Experimental and Numerical study on flash point for selected liquid fuel blends Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

D01:10.12845/bitp.31.3.2013.10

dr inz. Rafal POROWSKI1

mgr inz. Wojciech RUDY2

prof. dr hab. inz. Andrzej TEODORCZYK2

Przyj^ty/Accepted: 08.04.2013; Zrecenzowany/Reviewed: 11.09.2013; Opublikowany/Published: 30.09.2013

BADANIA DOSWIADCZALNE I NUMERYCZNE TEMPERATURY ZAPLONU WYBRANYCH MIESZANIN CIECZY PALNYCH

Experimental and Numerical Study on Flash Point for Selected Liquid Fuel Blends

Streszczenie

Artykul zawiera rezultaty badan doswiadczalnych oraz obliczenia numeryczne wyznaczenia wartosci temperatury zaplonu {flashpoint) dla wybranych mieszanin cieczy palnych. Badania doswiadczalne przeprowadzono w standardowym urz^dzeniu badawczym firmy Walter Herzog GmbH, typ HFP-339, dzialaj^cy w oparciu o metod? Pensky-Martens [5]. Badania numeryczne zrealizowano w opracowanym przez autorów kodzie numerycznym przy wykorzystaniu MS Excell i Visual Basic, z wykorzystaniem modeli dla mieszanin idealnych i nieidealnych. Wykonano równiez analiz? porównawcz^ uzyskanych wyników.

Summary

This paper presents results on the experimental and numerical study on flash point for selected liquid fuel blends. The experimental part was done with the use of testing apparatus from Walter Herzog GmbH, type HFP-339 for Pensky-Martens methodology. The numerical study was conducted by our home-made software using MS Excell and Visual Basic scripts for ideal and non-ideal mixtures. As a conclusion the analysis ofboth experimental and numerical results was reported.

Slowa kluczowe: temperatura zaplonu, ciecze palne, spalanie cieczy, wybuchowosc; Keywords: flash point, flammable liquids, combustion ofliquids, explosibility; Typ artykulu: oryginalny artykul naukowy; Type of article: original scientific article;

1. Wstfp

Odkrycie ropy naftowej oraz narastaj^ce w XIX wieku wykorzystywanie do oswietlenia i ogrzewa-nia palnych destylatów w miejsce tluszczów roslin-nych i zwierz?cych doprowadzilo do wyst?powania duzej ilosci wybuchów oraz pozarów zwi^zanych z niewlasciwym stosowaniem tych substancji [1]. Z uwagi na bezpieczenstwo transportu i magazyno-wania substancji palnych parametry wybuchowosci takiejak granice wybuchowosci, minimalna energia zaplonu, czy minimalna temperatura zaplonu s^ od

1 Zespól Laboratoriów Procesów Spalania i Wybuchowosci Centrum Naukowo-Badawcze Ochrony Przeciwpo-zarowej Panstwowy Instytut Badawczy, ul. Nadwislan-ska 213, 05-420 Józefów, Polska; [email protected] / Combustion Processes and Explosion Laboratory at Scientific and Research Centre for Fire Protection - National Research Institute, Poland;

2 Instytut Techniki Cieplnej, Wydzial Mechaniczny Ener-getyki i Lotnictwa, Politechnika Warszawska, ul. Nowo-wiejska 21/25, 00-665 Warszawa, Polska/ Institute of Heat Engineering, Warsaw University of Technology, Poland;

wielu lat badane przez instytuty badawcze na calym swiecie, a takze stosowanejako kryteria bezpieczen-stwa w kartach charakterystyk cieklych paliw samo-chodowych oraz lotniczych. Obowi^zek posiadania przez producentów i dystrybutorów kart charakterystyk substancji niebezpiecznych dla paliw samo-chodowych i lotniczych zapewnia odbiorcom tych paliw wiedz? o potencjalnych zagrozeniach poza-rowo-wybuchowych, a takze ulatwia proces projek-towania i doboru technicznych systemów zabezpie-czen zwi^zanych z transportem oraz magazynowa-niem tych paliw. Brak wiedzy na ten temat zwi?ksza ryzyko wyst^pienia zdarzen niepoz^danych, niejed-nokrotnie o katastroficznych skutkach, tj. pozarów, czy wybuchów, do których moze dojsc podczas nie-wlasciwego magazynowania, uzytkowania, czy tez transportu tych paliw.

