第四章爆炸与爆炸的理论(补)方案
合集下载
第四章 民用爆炸物品与起爆方法
同时具备乳化炸药和粉状炸药的优点。
第四章 民用爆炸物品与起爆方法
第一节 工业炸药
重铵油炸药是由乳化基质（油包水型微观结构）和 多孔粒状铵油炸药按不同比例组成的工业炸药，又 称乳化粒状炸药或乳化铵油炸药。在这种物理掺和 物中，乳胶基质的重量比例可由0%变化为100%，多 孔粒状铵油炸药的比例则相应由100%变化为0%。
第四章 民用爆炸物品与起爆方法
（二）改性铵油炸药 p35 将硝酸铵、燃料油和木粉改性（降低硝酸铵的表
面能、提高其和燃料油的亲和力）：提高爆炸性能和 贮存性能。适应于岩石爆破工程中。
第四章 民用爆炸物品与起爆方法
（三）膨化铵油炸药P36 利用膨化硝酸铵替代普通结晶硝酸铵或多孔状硝酸铵
制备的铵油炸药称为膨化铵油。
第四章 民用爆炸物品与起爆方法
第一节 工业炸药
1、铵油炸药 2、乳化炸药 3、乳化铵油炸药 4、水胶炸药 5、膨化硝铵炸药 6、其他炸药 7、煤矿许用炸药
第四章 民用爆炸物品与起爆方法
第一节 工业炸药
铵梯炸药卷和药粉
乳化炸药卷和药膏
粉状乳化炸药卷和药粉第四章水胶民炸用药爆卷炸和物药品膏与起爆方法
第四章 民用爆炸物品与起爆方法
第一节 工业炸药
乳化炸药是通过乳化剂的作用，使氧化剂的 水溶液的微滴均匀地分散在含有空气泡或空 心微球等多孔性物质的油相连续介质中，从 而形成的一种油包水型的乳胶状炸药，又称 乳胶炸药或乳化油炸药。
乳化炸药不仅有优良的抗水性能，同时还具 有独特的爆炸性能，爆轰感度高，摩擦撞击 感度低，有良好的稳定性。乳化炸药的出现 是工业炸药的又一次重大发展。
重铵油炸药与铵油炸药相比，具有能量密度大（相 对体积威力）、使用感度高、抗水性强、生产工艺 简单便于机械化混制和装药等优点。
第四章 民用爆炸物品与起爆方法
第一节 工业炸药
重铵油炸药是由乳化基质（油包水型微观结构）和 多孔粒状铵油炸药按不同比例组成的工业炸药，又 称乳化粒状炸药或乳化铵油炸药。在这种物理掺和 物中，乳胶基质的重量比例可由0%变化为100%，多 孔粒状铵油炸药的比例则相应由100%变化为0%。
第四章 民用爆炸物品与起爆方法
（二）改性铵油炸药 p35 将硝酸铵、燃料油和木粉改性（降低硝酸铵的表
面能、提高其和燃料油的亲和力）：提高爆炸性能和 贮存性能。适应于岩石爆破工程中。
第四章 民用爆炸物品与起爆方法
（三）膨化铵油炸药P36 利用膨化硝酸铵替代普通结晶硝酸铵或多孔状硝酸铵
制备的铵油炸药称为膨化铵油。
第四章 民用爆炸物品与起爆方法
第一节 工业炸药
1、铵油炸药 2、乳化炸药 3、乳化铵油炸药 4、水胶炸药 5、膨化硝铵炸药 6、其他炸药 7、煤矿许用炸药
第四章 民用爆炸物品与起爆方法
第一节 工业炸药
铵梯炸药卷和药粉
乳化炸药卷和药膏
粉状乳化炸药卷和药粉第四章水胶民炸用药爆卷炸和物药品膏与起爆方法
第四章 民用爆炸物品与起爆方法
第一节 工业炸药
乳化炸药是通过乳化剂的作用，使氧化剂的 水溶液的微滴均匀地分散在含有空气泡或空 心微球等多孔性物质的油相连续介质中，从 而形成的一种油包水型的乳胶状炸药，又称 乳胶炸药或乳化油炸药。
