燃燒與爆炸基本原理（課堂PPT）

1、1. 1. 燃燒和爆炸基本原理燃燒和爆炸基本原理化工安全工程1 1 燃燒與爆炸基本原理燃燒與爆炸基本原理主要內(nèi)容主要內(nèi)容l燃燒和爆炸的基本燃燒和爆炸的基本l燃燒與爆炸的必要條件燃燒與爆炸的必要條件l閃點、燃點、自燃點閃點、燃點、自燃點l爆炸極限爆炸極限l最大試驗安全間隙最大試驗安全間隙l密閉空間和開敞空間氣體爆炸強度密閉空間和開敞空間氣體爆炸強度l粉塵爆炸特性粉塵爆炸特性l物理蒸氣爆炸物理蒸氣爆炸l化學反應(yīng)失控化學反應(yīng)失控l壓力容器爆炸威力壓力容器爆炸威力l爆炸事故的劃分爆炸事故的劃分l爆炸波破壞準則爆炸波破壞準則氧化劑氧化劑是氧化還原反應(yīng)里得到電子或有電子對偏向的物質(zhì)，是氧化還原反應(yīng)里得到電

2、子或有電子對偏向的物質(zhì)，也即由高價變到低價的物質(zhì)。也即由高價變到低價的物質(zhì)。還原劑還原劑是在氧化還原反應(yīng)里，是在氧化還原反應(yīng)里，失去電子或有電子偏離的物質(zhì)。失去電子或有電子偏離的物質(zhì)。 燃燒是同時伴有燃燒是同時伴有發(fā)光、發(fā)熱的激烈氧化還原反應(yīng)發(fā)光、發(fā)熱的激烈氧化還原反應(yīng)。1.1.1 1.1.1 燃燒燃燒活潑非金屬：活潑非金屬：Cl2 、Br2、 O2等等 含高價金屬陽離子的化合物：含高價金屬陽離子的化合物：Fe3+ 等等 含高化合價元素的化合物：濃含高化合價元素的化合物：濃H2SO4 、 HNO3 、KMnO4 、HClO4、K2Cr2O7、K2FeO4等等氧化劑氧化劑活潑金屬：活潑金屬：K、

3、 Na、 Al、 Mg、 Zn等等含低價離子的化合物：含低價離子的化合物：Fe2+、S2-、I-等等 非金屬單質(zhì)：非金屬單質(zhì)：C、 H2、 Si等等 含低化合價元素化合物：含低化合價元素化合物：HCl 、 CO 、SO2、NH3等等 還原劑還原劑1.11.1燃燒的基本概念燃燒的基本概念3 3個特征個特征氣體氣體最容易燃燒，只要具有足夠的熱量即可迅速燃燒。最容易燃燒，只要具有足夠的熱量即可迅速燃燒。液體液體燃燒是在蒸氣狀態(tài)下進行的，首先液體受熱蒸發(fā)，其蒸氣燃燒是在蒸氣狀態(tài)下進行的，首先液體受熱蒸發(fā)，其蒸氣與氧化劑反應(yīng)實現(xiàn)燃燒，通常稱為蒸發(fā)燃燒。與氧化劑反應(yīng)實現(xiàn)燃燒，通常稱為蒸發(fā)燃燒。某些簡單固體

4、某些簡單固體，如，如S、P等，受熱后先熔化，后蒸發(fā)，隨后蒸氣等，受熱后先熔化，后蒸發(fā)，隨后蒸氣燃燒；燃燒；另外一些復雜固體另外一些復雜固體，如木材，受熱后分解出可燃氣體，再進行，如木材，受熱后分解出可燃氣體，再進行氣體燃燒，通常稱為分解燃燒。氣體燃燒，通常稱為分解燃燒。1.11.1燃燒的基本概念燃燒的基本概念可燃性氣體可燃性氣體燃燒可分為燃燒可分為預混燃燒預混燃燒和和擴散燃燒擴散燃燒預混燃燒預混燃燒可燃氣體與空氣（或氧氣）混合后發(fā)生燃燒?？扇細怏w與空氣（或氧氣）混合后發(fā)生燃燒。擴散燃燒擴散燃燒可燃氣體從管內(nèi)流出后同周圍空氣（氧氣）可燃氣體從管內(nèi)流出后同周圍空氣（氧氣） 接觸，邊混合邊燃燒。接觸

