爆炸极限计算ppt课件

100
3.2
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
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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
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4.4.2爆炸极限的影响因素
（1）初始温度
爆炸性混合物的初始温度越高，则爆炸极限范围越大，即爆炸下 限降低而爆炸上限增高
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
4
温度对丙酮爆炸极限的影响
混合物温度，℃
爆炸下限，％
爆炸上限，％
0
4.2
8.0
50
4.0
9.8
x下＝
V V'

100%

V
100%
V1 100 V2 100 V3 100 Vi 100
惰化能力：
CCl4 > CO2 > H2O > N2 > He > Ar
图4-23 各种惰性气体对甲烷爆炸极限的影 响
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（4）容器
容器管子直径越小、爆炸极限范围越 小。
同一可燃物质，管径越小，其火焰蔓 延速度亦越小。当管径（或火焰通道） 小到一定程度时，火焰即不能通过。 这一间距称最大灭火间距，亦称临界 直径(消焰径）。当管径小于最大灭火 间距，火焰因不能通过而被熄灭。
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
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（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 爆炸下限略可燃气体组成的混合物爆炸极限的计算
莱—夏特尔公式
x
100
%
P1 P2 P3 Pi
N1 N2 N3
Ni
莱—夏特尔公式的证明如下：
证明时的指导思想：将可燃混合气体中的各种可燃气与空气组成一组，其 组成符合爆炸下限时的比例，可燃混气与空气组成的总的混合气体为各组之 和。
4.4 爆炸极限理论及计算
4.4.1 爆炸极限理论
爆炸下限 爆炸上限 混合爆炸物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，阻止了火焰的蔓延，此时，活化中心的销毁数 大于产生数。 同样，浓度在爆炸上限以上，含有过量的可燃性物质，空气 非常不足（主要是氧不足），火焰也不能蔓延。但此时若补 充空气同样有火灾爆炸的危险
当混合气燃烧时，其波面上的反应如下式： A＋B→C＋D＋Q
E W
反应热Q=W-E
A＋B
C＋D
1
设燃烧波内反应物浓度为n 则单位体积放出能量为nw。 燃烧波向前传递，使前方分子活化，活化概率为α （α ≤1） 则活化分子的浓度为α nW/E。第二批活化分子反应后再放出能量为α nW2/E。
前后两批分子反应时放出的能量比为 nW 2 / E W 1 Q
4.4.4 爆炸极限的经验公式
1）通过1摩尔可燃气在燃烧反应中所需氧原子的摩尔数（N）计算
有机可燃气爆炸极限（体积百分数）
x下＝ 4.761N0－0 1＋1％

x
上＝
400 4.76N
4
％

如：甲烷：N=4 x下= 6.5%， x上= 17.3%，
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（2）利用可燃气体在空气中完全燃烧时的化学计量浓度x0计算
有机物爆炸极限
x下＝0.55 x0
x 上＝4.8
x0
A＋nO2＋3.76nN2→生成物
有机可燃气A在空气中的化学计量浓度为
x0
%

1
100 4.76n
%
如：甲烷：n=2 x0%= 9.5%， x下= 5.2%，x上= 14.7%
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（3）通过燃烧热计算有机可燃气的爆炸下限
x1Q1 x2Q2 Cx
nW
E E
当β<1时，表示反应系统在受能源激发后，放热越来越少，也就是说，引起反 应的分子数越来越少，最后反应停止，不能形成燃烧或爆炸。 当β＝1时，表示反应系统在受能源激发后能均衡放热，有一定数量的分子在 持续进行反应。这就是决定爆炸极限的条件（严格说稍微超过一些才能爆炸）。 当β>1时，表示放热量越来越大，反应分子越来越多，形成爆炸
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1）设各种可燃气体积为：V1，V2，V3，……，Vi。则总的可燃气体积为
V＝V1+V2+V3+……+Vi
2）设各组可燃气—空气在爆炸下限时的体积为： V’1，V’2，V’3，……，V’I 。
则总的可燃混气—空气体积为 V′＝ V’1+V’2+V’3，……，V’I
3）设各种可燃气爆炸下限为：x1下，x2下，x3下，…xi下。则
x1下＝
V1 V' 1
100
x
2下＝
V2 V' 2
100
x3下＝
V3 V' 3
100
…x
i下＝
Vi V' i
100
V'1
＝
V1 x1下
100
V'
2
＝
V2 x 2下
100
V'
3
＝
V3 x 3下
100
…
V' i
＝ Vi x i下
100
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4）设总的可燃混气的爆炸下限为x下。则有
2
在爆炸极限时，β＝1
1 Q 1
E
设爆炸下限为L下（体积百分比）与反应概率α 成正比，
即
KL下
1 ＝K1＋Q L下 E
当Q与E相比较大时，上式可近似写做
1 ＝K Q
L下
E
各可燃气体的活化能变化不大，可大体上得出 ：
L下 Q＝常数
爆炸下限L下与可燃性气体的燃烧热Q近于成反比，可燃性气体燃烧热 越大，爆炸下限就越低。
（5）点火能源
火花的能量、热表面的面积、火源与 混合物的接触时间等，对爆炸极限均 有影响
图4-24 火源能量对甲烷爆 炸极限的影响 （常压，26℃）
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4.4.3 爆炸极限的测定
爆炸极限的测定一般采用传播法
测试原理：首先将爆炸管内抽成真空，然后充以一定浓度的可燃气 与空气的混合气体，用循环泵使可燃气混合均匀，再用电极点火， 观察火焰传播情况。火焰传播的最低浓度或最高浓度（可燃气的体 积百分含量），即为该可燃气的爆炸下限或爆炸上限。