乳化炸药不仅有优良的抗水性能，同时还具 有独特的爆炸性能，爆轰感度高，摩擦撞击 感度低，有良好的稳定性。乳化炸药的出现 是工业炸药的又一次重大发展。
重铵油炸药与铵油炸药相比，具有能量密度大（相 对体积威力）、使用感度高、抗水性强、生产工艺 简单便于机械化混制和装药等优点。
第四章冲击起爆
第三节冲击波起爆临界能量
统计数学观点，如50%爆炸能量表示临界能量：
其中
k——和炸药有关的常数；
两边取对数得：
：
炸药内部及飞片内部存在冲击阻抗。
设：
则
设飞片面积为1，时间亦为1。
则
（p—压力；A—面积=力； —时间）
（p—飞片产生的冲击波压力）
（D—冲击波阻抗）
则：
=常数
该式受下列因素影响：
1）炸药种类；
探针测试发现：
爆轰成长过程测定：硝基甲烷NM，冲击波推动炸药上移，炸药密度变大（能量密度加大） 产生，到A点炸药未受冲击波压缩时，炸药已开始爆轰，因而密度未增加，其爆速D< 。
特点：
1)从冲击波到爆轰波的过渡是突然发生的，两波轨迹线在分界点呈折线状；
2)在界面上的一层炸药受冲击波作用后，需经过一段时间延时再同时起爆；
由质量守衡定律：
（us——冲击波影响部分炸药质量）
代入 公式，则：
第二节非均相炸药冲击起爆
非均相特点：1）、界面多→冲击波有折射，反射发生；
2）多相→化学反应不可能同一。
热点温位置的不同，产生不同热点，不产生在同一界面上，因而上下左右前后有许多热点，属多点起爆机理。起爆深度的炸药在爆轰波前而消耗掉了。
第3段稳定对流燃烧
第4段低速爆轰Ⅱ阶段Ⅲ阶段是SDT
第5段高速爆轰
燃烧转爆轰过程：
激发能量→燃烧加速→压缩波→压力叠加→冲击波→爆轰
DDT =DST + SDT
燃烧转爆轰燃烧转冲击波冲击波转爆轰
影响DDT过程因素
1）炸药本身PbN6<PETN<TNT<工业炸药（由易到难）
2）密度
现实意义就是开展无起爆药雷管研究
统计数学观点，如50%爆炸能量表示临界能量：
其中
k——和炸药有关的常数；
两边取对数得：
：
炸药内部及飞片内部存在冲击阻抗。
设：
则
设飞片面积为1，时间亦为1。
则
（p—压力；A—面积=力； —时间）
（p—飞片产生的冲击波压力）
（D—冲击波阻抗）
则：
=常数
该式受下列因素影响：
1）炸药种类；
探针测试发现：
爆轰成长过程测定：硝基甲烷NM，冲击波推动炸药上移，炸药密度变大（能量密度加大） 产生，到A点炸药未受冲击波压缩时，炸药已开始爆轰，因而密度未增加，其爆速D< 。
特点：
1)从冲击波到爆轰波的过渡是突然发生的，两波轨迹线在分界点呈折线状；
2)在界面上的一层炸药受冲击波作用后，需经过一段时间延时再同时起爆；
由质量守衡定律：
（us——冲击波影响部分炸药质量）
代入 公式，则：
第二节非均相炸药冲击起爆
非均相特点：1）、界面多→冲击波有折射，反射发生；
2）多相→化学反应不可能同一。
热点温位置的不同，产生不同热点，不产生在同一界面上，因而上下左右前后有许多热点，属多点起爆机理。起爆深度的炸药在爆轰波前而消耗掉了。
第3段稳定对流燃烧
第4段低速爆轰Ⅱ阶段Ⅲ阶段是SDT