Glównym zagrozeniem zwi^zanym z magazy-nowaniem i transportem cieczy palnych jest mozli-wosc ich odparowania i tym samym powstanie at-mosfery wybuchowej w postaci par cieczy z powie-trzem, w st?zeniu pomi?dzy doln^_ a górn^ granice

D01:10.12845/bitp.31.3.2013.10

wybuchowosci [2]. Jednym z parametrów wybu-chowosci, którego wartosci z uwagi na bezpieczen-stwo transportu standardowo podawane s^ w kartach charakterystyk dla paliw cieklych,jest tzw. flash point, tj. temperatura zaplonu. Parametr ten de-finiuje siç jako minimaln^ temperatur? cieczy, w której tworzy siç atmosfera wybuchowa par cieczy z powietrzem, w poblizu powierzchni cieczy lub wewn^trz urz^dzenia badawczego (w zaleznosci od stanowiska badawczego) [3].

2. Badania doswiadczalne

Badania doswiadczalne okreslenia temperatury zaplonu (inaczej flash point) przeprowadzono w standar-dowym urz^dzeniu badawczym firmy Walter Herzog GmbH, typ HFP 339, dzialaj\cy w oparciu o metodç Pensky-Martens, tj. metodç ZT [5]. Badania polegaly na umieszczeniu badanej próbki w tyglu do okreslone-go norm^ znaku. Próbka w tyglu byla nastçpnie pod-grzewana ze stal^ prçdkosci^ przy ci^glym mieszaniu. W regularnych odstçpach czasu do tygla wkladany byl niewielki plomien gazowy lub elektryczny zaplonnik, przyjednoczesnym przerwaniu procesu mieszania. Na Ryc. 1 przedstawiono stanowisko badawcze do pomia-rów parametru flash point wraz z opisem poszczegól-nych elementów skladowych stanowiska.

Blok grzejny z tyglem s^ umieszczone w dol-nej czçsci urz^dzenia. Tygiel wraz z pokryw^jest zgodny z wymaganiami znormalizowanych metod badawczych. Do obudowy urz^dzenia jest przymo-

cowany pojemnik na tygiel. Terminate elektryczne i gniazda pol^czeniowe urz^dzen peryferyjnych (np. drukarka) znajduR si? z tylu urz^dzenia badawczego. W urz^dzeniu badawczym zastosowano zaplonnik elektryczny. Zaplonjest rejestrowany termicznie poprzez czujnik zaplonu.

Najnizsza temperatura, w której przylozenie zró-dla zaplonu spowoduje zaplon par badanej cieczy i szerzenie si? plomienia ponad powierzchni^ cieczy, rejestrowana jest przez urz^dzenie jako temperatura zaplonu pod cisnieniem atmosferycznym otoczenia, czyli wartosc parametru flash point. Temperatur? t? koryguje si? na normalne cisnienie atmosferyczne, stosuj^c odpowiednie równanie.

Badania doswiadczalne przeprowadzono w tem-peraturze otoczenia oraz przy cisnieniu atmosferycznym. Badania przeprowadzono dla mieszanin nast?-puj^cych cieczy palnych:

• 1-butanol + alkohol metylowy (50% / 50%),

• 2-butanol + alkohol etylowy (50% / 50%),

• heptan + 1-butanol (50% / 50%),

• heptan + 2-butanol (50% / 50%).

W Tabeli 1 przedstawiono zebrane dane literaturowe [3], aw Tabeli 2 wyniki badan dla temperatur zaplonu cieczy palnych i ich mieszanin.

Przeprowadzone badania doswiadczalne wska-zuj^na fakt, ze mieszaniny cieczy palnych zawiera-j^ce ciecze o ujemnych wartosciach parametru flash point drastycznie obnizaj^ wartosc tego parametru dla calej mieszaniny.

