نقطة الوميض
نقطة الوميض لمادة ما هي أدنى درجة حرارة ينبعث عندها بخار كافٍ من السائل ليشتعل عند وجود مصدر اشتعال. [ 1 ] [ 2 ] وهي تختلف عن نقطة الاحتراق ، وهي أدنى درجة حرارة يستمر عندها البخار بالاشتعال بعد إزالة مصدر الاشتعال. تكون نقطة الاحتراق أعلى من نقطة الوميض، لأن معدل إنتاج البخار عند نقطة الوميض لا يكفي لاستمرار الاحتراق. [ 3 ] يُخلط أحيانًا بين نقطة الوميض ودرجة حرارة الاشتعال الذاتي ، وهي درجة الحرارة التي تُسبب الاشتعال التلقائي .
لا تعتمد نقطة الوميض ولا نقطة الاشتعال بشكل مباشر على درجة حرارة مصدر الاشتعال، ولكن درجة حرارة مصدر الاشتعال أعلى بكثير من نقطة الوميض أو نقطة الاشتعال، ويمكنها زيادة درجة حرارة الوقود فوق درجة الحرارة المحيطة المعتادة لتسهيل الاشتعال.
الوقود
نقطة الوميض هي خاصية وصفية تستخدم للتمييز بين أنواع الوقود القابلة للاشتعال ، مثل البنزين (المعروف أيضًا باسم البنزين)، وأنواع الوقود القابلة للاحتراق ، مثل الديزل .
كما يُستخدم هذا المقياس لتحديد مخاطر اشتعال الوقود. يُطلق على الوقود الذي تقل درجة وميضه عن 37.8 درجة مئوية (100.0 درجة فهرنهايت) اسم الوقود القابل للاشتعال، بينما يُطلق على الوقود الذي تزيد درجة وميضه عن هذه الدرجة اسم الوقود القابل للاحتراق. [ 4 ]
الآلية
لكل سائل ضغط بخاري محدد ، وهو دالة لدرجة حرارة السائل ويخضع لقانون بويل-ماريوت . مع ارتفاع درجة الحرارة، يزداد الضغط البخاري. ومع ازدياد الضغط البخاري، يزداد تركيز بخار السائل القابل للاشتعال أو الاحتراق في الهواء. لذا، تحدد درجة الحرارة تركيز بخار السائل القابل للاشتعال في الهواء. يلزم وجود تركيز معين من البخار القابل للاشتعال أو الاحتراق لاستمرار الاحتراق في الهواء، وهو ما يُعرف بالحد الأدنى للاشتعال ، ويختلف هذا التركيز باختلاف كل سائل قابل للاشتعال أو الاحتراق. نقطة الوميض هي أدنى درجة حرارة يتوفر عندها ما يكفي من البخار القابل للاشتعال لدعم الاحتراق عند تطبيق مصدر إشعال.
قياس
يوجد نوعان أساسيان لقياس نقطة الوميض: الكأس المفتوح والكأس المغلق . [ 5 ] في أجهزة الكأس المفتوح، توضع العينة في كأس مفتوح يُسخّن، ويُمرّر لهب فوق سطحها على فترات. تتغير نقطة الوميض المقاسة بتغير ارتفاع اللهب فوق سطح السائل، وعند ارتفاع كافٍ، تتطابق درجة حرارة نقطة الوميض المقاسة مع درجة حرارة الاشتعال . يُعدّ كأس كليفلاند المفتوح (COC) المثال الأشهر على ذلك . [ 6 ]
يوجد نوعان من أجهزة اختبار نقطة الوميض ذات الأكواب المغلقة: غير المتوازنة، مثل جهاز بنسكي-مارتنز، حيث لا تكون الأبخرة فوق السائل في حالة توازن حراري معه، والمتوازنة، مثل جهاز سمول سكيل (المعروف باسم سيتافلاش)، حيث تُعتبر الأبخرة في حالة توازن حراري مع السائل. في كلا النوعين، تُغلق الأكواب بغطاء يُمكن من خلاله إدخال مصدر الإشعال. تُعطي أجهزة اختبار نقطة الوميض ذات الأكواب المغلقة عادةً قيمًا أقل لنقطة الوميض مقارنةً بالأكواب المفتوحة (عادةً ما تكون أقل بمقدار 5-10 درجات مئوية أو 9-18 درجة فهرنهايت )، وهي تُعدّ تقريبًا أفضل لدرجة الحرارة التي يصل عندها ضغط البخار إلى الحد الأدنى للاشتعال . بالإضافة إلى أجهزة اختبار نقطة الوميض من نوع بنسكي-مارتنز، تشمل أجهزة الاختبار غير المتوازنة الأخرى جهازي TAG وAbel، وكلاهما قادر على تبريد العينة إلى ما دون درجة حرارة الغرفة للمواد ذات نقطة الوميض المنخفضة. يلتزم جهاز اختبار نقطة الوميض TAG بمعيار ASTM D56 ولا يحتوي على محرك تقليب، بينما يلتزم جهاز اختبار نقطة الوميض Abel بمعيار IP 170 و ISO 13736 ويحتوي على محرك تقليب بحيث يتم تقليب العينة أثناء الاختبار.
