Wpływ temperatury na ciśnienie wybuchu mieszanin izooktanu i izomerów alkoholu butylowego

Marcin Grabarczyk , Andrzej Teodorczyk

Abstract

Purpose: The main aim of the following paper is to present results from experiments regarding the influence of temperature on selected explosion parameters such as explosion pressure Pex and maximum explosion pressure Pmax. Morover literature was reviewed on the parameters mentioned above along with two additional parameters, ie. rate of the explosion pressure rise (dp/dt)ex and maximum rate of explosion pressure rise (dp/dt)max. Project and methods: The tests were performed using an apparatus, which was build according to the guidelines defined in PN-EN 15967. The test vessel was a 20 L spherical chamber equipped with additional systems for various purposes, including: fuel-air mixture preparation system, data acquisition system, security system and temperature stabilization system. Ignition source was placed in geometric center of the vessel and carried out by a current passing through a section of a straight fuse wire that was placed between two metal rods. The released energy was to be between 10 to 20 J, because this energy range does not substantially affect the value of the determined parameters. The mixtures were prepared according to the method of partial pressures explained in the paper. Initial pressure of flammable mixtures before applying the ignition source was ambient. Results: The paper contains the results of experiments regarding the maximum explosion pressure Pmax versus temperature and pressure explosion Pex versus temperature and fuel-air equivalence ratio (Φ), which is reciprocal of air-fuel equivalence ratio (λ). Tested substances were flammable liquids: n-butanol, sec-butanol and isooctane. Measurements were performed for their single-constituent mixtures with air and for their blends(binary mixtures) also with air. The collected results were preliminary assessed and analyzed. Each test was repeated from 3 to 5 times. Conclusions: The obtained experiment results indicate a number of common features including the following: decrease of Pmax value together with the increase of temperature; the presence of Pmax value for the mixtures with a concentration close to the stoichiometric one of fuel-rich mixtures (1 < Φ < 1,5); convergance of Pex trends towards the lower flammability limit (Φ < 1); the presence of a wider range of explosiveness, but a lower number of parameters of explosion pressure of fuel-rich mixtures (Φ > 1); no symmetry between the trend of mixtures fuel-rich mixtures (Φ> 1) and fuel-lean mixtures (Φ <1)
Author Marcin Grabarczyk ITC
Marcin Grabarczyk,,
- The Institute of Heat Engineering
, Andrzej Teodorczyk ITC
Andrzej Teodorczyk,,
- The Institute of Heat Engineering
Journal seriesBezpieczeństwo i Technika Pożarnicza, ISSN 1895-8443
Issue year2016
Vol42
No2
Pages65-79
Publication size in sheets0.7
Keywords in Polishparametry wybuchowości, maksymalne ciśnie
Keywords in Englishexplosion parameters, maximum pressure of explosion, maximum rate of explosion pressure rise
Abstract in PolishCel: Celem artykułu jest przedstawienie wyników przeprowadzonych prac eksperymentalnych dotyczących wpływu temperatury na wybrane parametry wybuchowości, tj. ciśnienie wybuchu Pex oraz maksymalne ciśnienie wybuchu Pmax. Dodatkowo dokonany został przegląd literatury na temat wyżej wymienionych oraz dwóch dodatkowych parametrów tj. szybkości narastania ciśnienia wybuchu (dp/dt)ex oraz maksymalnej szybkości narastania ciśnienia wybuchu (dp/dt)max. Projekt i metody: Badania wykonano przy użyciu aparatury, której budowa jest zgodna z wytycznymi normy PN-EN 15967. Zbiornik badawczy stanowiła sferyczna komora o objętości 20 l, doposażona w dodatkowe układy o różnym przeznaczeniu, m.in. układ przygotowania mieszaniny paliwowo-powietrznej, układ akwizycji danych, układ bezpieczeństwa oraz układ stabilizacji temperatury. Źródło zapłonu umieszczone było w geometrycznym środku zbiornika badawczego i realizowane poprzez przepływ prądu przez prosty odcinek drutu topikowego włączonego między dwa metalowe pręty tak, aby wyzwalana energia mieściła się w zakresie od 10 do 20 J, ponieważ energia z tego zakresu nie wpływa w znaczący sposób na wielkości oznaczanych parametrów. Mieszaniny przygotowywano w oparciu o metodę ciśnień cząstkowych, która została omówiona w artykule. Ciśnienie początkowe badanych mieszanin palnych przed przyłożeniem źródła zapłonu było równe atmosferycznemu. Wyniki: W artykule zawarto wyniki prac eksperymentalnych z oznaczania parametrów maksymalnego ciśnienia wybuchu Pmax w funkcji temperatury oraz ciśnienia wybuchu Pexw funkcji temperatury oraz współczynnika ekwiwalencji (Φ), który jest odwrotnością współczynnika nadmiaru powietrza (λ). Badanymi substancjami były pary cieczy palnych, w tym: n-butanolu, sec-butanolu oraz izooktanu. Pomiary przeprowadzono zarówno dla ich samodzielnego występowania w atmosferze powietrznej oraz dla ich mieszanin binarnych (tj. dwuskładnikowych). Zebrane wyniki poddano ocenie oraz analizie. Każdy pomiar powtarzano od 3 do 5 razy. Wnioski: Otrzymane wyniki prac eksperymentalnych wykazują kilka wspólnych cech, w tym: obniżanie się wielkości Pmax wraz ze wzrostem temperatury; występowanie wielkości Pmax dla mieszanin o stężeniu bliskim stechiometrycznemu po stronie mieszanin bogatych w paliwo (1 < Φ < 1,5); zbieganie się trendów Pex w kierunku dolnej granicy palności (Φ < 1); występowanie szerszego zakresu wybuchowości, lecz niższych wielkości parametrów ciśnienia wybuchu po stronie mieszanin bogatych w paliwo (Φ > 1); brak symetrii trendu pomiędzy mieszaninami bogatymi (Φ > 1) a ubogimi (Φ < 1) w paliwo.
DOIDOI:10.12845/bitp.42.2.2016.6
URL http://bitp.cnbop.pl/wp-content/uploads/2016/01/CN-BOPP-Vol.-42-Issue-2-art.6.pdf
Languagepl polski
Score (nominal)13
ScoreMinisterial score = 13.0, 28-11-2017, ArticleFromJournal
Ministerial score (2013-2016) = 13.0, 28-11-2017, ArticleFromJournal
Citation count*0
Cite
Share Share



* presented citation count is obtained through Internet information analysis and it is close to the number calculated by the Publish or Perish system.
Back