5、，邊混合邊燃燒。反應(yīng)速度快，反應(yīng)速度快，溫度高，溫度高，易發(fā)生爆炸易發(fā)生爆炸反應(yīng)速度慢，反應(yīng)速度慢，溫度低，溫度低，不易發(fā)生爆炸不易發(fā)生爆炸1.11.1燃燒的基本概念燃燒的基本概念1.1.2 1.1.2 化學計量濃度化學計量濃度abcd2222C H O SOCOH O(g)SO242ccccbyadbcyad11choccyy燃料的濃度稱為燃料在氧氣中的化學計量濃度燃料的濃度稱為燃料在氧氣中的化學計量濃度，表示為，表示為 燃料燃料 與氧氣的混合比例恰好滿足與氧氣的混合比例恰好滿足下列下列熱化學方程式熱化學方程式時時abcdC H O S1.11.1燃燒的基本概念燃燒的基本概念 abcd222

6、222C H O SO3.77NCOH O(g)SO3.77N242ccccccccbyyadybcyad 可燃氣體在空氣中燃燒時，若把空氣組成視為氧氣占可燃氣體在空氣中燃燒時，若把空氣組成視為氧氣占20.9520.95，其他占，其他占79.0579.05，則當燃料，則當燃料 與空氣的混合與空氣的混合比例恰好滿足熱化學方程式比例恰好滿足熱化學方程式 燃料的濃度稱為燃料在空氣中的化學計量濃度燃料的濃度稱為燃料在空氣中的化學計量濃度 abcdC H O Schy114.77chccyy1.11.1燃燒的基本概念燃燒的基本概念若以燃料燃燒所需的氧原子數(shù)若以燃料燃燒所需的氧原子數(shù)n n代替摩爾數(shù)代替摩

7、爾數(shù) ，則可燃氣體，則可燃氣體在氧氣中燃燒時，以摩爾分數(shù)表示化學計量濃度為在氧氣中燃燒時，以摩爾分數(shù)表示化學計量濃度為ccy12212choynn可燃氣體在空氣中燃燒時，若把空氣組成視為氧氣占可燃氣體在空氣中燃燒時，若把空氣組成視為氧氣占20.9520.95，其他占，其他占79.0579.05，以摩爾分數(shù)表示化學計量濃度，以摩爾分數(shù)表示化學計量濃度124.77214.772chynn甲烷與氧氣混合物的化學計量濃度為甲烷與氧氣混合物的化學計量濃度為133.3%3choy19.5%14.772choy甲烷與空氣混合物的化學計量濃度為甲烷與空氣混合物的化學計量濃度為 1.11.1燃燒的基本概念燃燒的

8、基本概念1.1.3 1.1.3 完全與不完全燃燒完全與不完全燃燒 在燃燒爆炸過程中，燃料氣體中的在燃燒爆炸過程中，燃料氣體中的C C元素全部被氧化為元素全部被氧化為COCO2 2，H H元素全部氧化為元素全部氧化為HH2 2OO，S S元素全部被氧化為元素全部被氧化為SOSO2 2，則稱為完全燃燒，其他情況均稱為不完全燃燒或燃燒不完全。則稱為完全燃燒，其他情況均稱為不完全燃燒或燃燒不完全。完全燃燒反應(yīng)會有兩種情況完全燃燒反應(yīng)會有兩種情況 燃料與空氣混合氣體中氧氣含量燃料與空氣混合氣體中氧氣含量 ，反應(yīng)方程式，反應(yīng)方程式abcd222222C H O SO3.77NCOH O(g)SO3.77N

9、2ccccccbyyady 燃料與空氣混合氣體中氧氣含量燃料與空氣混合氣體中氧氣含量 ，反應(yīng)方程式，反應(yīng)方程式 ccyyccyyabcd2222222C H O SO3.77 NCOH O3.77 N()OSO2cbyyayyyd1.11.1燃燒的基本概念燃燒的基本概念 從燃料利用角度出發(fā)，完全燃燒比不完全燃燒放出的熱從燃料利用角度出發(fā)，完全燃燒比不完全燃燒放出的熱量多，燃料利用率高。同時，除排放量多，燃料利用率高。同時，除排放COCO2 2氣體之外，沒有環(huán)氣體之外，沒有環(huán)境污染，也沒有毒性氣體境污染，也沒有毒性氣體COCO生成。所以，實際生產(chǎn)中盡量生成。所以，實際生產(chǎn)中盡量保證完全燃燒。從煙