تُعدّ نقطة الوميض قياسًا تجريبيًا وليست معيارًا فيزيائيًا أساسيًا. وتختلف القيمة المقاسة باختلاف المعدات وبروتوكولات الاختبار، بما في ذلك معدل ارتفاع درجة الحرارة (في أجهزة الاختبار الآلية)، والوقت الممنوح للعينة للوصول إلى حالة التوازن، وحجم العينة، وما إذا كانت العينة تُحرّك أم لا.
تُحدد العديد من المعايير طرق تحديد نقطة الوميض للسوائل. فعلى سبيل المثال، يُفصّل اختبار نقطة الوميض باستخدام طريقة الكأس المغلقة لبنسكي-مارتنز في المعايير ASTM D93 وIP34 وISO 2719 وDIN 51758 وJIS K2265 وAFNOR M07-019. أما تحديد نقطة الوميض باستخدام طريقة الكأس المغلقة على نطاق صغير، فيُفصّل في المعايير ASTM D3828 وD3278 وEN ISO 3679 و3680 وIP 523 و524.
يغطي كل من دليل CEN/TR 15138 لاختبار نقطة الوميض ودليل ISO TR 29662 لاختبار نقطة الوميض الجوانب الرئيسية لاختبار نقطة الوميض.
في المختبرات الآلية الحديثة، يتزايد استخدام أجهزة قياس نقطة الوميض ذات الكأس المغلقة لتقليل حجم العينة وتعزيز السلامة في البيئات المغلقة. تتطلب طريقة قياس نقطة الوميض المعدلة ذات الكأس المغلقة باستمرار (MCCCFP)، الخاضعة لمعايير مثل ASTM D7094 و ISO 24966، كمية ضئيلة من العينة تصل إلى 2 مل، وتستغني عن مصدر الاشتعال المكشوف باستخدام حجرة غير مهواة مزودة بشرارة كهربائية مغلقة. [ 7 ] تُستخدم الأجهزة التي تعتمد على هذا البروتوكول، مثل سلسلة eralytics ERAFLASH، في المختبرات العسكرية المتنقلة ومرافق اختبار الوقود حيث تُشكل أجهزة اختبار Pensky-Martens التقليدية ذات الكأس المغلقة مخاطر مكانية أو مخاطر تتعلق بالأبخرة. [ 7 ] [ 8 ]
أمثلة
| وقود | نقطة الوميض | درجة حرارة الاشتعال الذاتي |
|---|---|---|
| الإيثانول (70٪) | 16.6 درجة مئوية (61.9 درجة فهرنهايت) [ 9 ] | 363 درجة مئوية (685 درجة فهرنهايت) [ 9 ] |
| وقود كولمان (الغاز الأبيض) | -4 درجة مئوية (25 درجة فهرنهايت) [ 10 ] | 215 درجة مئوية (419 درجة فهرنهايت) [ 10 ] |
| البنزين (الغاز) | -43 درجة مئوية (-45 درجة فهرنهايت) [ 11 ] | 280 درجة مئوية (536 درجة فهرنهايت) [ 12 ] |
| ديزل (2-D) | > 52 درجة مئوية (126 درجة فهرنهايت) [ 11 ] | 210 درجة مئوية (410 درجة فهرنهايت) [ 12 ] |
| وقود الطائرات النفاثة (A/A-1) | > 38 درجة مئوية (100 درجة فهرنهايت) | 210 درجة مئوية (410 درجة فهرنهايت) |
| الكيروسين | > 38 درجة مئوية (100 درجة فهرنهايت) | 210 درجة مئوية (410 درجة فهرنهايت) |
| زيت نباتي (كانولا) | 327 درجة مئوية (621 درجة فهرنهايت) | 424 درجة مئوية (795 درجة فهرنهايت) [ 13 ] |
| الديزل الحيوي | > 130 درجة مئوية (266 درجة فهرنهايت) | |
البنزين وقود يُستخدم في محركات الاحتراق الداخلي . يُخلط البنزين بالهواء ضمن حدود قابليته للاشتعال، ويُسخّن بالضغط، ويخضع لقانون بويل فوق درجة اشتعاله، ثم يُشعل بواسطة شمعة الإشعال . لكي يشتعل، يجب أن تكون درجة اشتعال البنزين منخفضة، ولكن لتجنب الاشتعال المبكر الناتج عن الحرارة المتبقية في غرفة الاحتراق الساخنة، يجب أن تكون درجة حرارة اشتعاله الذاتي عالية .
