混合气爆炸极限的理论计算方法
爆炸极限计算
爆炸极限计算爆炸反应当量浓度、爆炸下限和上限、多种可燃气体混合物的爆炸极限计算方法如下：(1)爆炸反应当量浓度。
爆炸性混合物中的可燃物质和助燃物质的浓度比例，在恰好能发生完全的化合反应时，则爆炸所析出的热量最多，所产生的压力也最大。
实际的反应当量浓度稍高于计算的反应当量浓度，这是因为爆炸性混合物通常含有杂质。
可燃气体或蒸气分子式一般用CαHβOγ表示，设燃烧1mol气体所必需的氧摩尔数为n，则燃烧反应式可写成：CαHβOγ+nO2→生成气体按照标准空气中氧气浓度为20．9％，则可燃气体在空气中的化学当量浓度X(％)，可用下式表示：可燃气体在氧气中的化学当量浓度为Xo(％)，可用下式表示：也可根据完全燃烧所需的氧原子数2n的数值，从表1中直接查出可燃气体或蒸气在空气(或氧气)中的化学当量浓度。
其中。
可燃气体（蒸气）在空气中和氧气中的化学当量浓度(2)爆炸下限和爆炸上限。
各种可燃气体和燃性液体蒸气的爆炸极限，可用专门仪器测定出来，或用经验公式估算。
爆炸极限的估算值与实验值一般有些出入，其原因是在计算式中只考虑到混合物的组成，而无法考虑其他一系列因素的影．响，但仍不失去参考价值。
1)根据完全燃烧反应所需的氧原子数估算有机物的爆炸下限和上限，其经验公式如下。
爆炸下限公式：(体积)爆炸上限公式：(体积)式中L下——可燃性混合物爆炸下限；L上——可燃性混合物爆炸上限；n——1mol可燃气体完全燃烧所需的氧原子数。
某些有机物爆炸上限和下限估算值与实验值比较如表2：表2石蜡烃的化学计量浓度及其爆炸极限计算值与实验值的比较从表中所列数值可以看出，实验所得与计算的值有一定差别，但采用安全系数后，在实际生产工作中仍可供参考。
2)根据化学当量浓度计算爆炸极限和爆炸性混合气完全燃烧时的化学当量浓度，可以估算有机物的爆炸下限和上限。
计算公式如下：此计算公式用于链烷烃类，其计算值与实验值比较，误差不超过10％。
例如甲烷爆炸极限的实验值为5％～15％，与计算值非常接近。
混合气体的爆炸极限怎么计算
爆炸极限的计算1 根据化学理论体积分数近似计算爆炸气体完全燃烧时，其化学理论体积分数可用来确定链烷烃类的爆炸下限，公式如下：L下≈0.55c0式中——常数；c0——爆炸气体完全燃烧时化学理论体积分数。
若空气中氧体积分数按%计，c0可用下式确定c0=（ n0）式中 n0——可燃气体完全燃烧时所需氧分子数。
如甲烷燃烧时，其反应式为CH4 2O2→CO2 2H2O此时n0=2则L下=×（ 2）=由此得甲烷爆炸下限计算值比实验值5%相差不超过10%。
2 对于两种或多种可燃气体或可燃蒸气混合物爆炸极限的计算目前，比较认可的计算方法有两种：莱?夏特尔定律对于两种或多种可燃蒸气混合物，如果已知每种可燃气的爆炸极限，那么根据莱?夏特尔定律，可以算出与空气相混合的气体的爆炸极限。
用Pn表示一种可燃气在混合物中的体积分数，则：LEL=（P1 P2 P3）/（P1/LEL1 P2/LEL2 P3/LEL3）（V%）混合可燃气爆炸上限：UEL=（P1 P2 P3）/（P1/UEL1 P2/UEL2 P3/UEL3）（V%）此定律一直被证明是有效的。
理?查特里公式理?查特里认为，复杂组成的可燃气体或蒸气混合的爆炸极限，可根据各组分已知的爆炸极限按下式求之。
该式适用于各组分间不反应、燃烧时无催化作用的可燃气体混合物。