第5段高速爆轰
燃烧转爆轰过程：
激发能量→燃烧加速→压缩波→压力叠加→冲击波→爆轰
DDT =DST + SDT
燃烧转爆轰燃烧转冲击波冲击波转爆轰
影响DDT过程因素
1）炸药本身PbN6<PETN<TNT<工业炸药（由易到难）
2）密度
现实意义就是开展无起爆药雷管研究
燃烧学—第4章2
中国矿业大学能源学院安全与消防工程系
6
《燃烧学》--第四章
图4-21 不同压力下甲烷爆炸极限 1．火焰向下传播，圆筒容器尺寸为 37×8cm；2．端部或中心点，球形 容器；3．火焰向下传播，圆筒容器
图4-22 不同压力下氢气爆炸极限 1．火焰向下传播，圆筒容器尺寸为 37×8cm；2．端部或中心点，球形 容器；3．火焰向下传播，圆筒容器
图4-19 温度对甲烷爆炸极限的影响
图4-20 温度对氢气爆炸极限的影响
中国矿业大学能源学院安全与消防工程系
5
《燃烧学》--第四章
温度对丙酮爆炸极限的影响
混合物温度，℃ 0 50 100 爆炸下限，％ 4.2 4.0 3.2 爆炸上限，％ 8.0 9.8 10.0
（2）初始压力
一般压力增大，爆炸极限扩大 压力降低，则爆炸极限范围缩小 待压力降至某值时，其下限与上限重合，将此时的最低压力称为 爆炸的临界压力。若压力降至临界压力以下，系统便成为不爆炸
中国矿业大学能源学院安全与消防工程系
7
《燃烧学》--第四章
（3）惰性介质即杂质
若混合物中含惰性气体的百分数增加，爆炸极限的范围缩小，惰 性气体的浓度提高到某一数值，可使混合物不爆炸
加入惰性气体， 爆炸上限显著下降 爆炸下限略有上升 最终合为一点 ——爆炸临界点
惰化能力：
CCl4 > CO2 > H2O > N2 > He > Ar
气体混合 物 CO2 O2 CO H2 CH4 N2
下限 ％
上限 ％
下 限 ％
上 限 ％
水煤气
6.2
0.3
39.2
49.2
2.3
爆破工程课习题集
爆破工程课习题集第一章绪论1.我国目前的爆破行政条例和技术法规有哪些？2.工程爆破主要有哪些方法？3.通过对爆破事故的统计分析发现，造成爆破事故的主要原因有哪些？第二章炸药与爆炸的基本理论1.试述炸药爆炸必须具备哪三个基本要素？为什么？2.炸药化学变化的基本形式是什么？有什么实际意义？3.什么叫炸药的氧平衡？氧平衡有几种类型？配制炸药时为什么要选用零氧平衡？4.什么是炸药的感度？炸药的感度可分为几种？如何表示？5.什么是爆轰波？试解释Z－N－D模型。
6.试述流体力学爆轰理论（C－J理论）的基本点。
7.冲击波和爆轰波有哪些参数？有什么区别？8.试求密度为1g/cm3,爆速为3700m/s的1号岩石硝铵炸药的爆轰参数。
9.试述影响炸药爆速的因素。
10.炸药爆炸作用有哪两种？各有何特点？各用什么衡量其大小?如何测定？11.采用2号岩石炸药，密度为1g/cm3，爆速为3600m/s，装药直径为32mm，计算在偶合装药条件下和不偶合装药（炮孔直径为42mm）条件下，炸药爆炸在石灰岩（密度为2.42 g/cm3，弹性波速为3430 m/s）内激起的初始冲击波参数。
12.试推倒实验测定炸药爆速的导爆索法中计算爆速的公式。
