Co to jest minimalna energia zapłonu?
Minimalna energia zapłonu (MIE) jest miarą najniższej ilości energii przenoszonej przez iskrę elektryczną, która zapali rozproszone paliwo lub inny związek palny w powietrzu. Warunki muszą być idealne, aby wybuch mógł mieć miejsce przy wartościach MIE, ale tylko nieznacznie wyższe wartości zapłonu mogą być konieczne do zapłonu mieszaniny w przeciwnym razie. Iskra, która w takich przypadkach powoduje wybuch, może pochodzić z wyładowania elektrostatycznego (ESD), w którym istnieje ukryta różnica potencjału elektrycznego między dwoma obiektami znajdującymi się w bliskiej odległości, lub może być spowodowana przez obwód elektryczny pod napięciem, który ulega łukowi lub zwarciu zdarzenie rozładowania obwodu. Zrozumienie procesów chemicznych spalania, które prowadzą do minimalnych zdarzeń związanych z energią zapłonu, jest ważne w dziedzinie zwalczania pożarów, a także w branżach związanych z magazynowaniem i stosowaniem lotnych związków, takich jak eksploatacja samolotów.
Lotne paliwa i rozpuszczalniki oraz inne chemikalia, o których wiadomo, że mają bardzo niskie minimalne wartości energii zapłonu, obejmują acetylen i wodór przy 0,017 mililuli, etylen przy 0,08 mililoula i metan przy 0,3 mililouja. Z tymi chemikaliami należy obchodzić się wyjątkowo ostrożnie w zamkniętych przestrzeniach, ponieważ wszystkie z nich mają również niskie punkty parowania przy normalnym ciśnieniu atmosferycznym i temperaturze. Jedna z najbardziej kosztownych i najbardziej śmiertelnych katastrof lotniczych w USA, lot TWA 800 12 minut po starcie z Nowego Jorku w lipcu 1996 r., Został przypisany możliwej minimalnej eksplozji energii zapłonu w środkowym zbiorniku paliwa . Około 50 galonów (189 litrów) paliwa lotniczego znanego jako Jet A, które było wówczas przechowywane w zbiorniku, zostało przypadkowo podgrzane przez jednostki klimatyzacyjne bezpośrednio pod powierzchnią zbiornika, która odparowała część paliwa. Gdy samolot wzniósł się na wysokość, zmniejszone ciśnienie powietrza zwiększyło parowanie do tego stopnia, że nadciśnienie i możliwy nieznany stan iskry spowodowały wybuch, który rozerwał sam zbiornik paliwa i zniszczył samolot.
Kilka innych rodzajów związków, które są rozproszone w powietrzu w postaci drobnych cząstek, od sproszkowanych metali po mąkę zbożową i paliwa stałe, takie jak węgiel i siarka, również mają niskie minimalne wartości energii zapłonu. MIE dla aluminium wynosi 15 milijouli, a magnez 40 milijouli. Zakres węgla wynosi od 30 do 60 milijuli, a mąka na bazie ziarna zapali się przy 240 milijulach. Wybuch pyłu może nawet nastąpić z przypadkową mieszanką resztek podłogi unoszoną w powietrze, jeśli jest dobrze zdyspergowany w ogrzewanym środowisku, z możliwością zapłonu w zakresie od 0,2 milijula do 10 dżuli, jeśli wilgotność jest poniżej 80% a temperatura otoczenia wynosi 59 ° do 77 ° Fahrenheita (15 ° do 25 ° Celsjusza).
Inne związki, o których wiadomo, że mają niskie minimalne wartości energii zapłonu znacznie poniżej wartości 1 mililoula, obejmują paliwa typu propan, pył żelazny i dwusiarczek węgla. Te niskie wartości są znaczące w porównaniu z poziomem energii generowanym ze wspólnych źródeł iskier. Statyczna iskra elektryczna zwykle wyładowuje około 22 milijuli energii, a świeca zapłonowa w samochodzie rozładuje około 25 milijuli energii w każdym cyklu spalania.