Co to jest minimalna energia zapłonu?

Minimalna energia zapłonu (MIE) jest miarą najmniejszej ilości energii przenoszonej przez iskrę elektryczną, która zapali rozproszone paliwo lub w inny sposób palny związek w powietrzu. Warunki muszą być idealne, aby doszło do wybuchu przy wartościach MIE, ale tylko nieznacznie wyższe wartości zapłonu mogą być konieczne do zapalenia mieszaniny w przeciwnym razie. Iskra, która powoduje eksplozję w takich przypadkach, może pochodzić z wyładowania elektrostatycznego (ESD), w którym istnieje utajona różnica potencjałów elektrycznych między dwoma obiektami w bliskiej odległości, lub może być spowodowana przez obwód elektryczny pod napięciem, który doświadcza łuku lub zwarcia zdarzenie rozładowania obwodu. Zrozumienie procesów chemicznych spalania, które prowadzą do zdarzeń o minimalnej energii zapłonu, jest ważne w dziedzinie gaszenia pożarów, a także w branżach związanych z przechowywaniem i wykorzystaniem lotnych związków, takich jak eksploatacja samolotów.

Paliwa lotne i rozpuszczalniki oraz inne chemikalia, o których wiadomo, że mają bardzo niskie wartości minimalnej energii zapłonu, obejmują acetylen i wodór 0.017 milidżula, etylen 0.08 milidżula i metan 0.3 milidżula. Z tymi chemikaliami należy obchodzić się bardzo ostrożnie w przestrzeniach zamkniętych, ponieważ wszystkie z nich mają również niskie punkty parowania przy normalnym ciśnieniu atmosferycznym i temperaturze. Jeden z najkosztowniejszych i najbardziej śmiertelnych wypadków lotniczych w USA, lot TWA 800 12 minut po starcie z Nowego Jorku w lipcu 1996 r., został przypisany możliwej eksplozji minimalnej energii zapłonu w centralnym zbiorniku paliwa . Około 50 galonów (189 litrów) paliwa lotniczego znanego jako Jet A, które było wówczas przechowywane w zbiorniku, zostało nieumyślnie podgrzane przez klimatyzatory bezpośrednio pod zbiornikiem, co spowodowało odparowanie części paliwa. Gdy samolot wznosił się na wysokość, obniżone ciśnienie powietrza zwiększyło parowanie do tego stopnia, że ​​nadciśnienie i możliwy nieznany stan iskry spowodowały eksplozję, która rozerwała sam zbiornik paliwa i zniszczyła samolot.

Kilka innych typów związków, które są rozproszone w powietrzu w postaci drobnych cząstek stałych, od sproszkowanych metali po mąkę zbożową i paliwa stałe, takie jak węgiel i siarka, również mają niskie wartości minimalnej energii zapłonu. MIE dla aluminium wynosi 15 milidżuli, a dla magnezu 40 milidżuli. Węgiel ma wartość od 30 do 60 milidżuli, a mąka zbożowa zapali się przy 240 milidżuli. Wybuch pyłu może nastąpić nawet w przypadku przypadkowej mieszaniny pozostałości podłogowych wymiatanej w powietrze, jeśli jest ona dobrze rozproszona w nagrzanym środowisku, z potencjałem zapłonu w zakresie od 0.2 milidżuli do 10 dżuli, jeśli wilgotność jest poniżej 80% a temperatura otoczenia wynosi 59 do 77 stopni Fahrenheita (15 do 25 stopni Celsjusza).

Inne związki, o których wiadomo, że mają niską minimalną wartość energii zapłonu znacznie poniżej 1 milidżula, obejmują paliwa typu propan, pył żelaza i dwusiarczek węgla. Te niskie wartości są znaczące w porównaniu z poziomem energii generowanej z powszechnych źródeł iskier. Statyczna iskra elektryczna zwykle wyładowuje około 22 milidżuli energii, a świeca zapłonowa w samochodzie wyładowuje około 25 milidżuli energii w każdym cyklu spalania.