Wyswietlacz - monitor

Klawiatura - keyboard Zawor regulacyjny gazu - gas control valve

Uchwyt mieszadla, termopary, termometr, zaplonnik - mixer holder, thermocouple, termometer, ignitor

Zl^cze zaplonnika gazowego - gas ignitor connector

Zl^cze zaplonnika elektrycznego

- electrical ignitor connector

Blok grzejny z tyglem

- heating block with crucible

Alternatywne mocowanie dla pojemni-ka do przechowywania tygla -Alternative shield for crucible vessel

Wl^cznik zasilania

- power supply switch

Elektryczne sprz^glo mieszadla - electrical clutch for mixer

Termometr probki

- termometer

Czujnik cisnienia powietrza

- air pressure gauge

Termopara - thermocouple

Uchwyt pojemnika na tygiel

- shield for crucible vessel

Pojemnik na tygiel

- crucible vessel

Blokada tygla

- crucible interlocking

Zaplonnik elektryczny - electrical ignitor

Ryc. 1. Stanowisko badawcze HFP 339 firmy Walter Herzog GmbH wraz z poszczegölnymi elementami skladowymi Fig. 1. Experimental set-up ofHFP 339 by Walter Herzog GmbH including apparatus components

D01:10.12845/bitp.31.3.2013.10

Tabela 1.

Literaturowe wartosci temperatury zaplonu dla czystych cieczy palnych [3]

Table 1.

Literature flash point data for pure flammable liquids [3]

Ciecz palna Flammable liquid Literaturowa wartosc flash point [°C] Literature value offlash point [oC]

heptan -4

1-butanol 36

2-butanol 20

alkohol metylowy 11

alkohol etylowy 11-12

Tabela 2. Eksperymentalne wartosci temperatury zaplonu dla badanych mieszanin cieczy palnych Table 2. Experimental results on flash points for tested liquid fuel blends

Mieszanina cieczy palnych Flammable liquid mixture Doswiadczalna wartosc flash point [oC] Experimental value offlash point [oC]

1-butanol + metanol (50% / 50%) 20,1

2-butanol + etanol (50% / 50%) 15,3

heptan + 1-butanol (50% / 50%) 5,1

heptan + 2-butanol (50% / 50%) 3,8

3. Obliczenia numeryczne

3.1. Podstawy teoretyczne

W dalszej czçsci artykulu opisano opracowany program obliczeniowy do szacowania temperatury zaplonu mieszanin dwuskladnikowych, oraz przy-blizenie podstaw teoretycznych, na ktorych opiera-siç obliczenia. Autorzy dokonali rowniez analizy opisanych w tej czçsci artykulu modeli numerycz-nych, co bylo przedmiotem wczesniejszej publikacji [6]. Niemniejjednak, ze wzglçdu na potrzebç zacho-wania ukladu logicznego tego artykulu, wspomniane wyzej modele zostan^ tu ponownie przedstawione.

Rownanie Le Chateliera dla mieszanin wyraza siç poprzez zaleznosc [3]:

-v y I

'-S

LFL.

(1)

gdzie, y, - udzial molowy skladnika i w mieszani-nie w fazie gazowej, LFL- dolna granica palnosci

dla czystego skladnika i w powietrzu wyrazonajako udzial molowy w mieszaninie z powietrzem.

Rownanie Le Chateliera dla mieszaniny dwu-skladnikowej przyjmie postac [7]:

(2)

Dolne granice palnosci dla poszczegolnych skladnikow mozna wyrazic röwniezjako stosu-nek prçznosci pary nasyconej skladnika i w tem-peraturze zaplonu 1 ? ' oraz cisnienia otoczenia

P[ 3,8]:

LFL,

Ufp

(3)

Zakladaj^c, ze ciecz ijej pary s^w stanie rowno-wagi, wartosc udzialu molowego skladnika i w fazie gazowej mozna obliczyc z rownania rownowagi para-ciecz (ang. vapour-liquid equilibrium - VLE) dla tej samej temperatury Ti cisnienia P [3]:

yi-^t-P

xi'r Yi~ fi (i=1,2,...,N) (4)

gdzie, x, - udzial molowy skladnika i w mieszaninie w fazie cieklej, - wskaznik lotnosci,f - lotnosc skladnika cieklego, y, - wspolczynnik aktywnosci skladnika i w fazie cieklej.

