Что такое минимальная энергия зажигания?

Минимальная энергия воспламенения (MIE) - это мера наименьшего количества энергии, передаваемой электрической искрой, которая воспламенит рассеянное топливо или иное горючее соединение в воздухе. Условия должны быть идеальными для того, чтобы взрыв происходил со значениями MIE, но для зажигания смеси в противном случае могут потребоваться лишь немного более высокие значения воспламенения. Искра, которая вызывает взрыв в таких случаях, может возникать либо от электростатического разряда (ESD), где существует скрытая разница в электрическом потенциале между двумя объектами в непосредственной близости, либо она может быть вызвана электрической цепью под напряжением, которая испытывает дугу или короткое замыкание событие разряда цепи. Понимание химических процессов сгорания, которые приводят к минимальным энергетическим событиям воспламенения, важно в области пожаротушения, а также в отраслях, которые включают хранение и использование летучих соединений, например, при эксплуатации самолетов.

Летучие топлива и растворители, а также другие химические вещества, которые, как известно, имеют очень низкие минимальные значения энергии воспламенения, включают ацетилен и водород в количестве 0,017 миллиджоуля, этилен в количестве 0,08 миллиджоуля и метан в количестве 0,3 миллиджоуля. С этими химическими веществами следует обращаться с особой осторожностью в замкнутых пространствах, поскольку все они также имеют низкие точки испарения при нормальном атмосферном давлении и температуре. Один из самых дорогостоящих и самых смертоносных коммерческих авиакатастроф в США - полет TWA 800 через 12 минут после взлета из Нью-Йорка, штат Нью-Йорк, в июле 1996 года, объясняется возможным минимальным взрывом энергии воспламенения в топливном баке центрального крыла. , Около 50 галлонов (189 литров) авиационного топлива, известного как Jet A, который хранился в баке в то время, было случайно нагрето кондиционерами непосредственно под зоной бака, которая испарила часть топлива. Когда самолет поднялся на высоту, пониженное давление воздуха увеличило испарение до такой степени, что избыточное давление и возможное неизвестное искровое состояние создали взрыв, который разбил сам топливный бак и уничтожил самолет.

Некоторые другие типы соединений, которые диспергированы в воздухе в виде мелких частиц, от порошкообразных металлов до зерновой муки и твердого топлива, такого как уголь и сера, также имеют тенденцию иметь низкие минимальные значения энергии воспламенения. MIE для алюминия составляет 15 миллиджоулей, а магния - 40 миллиджоулей. Уголь варьируется от 30 до 60 миллиджоулей, а мука на основе зерна будет воспламеняться при 240 миллиджоулях. Взрыв пыли может даже произойти со случайной смесью остатков пола, попадающих в воздух, если он хорошо диспергирован в нагретой среде, с возможностью воспламенения в диапазоне от 0,2 миллиджоуля до 10 джоулей, если влажность ниже 80%. и температура окружающей среды составляет от 59 ° до 77 ° по Фаренгейту (от 15 ° до 25 ° по Цельсию).

Другие соединения, которые, как известно, имеют низкие минимальные значения энергии воспламенения значительно ниже, чем 1 миллиджоуля, включают в себя топливо пропанового типа, железную пыль и сероуглерод. Эти низкие значения являются значительными по сравнению с уровнем энергии, генерируемой из общих источников искр. Статическая электрическая искра обычно разряжает около 22 миллиджоулей энергии, а свеча зажигания в автомобиле выделяет около 25 миллиджоулей энергии за каждый цикл сгорания.