Lm=100/（V1/L1 V2/L2 …… Vn/Ln）式中Lm——混合气体爆炸极限，%；L1、L2、L3——混合气体中各组分的爆炸极限，%；V1、V2、V3——各组分在混合气体中的体积分数，%。
例如：一天然气组成如下：甲烷80%（L下=%）、乙烷15%（L下=%）、丙烷4%（L下=%）、丁烷1%（L下=%）求爆炸下限。
Lm=100/（80/5 15/ 4/ 1/）=3 可燃粉尘许多工业可燃粉尘的爆炸下限在20-60g/m3之间，爆炸上限在2-6kg/m3之间。
碳氢化合物一类粉尘如能完全气化燃尽，则爆炸下限可由布尔格斯-维勒关系式计算：c×Q=k式中c——爆炸下限浓度；Q——该物质每靡尔的燃烧热或每克的燃烧热；k——常数第五节爆炸极限理论与计算一、爆炸极限理论可燃气体或蒸气与空气的混合物，并不是在任何组成下都可以燃烧或爆炸，而且燃烧(或爆炸)的速率也随组成而变。
混合气体爆炸极限计算应用实例
ＣＨＥＭＩＣＡＬＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＤＥＳＩＧＮ化工设计２０２１，３１（４）混合气体爆炸极限计算应用实例何秀风 上海电气集团国控环球工程有限公司 太原 ０３００２４摘要 混合气体在化工设计中多有出现，对于可燃性混合气体，其爆炸极限的计算非常必要。
本文举例说明混合气体爆炸极限的计算过程，仅供设计人员在计算混合气体爆炸极限时参考。
关键词 混合气体 爆炸极限何秀风：高级工程师。
２００９年毕业于太原理工大学获硕士学位。
从事化工工艺研究及设计工作。
联系电话：１３５４６４１９６５０，Ｅ－ｍａｉｌ：５５３７０１２８４＠ｑｑ ｃｏｍ。
在化工设计中，对可燃气体，首先需要判别其火灾危险性类别，只有对物料和装置准确定性后，才能合理开展后续设计工作。
在《石油化工企业设计防火标准》中，对可燃气体的火灾危险性分类规定如下，见表１。
表１ 可燃气体的火灾危险性分类［１］类别可燃气体与空气混合物的爆炸下限甲＜１０％（Ｖ）乙≥１０％（Ｖ） 根据物质的理化性质检索，只能知道纯物质的火灾危险性。
而在化工生产过程中，多数情况下可燃气体以混合物状态存在，因此计算混合气体的爆炸极限显得非常重要。
１ 爆炸极限计算方法理论上确定混合气体爆炸极限的方法很多，涉及的理论也较为丰富，其中Ｌｅｃｈｔｅｉｌｉｅｒ法则是计算混合气体爆炸极限的一种较切合工程实际的方法［２］，其基本公式为：Ｌ＝１００∑ＶｉＬｉ％（１）式中，Ｌ为可燃气体混合物的爆炸极限（上限／下限）；Ｖｉ为可燃气体混合物各组分的含量，％（Ｖ）；Ｌｉ为可燃气体混合物各组分的爆炸极限（上限／下限）。
对于混合气体又可分为三种状况：①第一类气体：不含氧气和惰性气体的可燃气体混合物；②第二类气体：不含氧气，但含惰性气体的可燃气体混合物；③第三类气体：含氧气且含惰性气体的可燃气体混合物。
对于第一类气体，可直接利用公式（１）进行计算。
对于第二类气体，其计算步骤为：①将惰性气体和可燃气体分配组合，视为一种可燃介质组分；②计算出各组合气体的含量和比例，几种常用的惰性气和可燃气混合物的爆炸极限如图１～图２所示；③从图１～图２（惰性气体／可燃气爆炸极限图）中查出各组合气体的爆炸极限；④按公式（１）计算混合气爆炸极限。
常见气体的爆炸极限及爆炸极限计算公式
