文档介绍：爆炸极限理论及计算? 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 1 ?当混合气燃烧时,其波面上的反应如下式: A+B→C+D+Q ?反应热 Q=W-E EW A+BC+D 2 ?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αnW/E 。第二批活化分子反应后再放出能量为αnW 2/E。?前后两批分子反应时放出的能量比为??????????E QE W nW E nW1 / 2?????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 3 在爆炸极限时, β=111????????E Q?设爆炸下限为 L 下(体积百分比)与反应概率α成正比, 即下 KL ????????E Q1KL 1+ = 下当Q与E相比较大时,上式可近似写做 E QKL 1= 下各可燃气体的活化能变化不大,可大体上得出: =常数下Q?L 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。? 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 4 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?(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 5 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,% 100 6 图 4-22 不同压力下氢气爆炸极限 ,圆筒容器尺寸为 37× 8cm ;,球形容器; ,圆筒容器图 4-21 不同压力下甲烷爆炸极限 ,圆筒容器尺寸为 37× 8cm ;,球形容器; ,圆筒容器?(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 7 图 4-23 各种惰性气体对甲烷爆炸极限的影响?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: CCl 4 > CO 2 > H 2 O > N 2 > He > Ar ?(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。?(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 8图 4-24 火源能量对甲烷爆炸极限的影响(常压, 26℃) ? 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。 9 ? 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)??????????% = % + - = 上下4N76 .4 400 x 11N76 .4 100 x如:甲烷: N=4 x 下= % ,x 上= % , 10 (2)利用可燃气体在空气中完全燃烧时的化学计量浓度 x 0计算有机物爆炸极限????? 0 55 .0x xx= = 上下A+ nO 2+ 2→生成物有机可燃气 A在空气中的化学计量浓度为%76 .41 100 % 0n x??如:甲烷: n=2 x 0 %= % ,x 下= % ,x 上= %