第三章起爆器材及起爆技术1.名词解释：最大安全电流；最小发火电流；准爆电流；电雷管的反应时间2.对工业炸药的要求是什么？3.粉状硝铵类炸药有哪些成分造成？各在炸药中起何作用？4.浆装炸药、水胶炸药和乳化炸药的特性有何差异?5.绘制一种秒延期电雷管和一种毫秒延期电雷管的平面剖面图，注明各部分的名称，说明其作用原理。
6.常用的起爆方法有哪几种？试述各种起爆法所用的器材、起爆原理、优缺点和使用条件及操作要点。
7.电爆网路有哪些连接法？它们各自的优、缺点和适应条件是什么？8.导爆索起爆网路的连接方式有哪几种？各应注意哪些事项？9.试述导爆管与导爆索联合起爆网路的构成和起爆原理。
10.两发镀锌铁脚线电雷管，经测定其全电阻分别为4.9Ω和5.1Ω，某种铜芯导线的电阻为单根11.84Ω。
燃烧和爆炸理论重点
第三章 物质的燃烧
预混气中火焰的传播理论：火焰（即燃烧波）在预混气中传播，从气体动力学理论可以证明存在两种传播方式：正常火焰传播和爆轰。
（Ⅰ）区是爆轰区。特点：①燃烧后气体压力要增加 ②燃烧后气体密度要增加 ③ 燃烧波以超音速进行传播
（Ⅲ）区是正常火焰传播区。 特点：① 燃烧后气体压力要减少或接近不变；② 燃烧后气体密度要减少； ③ 燃烧波以亚音速（即小于音速）进行传播。
火焰前沿的特点：（1）火焰前沿可以分成两部分：预热区和化学反应区。 （2）火焰前沿存在强烈的导热和物质扩散。
火焰传播机理：（1）火焰传播的热理论：火焰能在混气中传播是由于火焰中化学反应放出的热量传播到新鲜冷混气中，使冷混气温度升高，化学反应加速的结果。
（2）火焰传播的扩散理论：凡是燃烧都属于链式反应。火焰能在新鲜混气中传播是由于火焰中的自由基向新鲜冷混气中扩散，使新鲜冷混气发生链锁反应的结果。
可燃物质在空气充足的条件下，达到一定温度与火源接触即行着火，移去火源后仍能持续燃烧达5min以上，这种现象称为点燃。
在无外界火源的条件下，物质自行引发的燃烧称为自燃。
物质自燃有受热自燃和自热燃烧两种形式。
受热自燃的两个条件：外部热源、有热量积蓄的条件
自热自燃的三个条件：必须是比较容易产生反应热的物质; 此类物质要具有较大的比表面积或是呈多孔隙状的，有良好的绝热和保温性能；热量产生的速度必须大于向环境散发的速度。
爆燃是一种燃烧过程，反应阵面移动速度低于未反应气体中的声速，反应阵面主要通过传导和扩散进入未反应气体中。爆燃是一种带有压力波的燃烧，爆燃发生时，反应阵面的传播速度低于声速。
爆轰的反应阵面移动速度比未反应气体中的声速高。对爆轰来说，主要通过压缩反应阵面前面的未反应气体使其受热，从而使反应阵面向前传播。
第四章起爆器材与起爆方法
2．加强帽
加强帽一般由铜皮冲压而成圆管状，一端开口，另一端留传 火孔，孔径不小于1.9mm。
3．装药
装药部分包括副装药(起爆药)和主装药，副装药全部压在加 强帽内。副装药一般分两层，底层为压装、上层为散装。点火装 置发出的火焰首先引爆的是加强帽内的副装药，再由副装药引爆 主装药。副装药是感度较高的药剂。副装药装药量必须能使雷管 中主装药完全爆轰。主装药感度比副装药低，但爆炸威力大，常 用黑索今或太安做主装药，其净装药量：8号雷管不少于0.6g，6 号雷管不少于0.4g。
