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
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
E
W
A＋B
C＋D
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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αnW2/E。
前后两批分子反应时放出的能量比为
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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在爆炸极限时，β＝1
设爆炸下限为L下（体积百分比）与反应概率α成正比，
即
当Q与E相比较大时，上式可近似写做
各可燃气体的活化能变化不大，可大体上得出 ：
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。
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（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
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（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
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
50
100
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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4-21 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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（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
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：
CCl4 > CO2 > H2O > N2 > He > Ar
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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。
（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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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。
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）
如：甲烷：N=4 x下= %， x上= %，
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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
A＋nO2＋→生成物
有机可燃气A在空气中的化学计量浓度为
如：甲烷：n=2 x0%= %， x下= %，x上= %
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