Dla niskich cisnien mozna zalozyc, ze faza ga-zowa zachowuje siç jak gaz doskonaly, przez co wskaznik lotnosci &. moze byc zredukowany do jednosci. Natomiast lotnosc skladnika cieklego f moze byc uproszczona do wartosci cisnienia nasy-cenia tego skladnika Psat [9]:

j \ m. p f '

(5)

Stosuj^c powyzsze zalozenia, rownanie rowno wagowe para-ciecz przybierze postac:

(6)

Przeksztalcaj^c rownanie (6) otrzymamy wzor na udzial molowy skladnika i w fazie gazowej:

yi -

M n-P,

sar

(7)

Otrzyman^wartoscyi (7) oraz LFL, (3) wstawia-my do rownania Le Chateliera (1), otrzymuj^c zaleznosc dla mieszaniny dwuskladnikowej:

Z Vi _ y. LFL. ~ LFL.

yi

LFL, ¿FLT LFLt

1 L/p

v . y p" X ' I 1

nsal

(8) 105

D01:10.12845/bitp.31.3.2013.10

Zmiany cisnienia nasycenia poszczególnych skladników * wraz z temperature moze bye oszacowane przez równanie Antoine'a [3, 10]:

logP?™ =¿i - 1

f*t T + c

(9)

gdzie: A., B., C ,, - stale empiryczne, T - temperatura [K] ' ' '

Innym, bardziej dokladnym modelem opisujy-cym zmian? cisnienia nasycenia danego skladnika jest równanie Wagnera [3]:

gdzie: x = 1 - T , T - temperatura zredukowana równa JV = , TC - temperatura krytyczna, a, b, c, d - stale

1 ¡7

empiryczne.

Powyzsze równanie daje wyniki z dokladnosciy, do 0,5% w stosunku do wyników badañ ekspery-mentalnych día Tr r {0,F; i> [3].

Wspólczynnik aktywnosci y. moze byc szaco-wany przez rózne równania [3]. Obecnie istniejy, 4 glówne modele (w nawiasach podano grupy sub-stancji modelowane z najwi?kszy,dokladnosciy) [3]:

• równanie Margulesa,

• równanie Wilsona (alkohole, fenole, w?glowodo-ry alifatyczne),

• równanie NRTL (wodne roztwory organiczne),

• równanie UNIQUAC (w?glowodory, ketony, es-try, woda, aminy, alkohole).

Dla tzw. roztworów idealnych tzn. takich, któ-re spelniajy, prawo Raoulta w calym zakresie skla-du, od czystego skladnika 1 do czystego skladnika 2, wartosci wspólczynników aktywnosci y. wynoszy, 1, przez co równanie Le Chatelier zredukuje si? do po-staci [11]:

pídí

x. ■ P¡a

MÍfif

(11)

co w polyczeniu z równaniem Antoine'a (10) lub Wagnera (11) daje relatywnie prosty obliczeniowo model. White i in. [3] porównali powyzszy model z danymi eksperymentalnymi uzyskanymi metody, Pensky-Martens zgodnie z normy,PN-EN ISO 2719 [5]. Przebadane mieszaniny to mieszaniny paliw lot-niczych JP-4/JP-8 oraz JP-8/JP-5.