（二）延期电雷管
卡口塞 脚线 引火头
延期药
3、工业电雷管的主要性能参数
（1）电阻
电雷管的电阻是指电雷管的全电阻，包括桥 丝电阻和脚线电阻。
（2）最大安全电流
电雷管通以恒定的直流电流，在较长时间 (5min)作用下，不使电雷管爆炸的最大电流，称 为安全电流。当通电时间为无限长时，这个电流 即为最大安全电流。安全电流是最大安全电流的 标准值，现行国家标准规定电雷管的安全电流要 大于等于0.20A。《爆破安全规程》规定，用来 导通电雷管的仪表的工作电流(或最大误操作电 流)不应超过30mA。
专ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ电雷管
抗静电电雷管 勘探电雷管
油井电雷管
电影电雷管
2.电雷管结构：
电雷管由基础雷管与电点火装置组成。
电点火装置由脚线、桥丝和引火头组成。目前常用的 电雷管管壳为铜、覆铜钢、铝、铁等材料，但煤矿许用 型电雷管(允许在煤矿井下使用的)的管壳只允许用铜、 覆铜钢等材料。脚线为聚氯乙烯绝缘爆破线，长度为2m。
（一）基础雷管
基础雷管是其他各种雷管的基本部分。基础雷 管由三部分组成：管壳、加强帽、装药。其结构 图如下：
加强帽一般由铜皮冲压而成圆管状，一端开口，另一端留传 火孔，孔径不小于1.9mm。
3．装药
装药部分包括副装药(起爆药)和主装药，副装药全部压在加 强帽内。副装药一般分两层，底层为压装、上层为散装。点火装 置发出的火焰首先引爆的是加强帽内的副装药，再由副装药引爆 主装药。副装药是感度较高的药剂。副装药装药量必须能使雷管 中主装药完全爆轰。主装药感度比副装药低，但爆炸威力大，常 用黑索今或太安做主装药，其净装药量：8号雷管不少于0.6g，6 号雷管不少于0.4g。
（二）延期电雷管
卡口塞 脚线 引火头
延期药
3、工业电雷管的主要性能参数
（1）电阻
电雷管的电阻是指电雷管的全电阻，包括桥 丝电阻和脚线电阻。
（2）最大安全电流
电雷管通以恒定的直流电流，在较长时间 (5min)作用下，不使电雷管爆炸的最大电流，称 为安全电流。当通电时间为无限长时，这个电流 即为最大安全电流。安全电流是最大安全电流的 标准值，现行国家标准规定电雷管的安全电流要 大于等于0.20A。《爆破安全规程》规定，用来 导通电雷管的仪表的工作电流(或最大误操作电 流)不应超过30mA。
专ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ电雷管
抗静电电雷管 勘探电雷管
油井电雷管
电影电雷管
2.电雷管结构：
电雷管由基础雷管与电点火装置组成。
电点火装置由脚线、桥丝和引火头组成。目前常用的 电雷管管壳为铜、覆铜钢、铝、铁等材料，但煤矿许用 型电雷管(允许在煤矿井下使用的)的管壳只允许用铜、 覆铜钢等材料。脚线为聚氯乙烯绝缘爆破线，长度为2m。
（一）基础雷管
基础雷管是其他各种雷管的基本部分。基础雷 管由三部分组成：管壳、加强帽、装药。其结构 图如下：
第四章常用工业炸药.