爆炸极限计算方法：比较认可的计算方法有两种：莱·夏特尔定律????对于两种或多种可燃蒸气混合物，如果已知每种可燃气的爆炸极限，那么根据莱·夏特尔定律，可以算出与空气相混合的气体的爆炸极限。
用Pn表示一种可燃气在混合物中的体积分数，则：LEL=（P1+P2+P3）/（P1/LEL1+P2/LEL2+P3/LEL3）?（V%）混合可燃气爆炸上限：UEL=（P1+P2+P3）/（P1/UEL1+P2/UEL2+P3/UEL3）?（V%）?此定律一直被证明是有效的。
2.2?理·查特里公式????理·查特里认为，复杂组成的可燃气体或蒸气混合的爆炸极限，可根据各组分已知的爆炸极限按下式求之。
该式适用于各组分间不反应、燃烧时无催化作用的可燃气体混合物。
Lm=100/（V1/L1+V2/L2+……+Vn/Ln）????式中Lm——混合气体爆炸极限，%；????L1、L2、L3——混合气体中各组分的爆炸极限，%；????V1、V2、V3——各组分在混合气体中的体积分数，%。
????例如：一天然气组成如下：甲烷80%（L下=5.0%）、乙烷15%（L下=3.22%）、丙烷4%（L下=2.37%）、丁烷1%（L下=1.86%）求爆炸下限。
????Lm=100/（80/5+15/3.22+4/2.37+1/1.86）=4.369德迈数据计算：废气风量：19000Nm3/h废气中可燃性成分：戊烷7kg/h；甲醛29kg/h，其它约5kg/h（当甲醛计算）戊烷体积=7000/72*22.4/1000=2.178Nm3/h体积分数=2.178/19000=0.012%甲醛体积分数=25.39Nm3/h体积分数=25.39/19000=0.134%混合气体中可燃气体的总体积分数=0.146%由公式：LEL=（P1+P2+P3）/（P1/LEL1+P2/LEL2+P3/LEL3）?（V%）得：混合气体的爆炸下限=0.146%/（0.012/1.7+0.134/7）=5.57%结论：混合气体中可燃气体的总体积分数为0.146%，混合气体的爆炸下限为5.57%，可燃气体浓度是爆炸下限浓度的1/38，放心烧吧！。
爆炸极限及其计算
本文为安徽理工大学化工学院弹药08-5班陈运成编辑爆炸极限及其计算爆炸极限是指可燃物质（可燃气体、蒸气和粉尘）与空气或氧气在一定的浓度范围内均匀混合形成预混气时，与火源发生爆炸的浓度范围或极限。
它是表征可燃气体和粉尘危险性的重要参数在此浓度范围内的混合气体（粉尘）称为爆炸性混合气体（粉尘）。
爆炸极限可用混合气体（粉尘）中可燃物的体积浓度和质量浓度来表示。
可燃气体和蒸气的爆炸极限以混合物中可燃气体（蒸气）所占的体积百分比L 表示，33/m m ；可燃粉尘的爆炸极限以单位体积内混合物中可燃粉尘的质量浓度Y 表示3/m g 。
在20℃时L 与Y 有如下的关系：4.2/2932731004.221000M L L M Y ∙=⨯⨯= 式中 M ——可燃气体的相对分子质量。
爆炸上限和爆炸下限分别表示爆炸性混合物能够发生爆炸的可燃物的最高浓度和最低浓度。
另外，爆炸下限越低，说明只要少量的预混气遇到火源就能发生爆炸；爆炸上限越高，说明在可燃物中只要混入少量空气（氧气）与火源就能发生爆炸。
所以可燃物的爆炸极限越宽越危险。