Niestety nie wszystkie roztwory sy, idealne. Cz?sc z nich zachowuje si? „prawie idealnie", przez

co powyzszy model moze byc stosowany w pewnym zakresie, a cz?sc wykazuje calkiem odmienne za-chowanie w zaleznosci od st?zenia poszczególnych skladników. Istniejyrówniez roztwory, których temperatura zaplonu zmienia si? w funkcji zawartosci jednego skladnika w ten sposób, ze wykazuje ekstre-mum. Jesli tym ekstremum jest maksimum, to taka mieszanina dla pewnego st?zenia skladników wykazuje wyzsze wartosci temperatury zaplonu niz dla poszczególnych skladników. Ma to istotne znacze-nie dla bezpieczenstwa uzytkowania takich miesza-nin, gdyz zmniejsza si? niebezpieczenstwo zaplonu ich par. Jest to równiez metoda na zwi?kszenie bezpieczenstwa przechowywania okreslonych substan-cji, których temperatura zaplonu moze byc istotnie podwyzszona poprzez dodanie innej substancji. Ist-nienie maksimum temperatury zaplonu mieszaniny oznacza, ze mieszanina wykazuje tzw. ujemne od-chylenie od roztworu idealnego (y. < 1), tzn. ze cisnienia czystkowe par poszczególnych skladników w mieszaninie symniejsze niz przewiduje to prawo Raoulta dla skladników w czystej formie. Nizsze ci-snienie czystkowe skutkuje tym, ze mieszanina musi byc podgrzana do wyzszej temperatury, zeby pary byly w stanie stworzyc mieszanin? z powietrzem w st?zeniu odpowiadajycym dolnej granicy pal-nosci. Jesli jednak tym ekstremum jest minimum, mamy wtedy do czynienia z mieszaniny, która jest mniej bezpieczna niz poszczególne jej skladniki w formie czystej. Mieszaniny alkoholi i w?glowodo-rów nalezy, do takich mieszanin. Istnienie minimum temperatury zaplonu oznacza, ze mieszanina wykazuje tzw. dodatnie odchylenie od roztworu idealnego (y. > 1), czyli cisnienia czystkowe par poszczególnych skladników w mieszaninie sy, wi?ksze niz przewiduje to prawo Raoulta dla skladników w czystej formie. Przyklademjesttutaj mieszanina oktanu i etanolu, której temperatura zaplonu wynosi ok. 278 K dla st?zen obj?tosciowych oktanu w mieszaninie b?dycej w zakresie (0,1-0,9), podczas gdy temperatura, zaplonu, dla, czystego, oktanu, i, etanolu, wynosi, odpowiednio 286 K i 288 K, wi?c rzeczywista temperatura zaplonujest mniejsza o ok. 8 K, niz przewi-dywaloby to tzw. „podejscie inzynierskie" opisane we wst?pie niniejszej pracy.

3.2. Opis programu obliczeniowego

Program obliczeniowy stworzono przy pomo-cy arkusza kalkulacyjnego MS Excel. Wyboru tego dokonano ze wzgl?du na prostot? obslugi programu oraz jego powszechny, dost?pnosc. Nie bez znacze-nia jest równiez mozliwosc rozbudowy programu i bazy danych. W celu wprowadzenia automatyzacji obliczen wykorzystano funkcje napisane w j?zyku skryptowym Visual Basic dost?pnym z oprogramo-waniem MS Excel. Program umozliwia prowadze-nie obliczen przy zalozeniu, ze mieszanina jest ide-

alna lub nieidealna. W przypadku obliczen prowa-dzonych przy zalozeniu, ze mieszaninajest idealna, obliczenia programu opieraj^ siç na danych wejscio-wych dla czystych skladników tzn.:

• 2 temperatury zaplonu czystych skladników, TFP [К],

• 3 wspólczynniki do równania Antoine'a А, В, С opisuj^cego cisnienie nasycenia par [Pa] cieczy w funkcji temperatury [К] poszczególnych skladników.

Wartosci temperatury zaplonu mozna znalezc w kartach charakterystyk substancji lub w literaturze przedmiotu [3]. Program zawiera w sobie bazç danych powyzszych parametrów dla wybranych substancji. Uzytkownik moze wybrac z nich odpowied-nie skladniki mieszaniny z listy rozwijalnej lub do-dac wlasn^ substancjç oraz zdefiniowac jej wlas-ciwosci. Zaleznosc, jak^ program rozwi^zuje, to kombinacja równania Le Chateliera (1) i równan Antoine'a (9). Niewiadom^w równaniach jest temperatura zaplonu mieszaniny TFP. Ze wzglçdu na zlo-zonosc równania nie moze byc ono rozwi^zanejaw-nie. Najprostszym sposobem jest znalezienie temperatury zaplonu metodami iteracyjnymi, do czego wykorzystanojçzyk Visual Basic zawarty w progra-mie Excel.