10、囪中排出的煙氣如果成白色，則燃燒較保證完全燃燒。從煙囪中排出的煙氣如果成白色，則燃燒較完全；如果成黑色，則燃燒不完全完全；如果成黑色，則燃燒不完全。 從防爆抑爆角度出發(fā)，完全燃燒比不完全燃燒放出的熱從防爆抑爆角度出發(fā)，完全燃燒比不完全燃燒放出的熱量多，燃燒速率大，爆炸壓力高、壓力上升速率大，因而更量多，燃燒速率大，爆炸壓力高、壓力上升速率大，因而更危險；一旦成災，損失更嚴重。危險；一旦成災，損失更嚴重。1.11.1燃燒的基本概念燃燒的基本概念不完全燃燒，會有三種情況不完全燃燒，會有三種情況氧氣氧氣不足，不足，燃料剛好燃盡，所有的燃料剛好燃盡，所有的C C元素首先被氧化為元素首先被氧化為COCO

11、，無，無COCO2 2生成，所有生成，所有HH元素被氧化為元素被氧化為HH2 2OO，所有，所有S S元素元素被氧化為被氧化為SOSO2 2abcdmin2min222min2minC H O SO3.77NCOH OSO3.77N22422ccbyyadyabcaydy1.11.1燃燒的基本概念燃燒的基本概念氧氣不足，燃料有剩余，氧氣不足，燃料有剩余， 。在這種條件下，只有。在這種條件下，只有部分部分C C元素被氧化為元素被氧化為COCO，無，無COCO2 2生成，部分生成，部分HH元素被氧元素被氧化為化為HH2 2O O，部分，部分S S元素被氧化為元素被氧化為SOSO2 2，剩余燃料氣以

12、氣態(tài)，剩余燃料氣以氣態(tài)分子形式存在，分子形式存在，minyyabcd22222abcdC H O SO3.77 NCOH O3.77 NSO(1)C H O S24224byyaydyabcd氧氣不足，燃料燃盡，氧氣不足，燃料燃盡， 。在這種條件下，。在這種條件下，所有的所有的C C元素首先被氧化為元素首先被氧化為COCO；由于此時仍有剩余；由于此時仍有剩余OO2 2，所以部分所以部分COCO繼續(xù)被氧化為繼續(xù)被氧化為COCO2 2，全部，全部HH元素被氧化為元素被氧化為HH2 2O O，全部，全部S S元素被氧化為元素被氧化為SOSO2 2，minccyyyabcd22min2222C H O

13、 SO3.77 N2()CO2()COH O3.77 NSO2ccbyyyyyyyd1.11.1燃燒的基本概念燃燒的基本概念 燃料與助燃氣體混合物的燃燒速率和放熱量隨混合燃料與助燃氣體混合物的燃燒速率和放熱量隨混合比例而變化，當混合比達到某一值時，燃燒速率最大，比例而變化，當混合比達到某一值時，燃燒速率最大，放熱量最多，稱為放熱量最多，稱為最佳濃度最佳濃度。從防爆角度講，該濃度下。從防爆角度講，該濃度下爆炸壓力最高，升壓速率最大，因而是爆炸壓力最高，升壓速率最大，因而是最危險濃度最危險濃度 。應(yīng)。應(yīng)該指出，最危險濃度并不是化學計量濃度，由于燃爆反該指出，最危險濃度并不是化學計量濃度，由于燃爆反

14、應(yīng)的不完全性，燃爆產(chǎn)物在高溫下發(fā)生離解，以及某些應(yīng)的不完全性，燃爆產(chǎn)物在高溫下發(fā)生離解，以及某些二次反應(yīng)等原因，通常使最危險濃度大于化學計量濃度，二次反應(yīng)等原因，通常使最危險濃度大于化學計量濃度，常見氣體的常見氣體的最危險濃度是化學計量濃度的最危險濃度是化學計量濃度的1.1-1.31.1-1.3倍倍，個，個別情況會達到別情況會達到1.51.5倍。要精確計算最危險濃度，需要弄清倍。要精確計算最危險濃度，需要弄清反應(yīng)機理，確定燃燒產(chǎn)物的成分反應(yīng)機理，確定燃燒產(chǎn)物的成分。1.1.41.1.4最危險濃度最危險濃度1.11.1燃燒的基本概念燃燒的基本概念預混火焰燃燒過程中，通常定義以下預混火焰燃燒過程中