当可燃气体、蒸气或粉尘的浓度小于爆炸下限时，由于混合物中有过量的空气，过量空气起冷却作用的同时，同时可导致可燃物浓度不足，可燃物燃烧时得热小于失热，燃烧不能进行下去，最终熄灭不可能发生爆炸；同样可燃物的浓度大于爆炸上限时，可燃物浓度过量，燃烧时可燃物会因缺氧而熄灭，不可能发生爆炸。
第一节爆炸极限的影响因素爆炸极限不是一个恒定不变的的常数，它受压强、温度、氧气的体积分数、点火源的能量、容器的形状和大小、惰性气体、杂质的量等因素的影响。
A、温度的影响混合物的原始温度升高，则爆炸下限降低，上限增高，爆炸极限范围扩大，爆炸危险性升高。
温度升高的情况下，活化分子数增高，分子热运动加剧，致使爆炸更容易发生。
B、氧的体积分数的影响混合物中氧的体积分数增加，爆炸极限范围扩大，尤其是爆炸上限提高较多。
C、压力的影响混合物原始的压力增大，爆炸极限的范围也增大。
爆炸极限计算
爆炸极限计算爆炸反应当量浓度、爆炸下限和上限、多种可燃气体混合物的爆炸极限计算方法如下：(1)爆炸反应当量浓度。
爆炸性混合物中的可燃物质和助燃物质的浓度比例，在恰好能发生完全的化合反应时，则爆炸所析出的热量最多，所产生的压力也最大。
实际的反应当量浓度稍高于计算的反应当量浓度，这是因为爆炸性混合物通常含有杂质。
可燃气体或蒸气分子式一般用CαHβOγ表示，设燃烧1mol气体所必需的氧摩尔数为n，则燃烧反应式可写成：CαHβOγ+nO2→生成气体按照标准空气中氧气浓度为20．9％，则可燃气体在空气中的化学当量浓度X(％)，可用下式表示：可燃气体在氧气中的化学当量浓度为Xo(％)，可用下式表示：也可根据完全燃烧所需的氧原子数2n的数值，从表1中直接查出可燃气体或蒸气在空气(或氧气)中的化学当量浓度。
其中。
可燃气体（蒸气）在空气中和氧气中的化学当量浓度(2)爆炸下限和爆炸上限。
各种可燃气体和燃性液体蒸气的爆炸极限，可用专门仪器测定出来，或用经验公式估算。
爆炸极限的估算值与实验值一般有些出入，其原因是在计算式中只考虑到混合物的组成，而无法考虑其他一系列因素的影．响，但仍不失去参考价值。
1)根据完全燃烧反应所需的氧原子数估算有机物的爆炸下限和上限，其经验公式如下。
爆炸下限公式：(体积)爆炸上限公式：(体积)式中L下——可燃性混合物爆炸下限；L上——可燃性混合物爆炸上限；n——1mol可燃气体完全燃烧所需的氧原子数。
某些有机物爆炸上限和下限估算值与实验值比较如表2：表2石蜡烃的化学计量浓度及其爆炸极限计算值与实验值的比较从表中所列数值可以看出，实验所得与计算的值有一定差别，但采用安全系数后，在实际生产工作中仍可供参考。
2)根据化学当量浓度计算爆炸极限和爆炸性混合气完全燃烧时的化学当量浓度，可以估算有机物的爆炸下限和上限。
计算公式如下：此计算公式用于链烷烃类，其计算值与实验值比较，误差不超过10％。
例如甲烷爆炸极限的实验值为5％～15％，与计算值非常接近。
爆炸极限理论与计算
第五节爆炸极限理论与计算一、爆炸极限理论可燃气体或蒸气与空气的混合物，并不是在任何组成下都可以燃烧或爆炸，而且燃烧(或爆炸)的速率也随组成而变。
实验发现，当混合物中可燃气体浓度接近化学反应式的化学计量比时，燃烧最快、最剧烈。
若浓度减小或增加，火焰蔓延速率则降低。
当浓度低于或高于某个极限值，火焰便不再蔓延。
可燃气体或蒸气与空气的混合物能使火焰蔓延的最低浓度，称为该气体或蒸气的爆炸下限；反之，能使火焰蔓延的最高浓度则称为爆炸上限。
可燃气体或蒸气与空气的混合物，若其浓度在爆炸下限以下或爆炸上限以上，便不会着火或爆炸。