W przypadku obliczen prowadzonych przy zalozeniu, ze mieszanina nie jest idealna, program wy-maga dodatkowo danych dotycz^cych wspólczyn-ników aktywnosci poszczególnych skladników, któ-rych wartosci zalez^ od aktualnego skladu mieszaniny. Uzyskanie ich moze byc klopotliwe i wymaga znajomosci dodatkowej ilosci danych wejsciowych. Na tym etapie rozwoju, program ma mozliwosci mo-delowania mieszanin nieidealnych w oparciu o model NRTL (Non Random Two Liquid) [3]. Model ten wymaga dodatkowo trzech wspólczynników zalez-nych od skladników mieszaniny [12].

Program stanowi plik typu .xlsm tzn. standardo-wy plik w formacie MS Excell z wl^czon^ obslug^, makr (w jçzyku Visual Basic). Arkusz kalkulacyjny zawiera 4 glówne zakladki o nazwach:

• Obliczenia - w tej zakladce uzytkownik wybiera skladniki mieszaniny,

• Wykres Tfp К - zawiera wykres z wynikami TFP w К w funkcji udzialu objçtosciowego pierwsze-go skladnika mieszaniny,

• Wykres Tfp C - zawiera wykres z wynikami TFP w oCw funkcji udzialu objçtosciowego pierwsze-go skladnika mieszaniny,

• WM - zawiera dane dotycz^ce wlasciwosci poszczególnych substancji.

З.З. Wyniki obliczeй

Na rycinach od 2 do 5 znajduj^ siç wyniki prze-prowadzonych obliczen numerycznych przy uzy-

DOI:10.12845/bitp.31.3.2013.10

ciu modeli dla mieszanin idealnych w zakresie okreslenia wartosci parametru flash point dla badanych mieszanin cieczy palnych.

Ryc. 2. Wyniki obliczen numerycznych w zakresie okreslenia temperatury zaplonu dla mieszaniny 1-butanolu z alkoholem metylowym (mieszanina idealna) Fig. 2. Numerical results offlash point data for liquid fuel blends of 1-butanol and methanol (ideal mixture)

Ryc. 3. Wyniki obliczen numerycznych w zakresie okreslenia wartosci temperatury zaplonu dla mieszaniny 2-butanolu z alkoholem etylowym (mieszanina idealna) Fig. 3. Numerical results offlash point data for liquid fuel blends of2-butanol and ethanol (ideal mixture)

г .rti

я -*

Ï 4 * 7 l>r

1-НЛЧ1

Ryc. 4. Wyniki obliczen numerycznych w zakresie okreslenia wartosci temperatury zaplonu dla mieszaniny 1-butanolu z heptanem (mieszanina idealna) Fig. 4. Numerical results offlash point data for liquid fuel blends of 1-butanol and heptane (ideal mixture)

D01:10.12845/bitp.31.3.2013.10

Rye. 5. Wyniki obliczen numerycznych w zakresie okreslenia wartosci temperatury zaplonu dla mieszaniny 2-butanolu z alkoholem metylowym (mieszanina idealna) Fig. 5. Numerical results offlash point data for liquid fuel blends of 2-butanol and methanol (ideal mixture)

Na rycinach od 6 do 9 znajdujy si? wyniki prze-prowadzonych obliczen numerycznych przy uzyciu modeli dla mieszanin nieidealnych w zakresie okreslenia wartosci temperatury zaplonu dla badanych mieszanin cieczy palnych.

