Wat is minimale ontstekingsenergie?

Minimum Ignition Energy (MIE) is een maat voor de laagste hoeveelheid energie die wordt getransporteerd door een elektrische vonk die een gedispergeerde brandstof of anderszins brandbare stof in lucht zal ontsteken. De omstandigheden moeten ideaal zijn om de explosie te laten plaatsvinden met MIE-waarden, maar alleen iets hogere ontstekingswaarden kunnen nodig zijn om het mengsel anders te ontsteken. De vonk die in dergelijke gevallen een explosie veroorzaakt, kan afkomstig zijn van een elektrostatische ontlading (ESD) waarbij een latent verschil in elektrisch potentiaal bestaat tussen twee objecten in de directe nabijheid, of kan worden veroorzaakt door een onder spanning staand elektrisch circuit dat een boog of kortsluiting ervaart circuit ontlading gebeurtenis. Inzicht in chemische verbrandingsprocessen die leiden tot minimale ontstekingsenergie-evenementen is belangrijk op het gebied van brandbestrijding en in industrieën die betrekking hebben op de opslag en het gebruik van vluchtige verbindingen, zoals bij de exploitatie van vliegtuigen.

Vluchtige brandstoffen en oplosmiddelen en andere chemicaliën waarvan bekend is dat ze zeer lage minimale ontstekingsenergiewaarden hebben, omvatten acetyleen en waterstof bij 0,017 millijoule, ethyleen bij 0,08 millijoule en methaan bij 0,3 millijoule. Deze chemicaliën moeten uiterst voorzichtig worden behandeld in kleine ruimtes, omdat ze allemaal ook lage verdampingspunten hebben bij normale atmosferische druk en temperatuur. Een van de duurste en dodelijkste Amerikaanse commerciële vliegtuigongevallen, de vlucht van TWA 800 12 minuten na het opstijgen vanuit New York City, New York, in juli 1996, is toegeschreven aan een mogelijke minimale ontploffingsexplosie in de brandstoftank in de middenvleugel . Ongeveer 50 liter (189 liter) vliegtuigbrandstof bekend als Jet A die destijds in de tank was opgeslagen, werd onbedoeld verwarmd door airconditioningseenheden direct onder het tankgebied, die een deel van de brandstof verdampten. Terwijl het vliegtuig in hoogte steeg, verhoogde verminderde luchtdruk de verdamping tot het punt dat overdruk en een mogelijk onbekende vonkconditie een explosie veroorzaakten die de brandstoftank zelf uit elkaar brak en het vliegtuig vernietigde.

Verschillende andere soorten verbindingen die als fijne deeltjes in lucht worden gedispergeerd, van poedervormige metalen tot graanmeel en vaste brandstoffen zoals steenkool en zwavel, hebben ook vaak lage minimale ontstekingsenergiewaarden. De MIE voor aluminium is 15 millijoule en magnesium is 40 millijoule. Steenkool varieert van een waarde van 30 tot 60 millijoule en bloem op basis van graan zal ontbranden bij 240 millijoule. Een stofexplosie kan zelfs optreden met een willekeurig mengsel van vloerresidu dat omhoog in de lucht wordt geveegd als het goed is verspreid in een verwarmde omgeving, met het potentieel om te ontbranden met een bereik van 0,2 millijoule tot 10 joule als de vochtigheid lager is dan 80% en de omgevingstemperatuur is 59 ° tot 77 ° Fahrenheit (15 ° tot 25 ° Celsius).

Andere verbindingen waarvan bekend is dat ze lage minimale ontstekingsenergiewaarden hebben die ver onder die van 1 millijoule liggen, omvatten brandstoffen van het propaantype, ijzerstof en koolstofdisulfide. Deze lage waarden zijn aanzienlijk in vergelijking met het energieniveau dat wordt gegenereerd door gemeenschappelijke vonkenbronnen. Een statische elektrische vonk ontlaadt typisch ongeveer 22 millijoule energie en een bougie in een auto ontlaadt ongeveer 25 millijoule energie bij elke verbrandingscyclus.