第三章工业炸药第一节混合炸药的组分本节掌握重点与考核要点：1．我国在唐朝就出现黑药配方，用硫磺、硝石和木炭三种组分配制。
2．民用黑火药的一般配比是硝酸钾：硫磺：木炭=75:10:15。
3．黑火药大约是在11～12世纪传入非洲国家的。
4．人类对爆破的研究与应用起源于我国黑火药的发明和发展。
5. 根据史料记载，黑火药传人欧洲后，匈牙利人首先将黑火药用于开采矿石。
6．瑞典化学家诺贝尔在1865年发明了以硝化甘油为主要组分的达纳迈特炸药。
7. 混合炸药的组分一般含有以下三种：氧化剂、可燃物和附加物。
8．民用爆炸物品是指用于非军事目的、列入民用爆炸物品品名表的各类火药、炸药及其制品和雷管、导火索等点火、起爆器材。
9.工业炸药、工业雷管、工业索类火工品属于原国防科工委、公安部公布的《民用爆炸物品品名表》中的民爆物品。
10.起爆器、欧姆表不是民用爆炸物品。
一、工业炸药的历史民用爆炸物品是指用于非军事目的、列入民用爆炸物品品名表的各类火药、炸药及其制品和雷管、导火索等点火、起爆器材。
人类对爆炸的研究与应用，渊源于我国黑火药的发明和发展。
早在公元808年以前，我国炼丹家就发明了以硫磺、销石和木炭3种组分配制的黑火药（民用黑火药的一般配比是硝酸钾：硫磺：木炭=75∶10∶15）。
13世纪黑火药经印度、阿拉伯传入欧洲，直到1627年，匈牙利将黑火药用于采掘工程，从而开拓了工程爆破。
黑火药作为独一无二的炸药，延续了数百年之久。
一直到1865年瑞典化学家阿尔弗雷德.诺贝尔发明了以硝化甘油为组要组分的达纳迈特炸药之后，工业炸药才步入了多品种时代。
我国从1959年开始研制浆状炸药，60年代中期在矿山爆破作业中获得应用，70年代初期，我国浆状炸药发展十分迅速。
二、混合炸药的组分混合炸药是目前工程爆破中应用最广、品种最多的一类炸药。
混合炸药大多是针对用途而涉及到，它们的物理、化学和爆炸性能是多种多样的，原料、配方和工艺过程也不相同。
第四章民用爆炸物品与起爆方法起爆技术
（二）工程爆破对工业炸药的基本要求
二、常用工业炸药简介 ⑴铵梯类炸药：如铵梯炸药、铵梯油炸药；（我 国2008年已经淘汰） ⑵铵油类炸药：如粉状铵油炸药、多孔粒状铵油 炸药、乳化铵油炸药等； ⑶含水炸药：如乳化炸药、粉状乳化炸药、水胶 炸药、浆状炸药等； ⑷硝化甘油类炸药：如胶质硝化甘油炸药、粉状 硝化甘油炸药； ⑸其他炸药：如太乳炸药、粒状粘性炸药、液体 炸药和黑火药等。
(三)膨化铵油炸药 利用膨化硝酸铵替代普通结晶硝酸铵或多孔粒状硝酸 铵制备的铵油炸药称为膨化铵油炸药，它通常有两个品 种，一是以膨胀硝酸铵、木粉和柴油混合制而成的膨化 胺木油炸药，二是以膨化硝酸铵和复合油相物品混制的 膨化硝铵炸药。 （四）膨化硝铵炸药 膨化硝铵炸药是指用膨化硝酸铵作为氧化剂的一系 列粉状硝铵炸药，其关键技术是硝酸铵的膨化敏化改性 。膨化硝酸铵颗粒中含有大量的“微气泡”，颗粒表面 被“歧性化”、“粗糙化”，当其受到外界强力激发作 用时，这些不均匀的局部就可形成高温高压的“热点” 进而发展直至爆炸，实现硝酸铵的“自敏化”功能。
（五）乳化炸药 乳化炸药分岩石乳化炸药、煤矿乳化炸药和 露天乳化炸药三种类型，它是目前使用最广泛的 含水炸药，主要用于有水的深孔爆破和浅眼爆破 ，在拆除爆破中也得到广泛应用，属第三代含水 炸药。
目前国产乳化炸药有很多系列，一般都是由 硝酸盐水溶液通过乳化剂的乳化作用和敏化剂的 敏化作用制成的油包水型乳脂状混合炸药，外观 颜色有乳白色、淡黄色和银灰色等，它的主要成 分有硝酸盐水溶液、油包水型乳化剂、油相材料 、密度调整剂和添加剂等，加消焰剂可制成煤矿 许用乳化炸药。
乳化炸药的特点：