■ 1 J

/

/

1 tW-fcrfJ

(M ll ', n it LI" r,.h 1;+ 1

Rye. 6. Wyniki obliczen numerycznych w zakresie okreslenia wartosci temperatury zaplonu dla mieszaniny 1-butanolu z alkoholem metylowym (mieszanina nieidealna) Fig. 6. Numerical results offlash point data for liquid fuel blends of 1-butanol and methanol (non-ideal mixture)

T ■ r*ci

z hft wJ

e «i aj ai u at c« At i

Rye. 7. Wyniki obliczen numerycznych w zakresie okreslenia wartosci temperatury zaplonu dla mieszaniny 2-butanolu z alkoholem etylowym (mieszanina nieidealna)

Fig. 7. Numerical results offlash point data for liquid fuel blends of 2-butanol and ethanol (non-ideal mixture)

Rye. 8. Wyniki obliczen numerycznych w zakresie okreslenia wartosci temperatury zaplonu dla mieszaniny 1-butanolu z heptanem (mieszanina nieidealna) Fig. 8. Numerical results offlash point data for liquid fuel blends of 1-butanol and heptane (non-ideal mixture)

T FftJ

/

z

1 a,t B ■ 1

Rye. 9. Wyniki obliczen numerycznych w zakresie okreslenia wartosci temperatury zaplonu dla mieszaniny 2-butanolu z alkoholem metylowym (mieszanina nieidealna)

Fig. 9. Numerical results offlash point data for liquid fuel blends of 2-butanol and methanol (non-ideal mixture)

W Tabeli 3 przedstawiono zbiorcze zestawie-nie wartosci temperatury zaplonu, uzyskane na pod-stawie przeprowadzonych badan doswiadczalnych i obliczen numerycznych z podzialem na modele dla mieszanin idealnych oraz nieidealnych.

4. Wnioski

Przeprowadzone badania doswiadczalne oraz obliczenia numeryczne w zakresie okreslenia temperatury zaplonu dla wybranych mieszanin cieczy palnych wskazujy na fakt, ze wyst?pujy pewne rozni-ce pomi?dzy wynikami badan, a obliczeniami. Roz-nice te zawierajy si? w zakresie kilku °C, co nalezy uznac za akceptowalne. Obliczenia w zakresie para-metru flash point przy uzyciu modeli numerycznych dla mieszanin idealnych syjednak bardziej zblizo-ne do wynikow badan doswiadczalnych, co nalezy uznac za rekomendacj? do dalszych obliczen oraz do wst?pnego szacowania tego parametru w warunkach

D01:10.12845/bitp.31.3.2013.10 Tabela 3.

Zestawienie eksperymentalnych i obliczeniowych temperatury zaplonu badanych mieszanin cieczy

palnych dla skladu 50% / 50%

Table 3.

Experimental and numerical results offlash point for tested fuel liquid blend (50% / 50%)

Mieszanina cieczy palnych Flammable liquid mixture Doswiadczalna temperatura zaplonu [oC] Experimental value of flash point [oC] Obliczeniowa temperatura zaplonu (mieszanina idealna) [oC] Numerical value offlash point [oC] Obliczeniowa temperatura zaplonu (mieszanina nieidealna) [oC] Numerical value of flash point [oC]

1-butanol + metanol (50% / 50%) 20,1 19,8 15,2

2-butanol+etanol (50% / 50%) 15,3 17 13,4

heptan + 1-butanol (50% / 50%) 5,1 5,Т 1,2

heptan + 2-butanol (50% / 50%) 3,8 4,2 -0,1

przemyslowych, jesli zaistnieje potrzeba mieszania

dwóch nieznanych dot^d cieczy palnych.

Literatura

1. Kletz T., Learning from accidents, Third edition, Gulf Professional Publishing, 2001.

2. Kletz T., What went wrong - Case histories of process plant disasters, Fourth edition, Gulf Professional Publishing, 1999.

3. Babrauskas V., Ignition handbook, Society of Fire Protection Engineers, 2003.

4. PRN-CEN/TR 15138, Produkty naftowe i inne ciecze. Przewodnik oznaczania temperatury za-plonu, PRN, 2009.

5. PN-EN ISO 2Т19, Oznaczanie temperatury zaplonu. Metoda zamkniçtego tygla Pensky'ego--Martensa, PRN, 200Т.

6. Rudy W., Porowski R., Teodorczyk A., Metody okreslania temperatury zaplonu ciekfych sub-stancji palnych i ich mieszanin, „Archiwum Spalania", 11(1-2), 2011.

