiện thực hiện phản ứng đốt cháy chất cháy ở áp suất khí quyển và hệ phản ứng không trao đổi nhiệt với môi trường.
2. Đặc điểm
Nhiệt độ ngọn lửa phản ánh mức độ toả nhiệt của phản ứng đốt cháy. Với chất cháy là nhiên liệu, phản ứng đốt cháy thường kèm theo toả nhiệt mạnh, đồng thời tạo ra nhiệt độ ngọn lửa cao đáp ứng được các yêu cầu thực hiện trong sản xuất, đời sống. Tuy nhiên, trong các sự cố hoả hoạn, nhiệt độ ngọn lửa cao tiềm ẩn nguy cơ bùng phát đám cháy mạnh và gây ra thiệt hại lớn về người và tài sản.
Ví dụ: Nhiệt độ ngọn lửa theo lí thuyết ethyl alcohol đạt tới 2 082 °C.
Hình 6.1. Đèn cồn dùng trong phòng thí nghiệm có nhiệt độ ngọn lửa cao.
(Trang 36)
Bảng 6.2. Nhiệt độ ngọn lửa của một số nhiên liệu trong không khí ở áp suất 1 atm(*)
| Nhiên liệu | Nhiệt độ ngọn lửa, K | Nhiên liệu | Nhiệt độ ngọn lửa, K |
| Carbon monoxide | 2400 | Acetylene | 2600 |
| Hydrogen | 2400 | Propane | 2260 |
| Methane | 2220 | Benzene | 2370 |
| Than đá | 2200 | Dầu đốt | 2300 |
Nhiệt độ ngọn lửa khi đốt cháy nhiên liệu trong oxygen tinh khiết cao hơn khi đốt cháy trong không khí. Ví dụ: đèn xì oxygen-acetylene dùng hàn cắt kim loại do tạo ra nhiệt độ ngọn lửa đạt 3 410 K
| EM CÓ BIẾT | |
| Xác định điểm chớp cháy theo Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7498:2005 Đồ mẫu nhiên liệu vào cốc thử sao cho đỉnh tâm mẫu nằm đúng vào vạch dấu, đặt cốc thử vào giữa tâm bếp đun. Với thiết bị thủ công, ban đầu điều chinh tốc độ gia nhiệt sao cho nhiệt độ hiển thị trên dụng cụ đo từ 14 °C/phút đến 17 °C/phút. Khi nhiệt độ của mẫu thử đạt đến nhiệt độ thấp hơn điểm chớp cháy dự kiến khoảng 56 °C, điều chinh tốc độ gia nhiệt để đạt 5 °C/phút đến 6 °C/phút trong khoảng 28 °C cuối cùng trước khi đến điểm chớp cháy. Đốt ngọn lửa thử bằng khí thiên nhiên (methane) hoặc gas đóng chai (butane, propane) và điều chinh đề ngọn lửa có đường kính từ 3,2 mm đến 4,8 mm. Ngọn lửa thử được đưa ngang qua cốc tại các khoảng thời gian xác định. Điểm chớp cháy là nhiệt độ thấp nhất của nhiên liệu, tại đó khi đưa ngọn lửa thử vào làm cho pha hơi của mẫu bùng cháy. |
Hình 6.2. Thiết bị cốc hở Cleveland |
| ? 4. a) Tại sao phản ứng đốt cháy các nhiên liệu thường có nhiệt độ ngọn lửa cao? Điều này có ý nghĩa gì trong đời sống và sản xuất? b) Tại sao nhiệt độ ngọn lửa khi đốt cháy một chất trong oxygen tinh khiết cao hơn khi đốt cháy trong không khí? |
(*) Nguồn: F.A. Williams, Encyclopedia of Physical Science and Technology (Third Edition), 2003.
(Trang 37)
III. NHIỆT ĐỘ TỰ BỐC CHÁY
1. Khái niệm
Nhiệt độ tự bốc cháy (autoignition temperature) là nhiệt độ thấp nhất ở áp suất khí quyển, tại đó chất cháy tự bốc cháy mà không cần tiếp xúc với nguồn lửa.
Bảng 6.3. Nhiệt độ tự bốc cháy của một số chất(*)
| Nhiên liệu | Nhiệt độ tự bốc cháy (°C) | Nhiên liệu | Nhiệt độ tự bốc cháy (°C) |
| Carbon monoxide | 605 | Propane | 470 |
| Hydrogen | 560 | Pentane | 285 |
| Methane | 610 | Octane | 210 |
| Ethane | 525 | Benzene | 555 |
2. Đặc điểm
Nhiệt độ tự bốc cháy càng thấp thì khả năng gây cháy, nổ càng cao. Do vậy, khi bảo quản cần để bình chứa chất cháy xa nguồn truyền nhiệt, kho chứa thông thoáng, khi vận chuyển cần tránh va đập, cọ xát.
| ? 5. Một số vụ nổ xe bồn chở xăng, dầu xảy ra khi thợ sửa chữa đang hàn xì nắp bồn. a) Hãy chỉ ra 3 yếu tố gây nổ dù bồn đã được tháo hết nhiên liệu lỏng. b) Nêu trong quá trình hàn xì, nắp bồn vận động thì vỏ bồn gặp hơi hỗn hợp hơi trong bồn đã đạt điểm chớp cháy hay đã đạt nhiệt độ tự bốc cháy? |
| EM ĐÃ HỌC
|
| EM CÓ THỂ
|
(*) Nguồn: M. Huth, A. Helios. (2013). Fuel flexibility in gas turbine systems: impact on burner design and performance. Woodhead Publishing.