爆炸性能好；32mm小直径药卷的爆速可达4000~5200m/s，
猛度可达 15~19mm，殉爆距离为7.0~12.0cm，另外，只有用1只8
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
dT Tm Ti
dX C
热平衡方程式为：
GCP
Ti
T
F
Tm
C
Ti
流量
热容
管道横截面积
预热区升温=反应区导热
导热系数
2．火焰传播速度
因为：G F U Sl F
火焰传播速度或流 速
所以：
Sl
CP
Ti
T
Tm
C
Ti
（2）火焰传播的扩散理论 凡是燃烧都属于链式反应。火焰能在新
鲜混气中传播是由于火焰中的自由基向 新鲜冷混气中扩散，使新鲜冷混气发生 链锁反应的结果。
（二）层流火焰传播速度— —马兰特简化分析
1．物理模型
图 3-4 火焰前沿中的温度分布 （Ⅰ）预热区 （Ⅱ）反应区
1．物理模型
反应区中温度分布为线型分布
Semenov模型是一个 理想化的模型。
该模型的假设是：体
系内温度均匀一致，
不具有任何温度梯度， 各处的温度均为T，且
体系的温度大于环境 的温度T∞，体系和环 境的温度是不连续的 有温度突跃。
体系
体系与环境的热交换
全部集中在体系的表
面。
热自燃理论
系统的能量方程
表面传热系数
V CV
在此最佳比值条件下火焰传播速度最快，否则会下降。 理论上这个最佳比值应等于化学当量比，即＝1. 但实际燃烧时的最佳比值往往并不等于1，而是有些
差别，这与实际燃烧时情况很复杂，影响因素很多有 关。
3．可燃气体浓度
实验还发现火焰传播也存在一个浓度极 限问题。
在混气中如果可燃气太少或太多，火焰 均不能传播。
dT dt
VQSWS
F T
T
热量积累=放热-散热
CV
dT dt
QSWS
F
V
T
T
qG
q1
二、热自燃着火条件
着火临界条件的数学表达式
qG q1
qG T
C
q1 T
C
QS
KOS
2
fF
fox
exp
E RTC
可燃气含量在一定范围内才能传播，这 是传播法实验测定可燃气爆炸极限的依 据。
图3-8 氢气浓度对火焰传播速度Sl的影响 图3-9 CO浓度对火焰传播速度的影响
（H2 + 空气）
（CO + 空气）
4．惰性气体
惰性气体加入量越多，火焰传播速度越小。
5．混气性质
主要是指混气的热容CP和导热系数 。
2( 1 1 ) s f s f f s
（由式（4）瑞利方程-代入）
Ps Pf ( 1 1 )
2 s f
（5）称作Hugoniot （雨果尼特）方程式。
P104, 6-7
Hugoniot（雨果尼特）方程来源
∵
其中 即
hs h0fs Cps (Ts T0 ) hf h0ff Cpf (Tf T0 )
使着火感应期变短； 高的着火点以及高的反应活化能都会使着
火感应期变长。
四、热自燃发生界限
P
自发着火区 非自发 着火区
Tc 着火压力与着火温度的关系
四、热自燃发生界限
Tc 着火区
P 着火区
不着火区
xi
定压时的着火界限
不着火区
xi
定温下的着火界限
对于一定的温度和压力，可燃气体有一个与之相对应的着 火浓度范围，超出这个浓度范围都不会着火。且随着温度 和压力的下降，着火浓度范围变小。
或者：Sl
Tm Ti CP Ti T C
a
Tm Ti
Ti T C
其中：a ，称导温系数
CP
2．火焰传播速度
又因为：
C
Sl
c
Sl
fs
Ws
混气初始质量相对浓 度
Sl
a Tm Ti Ws Ti T fs
2. 动量方程
sus2 Ps f u2f Pf
3. 能量方程
1 2
us2
hs
1 2
u
2 f
hf
（1） （2）
（3）
由式（1）得
us
fuf s
or
uf
sus f
瑞利方程来源