15、，通常定義以下3 種燃燒速度種燃燒速度:層流火焰燃燒速度層流火焰燃燒速度是指反應(yīng)區(qū)相對于未燃混合氣的移動速度。是指反應(yīng)區(qū)相對于未燃混合氣的移動速度。它它與反應(yīng)物質(zhì)有關(guān)，是反應(yīng)物質(zhì)的特征量與反應(yīng)物質(zhì)有關(guān)，是反應(yīng)物質(zhì)的特征量。常溫常壓下氣體常溫常壓下氣體的層流的層流火焰燃燒火焰燃燒速度稱為速度稱為基本燃燒速度基本燃燒速度。這個速度可在很多。這個速度可在很多手冊中查到。手冊中查到。燃料與純氧混合物的基本燃燒速度比燃料與空氣混合物的基燃料與純氧混合物的基本燃燒速度比燃料與空氣混合物的基本燃燒速度高一個數(shù)量級本燃燒速度高一個數(shù)量級。如甲烷如甲烷/氧氣混合物的基本燃燒速氧氣混合物的基本燃燒速度為度為4.5

16、m/s，甲烷，甲烷/空氣混合物的基本燃燒速度則只為空氣混合物的基本燃燒速度則只為0.40m/s。1.1 .5 燃燒速度與火焰速度燃燒速度與火焰速度 1.11.1燃燒的基本概念燃燒的基本概念常見碳氫燃料和空氣混合物的基本燃燒速度氣體分子式基本燃燒速度/ m/s氣體分子式基本燃燒速度/ m/s甲烷CH40.40丙酮C3H6O0.54乙烷C2H60.47丁酮CH3COC2H50.42丙烷C3H80.46甲醇CH3OH0.56正丁烷C4H100.45氫H23.12正戊烷C5H120.46一氧化碳CO0.46正己烷C6H140.46二氧化碳CS20.58乙烯C2H40.80苯C6H60.48丙烯C3H6

17、0.52甲苯C6H5CH30.411-丁烯C4H80.51汽油C6H5CH30.40乙炔C2H21.80航空燃料JP-10.40丙炔C3H40.82航空燃料JP-20.411-丁炔C4H80.681.11.1燃燒的基本概念燃燒的基本概念層流火焰膨脹速度層流火焰膨脹速度是指在封閉系統(tǒng)中燃燒產(chǎn)生的壓力升高是指在封閉系統(tǒng)中燃燒產(chǎn)生的壓力升高而引起燃燒產(chǎn)物的膨脹速度。而引起燃燒產(chǎn)物的膨脹速度?；鹧嫠俣然鹧嫠俣仁侵笇恿骰鹧嫦鄬τ陟o止燃燒壁面的運動速度。是指層流火焰相對于靜止燃燒壁面的運動速度。這個速度相當于前這個速度相當于前2個速度之和。個速度之和。 即在化學爆炸過程中，即在化學爆炸過程中，由于氣體膨脹

18、作用，火焰速度遠遠大于燃燒速度。由于氣體膨脹作用，火焰速度遠遠大于燃燒速度?；鹧嫠俣然鹧嫠俣炔皇侨剂系奶卣髁?，不是燃料的特征量，可燃氣體種類、組分、壓力、可燃氣體種類、組分、壓力、溫度、流動或擾動狀態(tài)等都會影響火焰速度的大小。溫度、流動或擾動狀態(tài)等都會影響火焰速度的大小。由于火焰?zhèn)鞑サ牟环€(wěn)定性，故火焰速度的測定易受各種條由于火焰?zhèn)鞑サ牟环€(wěn)定性，故火焰速度的測定易受各種條件的影響。例如，氣體流動中的耗散性、界面效應(yīng)、管壁件的影響。例如，氣體流動中的耗散性、界面效應(yīng)、管壁摩擦、密度差、重力作用、障礙物繞流及射流效應(yīng)等可能摩擦、密度差、重力作用、障礙物繞流及射流效應(yīng)等可能引起湍流和漩渦，使火焰不穩(wěn)定

19、，其表面變得皺褶不平，引起湍流和漩渦，使火焰不穩(wěn)定，其表面變得皺褶不平，從而增大火焰面積、體積和燃燒速率，增強爆炸破壞效應(yīng)。從而增大火焰面積、體積和燃燒速率，增強爆炸破壞效應(yīng)。在某些條件下燃燒可轉(zhuǎn)變?yōu)楸Z，達到最大破壞效果。在某些條件下燃燒可轉(zhuǎn)變?yōu)楸Z，達到最大破壞效果。1.11.1燃燒的基本概念燃燒的基本概念1.1.6 1.1.6 理論火焰溫度理論火焰溫度火焰溫度火焰溫度與燃燒條件有關(guān)，燃料特性、混合比、散熱條件、與燃燒條件有關(guān)，燃料特性、混合比、散熱條件、約束條件等都有重要影響。一般采用絕熱燃燒溫度來衡量約束條件等都有重要影響。一般采用絕熱燃燒溫度來衡量燃燒特性。燃燒特性。如果燃燒反應(yīng)所放