تتراوح درجة وميض وقود الديزل بين 52 و96 درجة مئوية (126 و205 درجة فهرنهايت) . يُعدّ الديزل مناسبًا للاستخدام في محركات الاحتراق بالضغط . يُضغط الهواء حتى يسخن فوق درجة حرارة الاشتعال الذاتي للوقود، ثم يُحقن على شكل رذاذ عالي الضغط، مما يحافظ على خليط الوقود والهواء ضمن حدود الاشتعال. لا يحتوي محرك الديزل على مصدر إشعال (مثل شمعات الإشعال في محرك البنزين)، لذا يمكن أن تكون درجة وميض وقود الديزل عالية، ولكن يجب أن تكون درجة حرارة اشتعاله الذاتي منخفضة.
تختلف درجة اشتعال وقود الطائرات النفاثة باختلاف تركيبه. تتراوح درجة اشتعال كل من وقود الطائرات النفاثة A ووقود الطائرات النفاثة A-1 بين 38 و66 درجة مئوية (100 و151 درجة فهرنهايت) ، وهي قريبة من درجة اشتعال الكيروسين المتوفر تجارياً. في المقابل، تتراوح درجة اشتعال كل من وقود الطائرات النفاثة B ووقود الطائرات النفاثة JP-4 بين -23 و-1 درجة مئوية (-9 و30 درجة فهرنهايت) .
التقييس
تُقاس نقاط الوميض للمواد وفقًا لطرق اختبار قياسية موصوفة ومحددة في منشور صدر عام 1938 من تأليف تي إل أينسلي من ساوث شيلدز بعنوان "النقل البحري للبترول" (الكابتن بي. جانسن). تحدد منهجية الاختبار الأجهزة اللازمة لإجراء القياس، ومعايير الاختبار الرئيسية، والإجراءات التي يجب على المشغل أو الجهاز الآلي اتباعها، ودقة طريقة الاختبار. تُصاغ طرق الاختبار القياسية وتُراقب من قبل عدد من اللجان والمنظمات الوطنية والدولية. الهيئات الرئيسية الثلاث هي: فريق العمل المشترك المعني بنقطة الوميض التابع للجنة الأوروبية للتوحيد القياسي (CEN) والمنظمة الدولية للتوحيد القياسي (ISO)، وقسم قابلية الاشتعال التابع لمعيار ASTM D02.8B، ولجنة قابلية الاشتعال التابعة لمعهد الطاقة TMS SC-B-4.
انظر أيضاً
مراجع
- ↑ "IEC 60079-10-1:2020" .
- ↑ "8.2 السوائل القابلة للاشتعال والاحتراق" . ehs.cornell.edu . تم الاطلاع عليه بتاريخ 22-06-2026 .
- ↑ النقل البحري للبترول، جانسن وهايز، أينسلي، ساوث شيلدز 1938
- ↑ "استخدام وتخزين السوائل القابلة للاشتعال والاحتراق | الصحة والسلامة البيئية | جامعة ولاية آيوا" . www.ehs.iastate.edu . تاريخ الاطلاع: 10 نوفمبر 2021 .
- ↑ جانسن وهيامز. ص 62
- ↑ "طريقة الاختبار القياسية لنقاط الوميض والاشتعال بواسطة جهاز اختبار الكأس المفتوح من كليفلاند" ، ASTM.org
- 1 2 ويلسون، آي. (2014). تقييم أداء نقطة الاشتعال (ملف PDF) (تقرير فني). أنظمة الوقود والمياه التكتيكية للجيش الأمريكي.
- ↑ ديسنيا، إي.؛ هارتونو، إس. بي. (2024). "تحسين عملية التحلل الحراري لنفايات البلاستيك المصنوعة من البولي بروبيلين والبولي إيثيلين لتصبح وقودًا نفطيًا بديلًا باستخدام محفز البنتونيت". وقائع مؤتمر E3S . 475 : 05006. doi : 10.1051/e3sconf/202447505006 .
- 1 2 "صحيفة بيانات سلامة المواد للإيثانول" (ملف PDF) . Nafaa.org . مؤرشف من الأصل في 17 يونيو 2019. تم الاطلاع عليه في 4 يناير 2014 .
- 1 2 "صحيفة بيانات سلامة المواد لوقود كولمان" (ملف PDF) . farnell.com/ . تم الاطلاع عليها في 3 نوفمبر 2019 .
- 1 2 "نقطة الاشتعال - الوقود" . Engineeringtoolbox.com . تم الاطلاع عليه في 4 يناير 2014 .
- 1 2 "الوقود والمواد الكيميائية - درجات حرارة الاشتعال الذاتي" . Engineeringtoolbox.com . تم الاطلاع عليه في 4 يناير 2014 .
- ↑ بودا-أورتينز، كريستينا. "الاشتعال الذاتي لزيوت الطهي" (ملف PDF) . Drum.lib.umd.edu .
- الاحتراق
- درجات حرارة العتبة