将 us 代入式（2）
s
(
fu s
f
)2
Ps
f
u
2 f
Pf
0
u2 2
s2us2
s f (Ps Pf (s f )
)
瑞利方程来源
同理：
s2us2
2f u
2 f
Ps Pf 1 1
f s
(4)，瑞利方程
结论：燃烧前后质量的平方（ s2us2（或
u2 2
ff
））为定值，
记做 。C
即:
(Ps Pf )s f C (s f )
（且 C > 0）
C s C f Ps s f Pf s f 0
Pf
Ps s f
Cf s f
Cs
(Ps
C )
s
C f
瑞利方程另一种形式。
(4)
瑞利方程来源
1
产物的压力 Pf 与 f 成线性关系。
分析瑞利方程 图
由于 C s2us2 < 0。（斜率）
F
V
TC
T
E RTC2
QS KOS 2
fF
f
exp
E RTC
F
V
临界温度
TC
E 2R
1
1
4RT E
当活化能很大时，
TC
-T
RT2 E
一般的环境温度达不到所需的初始环境温度T∞（此时与 Tc比较接近），除非出现点火的情况。
结论： Pf
1
f 是双曲线型。
1
若无燃烧反应， 0
。 Pf
f
过点S的Hugoniot曲线。
dPf
> Cp (Tf Ts ) 。 为负值，故 d ( 1 ) <0
f
若有燃烧反应， 0 。
则Hugoniot曲线位于点S上方且与 值成正比。
（一）物理模 型与雨果尼特方 程
第4章 燃烧与爆炸的理论
4.1 火焰传播理论 4.2 谢苗诺夫热自燃
理论 4.3 链锁自燃理论
4.1 火焰传播理论
一、预混气中火焰的传播理论
火焰（即燃烧波）在预混气中传播，从 气体动力学理论可以证明存在两种传播 方式：
正常火焰传播 爆轰
（一）物理模型与雨果尼特方程
未燃气体
已燃气体
当未燃气体流速等于火焰传播速度时，火焰驻定
KM
2
PP P
1
1
1 1
P
M 称马赫数，其物理意义是混气速度 （它等于燃烧波速度，只是方向相反）与 当地声速之比。
（二）正常火焰传播与爆轰
1、爆轰区 （Ⅰ）区是爆轰区。 ① 燃烧后气体压力要增加。 ② 燃烧后气体密度要增加。 ③ 燃烧波以超音速进行传播
将式（1）与能量方程耦合
hf
hs
1 2
(us2
u
2 f
)
1 2
(us2
s2
2 f
us2 )
1 2
us2 (1
s2
2 f
)
1 2
us2
(
2 f
2 f
s2
)
1 2
us2
2 s
2 f
s2
s2
2 f
1 2
us2
s2
(
1
s
1
f
)( 1
s
1
f
)
Ps Pf ( 1 1 )( 1 1 )
三、热着火理论中的着火感应期
在热着火理论中，着火感应期的定义是： 当混气系统已达着火条件的情况下，由 初始状态达到温度开始骤升的瞬间所需 的时间。
图 4-3 不同初温时的散热曲线
图 4-4 不同初温时的着火感应期
影响着火感应期的因素
系统环境温度越高，其着火感应期越短； 大的混气发热量和高的混气反应速度都会
2. 正常火焰传播
（Ⅲ）区是正常火焰传播区。 ① 燃烧后气体压力要减少或接近不变； ② 燃烧后气体密度要减少； ③ 燃烧波以亚音速（即小于音速）进行
传播。
二、层流预混气中正常火
焰传播速度
（一）传播机理
1．火焰前沿概念
若在一长管中充满均匀混气，当用电火花或其 它火源加热某一局部混气时，混气的该局部就会着 火并形成火焰。火焰产生的热量会由于导热作用而 输送给火焰周围的冷混气层，使冷混气层温度升高， 化学反应加速，并形成新的火焰。这样使一层一层 的新鲜混气依次着火，也就是薄薄的化学反应区开 始由引燃的地方向未燃混气传播，它使已燃区和未 燃区之间形成了明显的分界线，称这层薄薄的化学 反应发光区为火焰前沿。