爆炸极限一般用可燃气体或蒸气在混合气体中的体积百分数表示，有时也用单位体积可燃气体的质量(kg·m—3)表示。
混合气体浓度在爆炸下限以下时含有过量空气，由于空气的冷却作用，活化中心的消失数大于产生数，阻止了火焰的蔓延。
若浓度在爆炸上限以上，含有过量的可燃气体，助燃气体不足，火焰也不能蔓延。
但此时若补充空气，仍有火灾和爆炸的危险。
所以浓度在爆炸上限以上的混合气体不能认为是安全的。
燃烧和爆炸从化学反应的角度看并无本质区别。
当混合气体燃烧时，燃烧波面上的化学反应可表示为A+B→C+D+Q(4—1)式中A、B为反应物；C、D为产物；Q为燃烧热。
A、B、C、D不一定是稳定分子，也可以是原子或自由基。
化学反应前后的能量变化可用图4—4表示。
初始状态Ⅰ的反应物(A+B)吸收活化能正达到活化状态Ⅱ，即可进行反应生成终止状态Ⅲ的产物(C+D)，并释放出能量W，W＝Q+E。
图4－4 反应过程能量变化假定反应系统在受能源激发后，燃烧波的基本反应浓度，即反应系统单位体积的反应数为n，则单位体积放出的能量为nW。
如果燃烧波连续不断，放出的能量将成为新反应的活化能。
设活化概率为α(α≤1)，则第二批单位体积内得到活化的基本反应数为anW/E，放出的能量为。
αnW2/E。
后批分子与前批分子反应时放出的能量比β定义为燃烧波传播系数，为现在讨论β的数值。
混合气体的爆炸极限怎么计算
混合气体的爆炸极限怎么计算混合气体的爆炸极限怎么计算爆炸极限L=1/（Y1/L1 Y2/L2 Y3/L3）其中：Y1、Y2、Y3代表混合物中组成、L2、L3代有混合气体各组份相应的爆炸极限求混合物爆炸下限（或上限）时，L1、L2、L3分别为各纯组份的爆炸下限（或下限）；爆炸极限的计算根据化学理论体积分数近似计算爆炸气体完全燃烧时，其化学理论体积分数可用来确定链烷烃类的爆炸下限，公式如下：下≈0.55c0式中 0.55——常数；——爆炸气体完全燃烧时化学理论体积分数。
若空气中氧体积分数按20.9%计，c0可用下式确定=20.9/（0.209 n0）式中 n0——可燃气体完全燃烧时所需氧分子数。
如甲烷燃烧时，其反应式为2O2→CO2 2H2O此时n0=2则L下=0.55×20.9/（0.209 2）=5.2由此得甲烷爆炸下限计算值比实验值5%相差不超过10%。
对于两种或多种可燃气体或可燃蒸气混合物爆炸极限的计算目前，比较认可的计算方法有两种：.1 莱?夏特尔定律对于两种或多种可燃蒸气混合物，如果已知每种可燃气的爆炸极限，那么根据莱?夏特尔定律，可以算出与空气相混合的气体的爆炸极限。
用Pn表示一种可燃气在混合物中的体积分数，则：=（P1 P2 P3）/（P1/LEL1 P2/LEL2 P3/LEL3）（V%）混合可燃气爆炸上限：=（P1 P2 P3）/（P1/UEL1 P2/UEL2 P3/UEL3）（V%）此定律一直被证明是有效的。
.2 理?查特里公式理?查特里认为，复杂组成的可燃气体或蒸气混合的爆炸极限，可根据各组分已知的爆炸极限按下式求之。
该式适用于各组分间不反应、燃烧时无催化作用的可燃气体混合物。
=100/（V1/L1 V2/L2 …… Vn/Ln）:x式中Lm——混合气体爆炸极限，%；、L2、L3——混合气体中各组分的爆炸极限，%；、V2、V3——各组分在混合气体中的体积分数，%。