7. Liaw H.-J., Lee Y.-H., Tang Ch.-L., Hsu H.-H., Liu J.-H., А mathematical model for predicting the flash point of binary solutions, „Journal of Loss Prevention in the Process Industries", 15, 2002.

S. Liaw H.-J., Lin S.-Ch., Binary mixtures exhibiting maximum flash-point behavior, „Journal of Hazardous Materials", 140, 200Т.

9. Liaw H.-J., Lee T.-P, Tsai J.-S, Hsiao W.-H., Chen M.-H, Hsu T.-T, Binary liquid solutions exhibiting minimum flash-point behavior, „Journal of loss Prevention in the Process Industries", 16,2003.

10. Liaw H.-J., Tang Ch.-L., Lai J.-S, А model for predicting the flash point of ternary flammable solutions of liquid, „Combustion and Flame" 138, 2004.

11. Liaw H.-J., Chen Ch.-T., Cheng Ch.-Ch., Yang Y.-T., Elimination of minimum flash-point behavior by addition of a specified third component,

„Journal of Loss Prevention in the Process Industries", 21, 2008, s. 82-100. 12. Kim S.Y., Lee B., A prediction model for the flash point of binary liquid mixtures, „Journal of Loss Prevention in the Process Industries", 23, 2010.

Praca zostala sfinansowana w ramach projektu rozwojo-wego NCBiR nr NR10-0002-10/2010 pt. „Okreslenie pa-rametrow flash point i explosion point dla wybranych pa-liw cieklych oraz ich wplywu na bezpieczenstwo magazy-nowania i transporta tych paliw".

dr inz. Rafal Porowski - absolwent Szkoly Glow-nej Sluzby Pozarniczej w Warszawie. W latach 2008-2009 byl uczestnikiem studiow podyplomo-wych z inzynierii bezpieczenstwa wodorowego w University ofUlster w Irlandii Polnocnej. W roku 2010 ukonczyl studia doktoranckie na Wydziale Me-chanicznym, Energetyki i Lotnictwa Politechniki Warszawskiej. Temat rozprawy doktorskiej dotyczyl badan doswiadczalnych i symulacji numerycznych przejscia do detonacji w mieszaninach gazowych. W latach 2009-2010 w ramach stypendium Fulbri-ghta pracowal w California Institute of Technology, gdzie w Explosion Dynamics Laboratory zajmowal siç badaniami doswiadczalnymi propagacji fali ude-rzeniowych. Obecnie pelni funkcjç kierownika Ze-spolu Laboratoriow Procesow Spalania i Wybucho-wosci w Centrum Naukowo-Badawczym Ochrony Przeciwpozarowej PIB w Jozefowie.

mgr inz. Wojciech Rudy - absolwent Wydzialu Mechanicznego, Energetyki i Lotnictwa Politechniki Warszawskiej. W latach 2008-2009 byl uczestnikiem studiow podyplomowych z inzynierii bezpieczenstwa wodorowego w University of Ulster w Irlandii Polnocnej. Obecnie jest doktorantem w Instytucie Techniki Cieplnej Wydzialu MEiL Politechniki Warszawskiej. Tematyka badawcza zwi^-zana ze spalaniem i wybuchowosci^ mieszanin ga-zowych.

prof, dr hab. inz. Andrzej Teodorczyk - pracow-nik Instytutu Techniki Cieplnej Wydzialu MEiL Po-litechniki Warszawskiej, uznany ekspert miçdzyna-rodowy w dziedzinie wybuchow i detonacji miesza-nin gazowo-powietrznych oraz spalania paliw, pre-zes Polskiego Instytutu Spalania, czlonek miçdzyna-rodowego stowarzyszenia International Association for Hydrogen Safety oraz Institute for Dynamics of Explosions and Reactive Systems.

DOI:10.12845/bitp.31.3.2013.10