20、出的熱量未傳到外界，而全部用來加熱如果燃燒反應(yīng)所放出的熱量未傳到外界，而全部用來加熱燃燒產(chǎn)物，使其溫度升高，則這種燃燒稱為燃燒產(chǎn)物，使其溫度升高，則這種燃燒稱為絕熱燃燒絕熱燃燒。在不計及離解作用的條件下，絕熱燃燒時所能達到的溫度在不計及離解作用的條件下，絕熱燃燒時所能達到的溫度最高，這一溫度稱為最高，這一溫度稱為理論燃燒火焰溫度理論燃燒火焰溫度。若絕熱燃燒是在定壓條件下進行的，則燃燒火焰溫度稱為若絕熱燃燒是在定壓條件下進行的，則燃燒火焰溫度稱為定壓理論火焰溫度定壓理論火焰溫度；若絕熱燃燒是在定容條件下進行的，則燃燒火焰溫度稱為若絕熱燃燒是在定容條件下進行的，則燃燒火焰溫度稱為定容理論火焰溫度定

21、容理論火焰溫度。1.11.1燃燒的基本概念燃燒的基本概念 根據(jù)熱力學第一定律，若絕熱燃燒時不作非體積功，則定根據(jù)熱力學第一定律，若絕熱燃燒時不作非體積功，則定壓燃燒火焰溫度壓燃燒火焰溫度計算為計算為012iRiiPiRTPTphnhnHHQ式中式中 定壓反應(yīng)熱、產(chǎn)物總焓和反應(yīng)物總焓定壓反應(yīng)熱、產(chǎn)物總焓和反應(yīng)物總焓；n ni i、h hi i分別為物質(zhì)摩爾數(shù)和焓值。分別為物質(zhì)摩爾數(shù)和焓值。21pPTRTQHH、定容燃燒火焰溫度的計算方法定容燃燒火焰溫度的計算方法與定壓燃燒火焰溫度的計算與定壓燃燒火焰溫度的計算方法相似。在定容條件下絕熱燃燒，燃燒產(chǎn)物的壓力將提方法相似。在定容條件下絕熱燃燒，燃燒產(chǎn)

22、物的壓力將提高。依熱力學第一定律高。依熱力學第一定律012RiiPiiRTPTVununUUQ對于定容爆炸，有了理論火焰溫度即可計算爆炸壓力對于定容爆炸，有了理論火焰溫度即可計算爆炸壓力P2，按理想氣體方程式有按理想氣體方程式有VTRnpmp22燃燒室容積燃燒室容積 V1.11.1燃燒的基本概念燃燒的基本概念廣義上廣義上爆炸爆炸是一種極其迅速的物理或化學是一種極其迅速的物理或化學變化，特征是突然變化，特征是突然釋放大量能量或者體積急劇膨脹，壓力驟升形成壓縮波或沖釋放大量能量或者體積急劇膨脹，壓力驟升形成壓縮波或沖擊波，擊波，對對周圍物質(zhì)周圍物質(zhì)做功，引起被作用物體變形、移動或破壞。做功，引起被

23、作用物體變形、移動或破壞。經(jīng)常經(jīng)常伴有伴有光、熱、聲光、熱、聲效應(yīng)。效應(yīng)。1.2 爆炸的基本概念爆炸的基本概念爆炸過程中發(fā)生爆炸過程中發(fā)生物理變化的稱為物理變化的稱為物理爆炸，物理爆炸，如鍋爐爆炸、壓如鍋爐爆炸、壓力容器因內(nèi)部介質(zhì)超壓破裂等力容器因內(nèi)部介質(zhì)超壓破裂等。物理爆炸與燃燒沒有任何關(guān)系。物理爆炸與燃燒沒有任何關(guān)系。爆炸過程中發(fā)生爆炸過程中發(fā)生化學變化的稱為化學變化的稱為化學爆炸，化學爆炸，一般是一般是既有既有物理變物理變化化，又有，又有化學變化化學變化，如炸藥爆炸、瓦斯爆炸、粉體爆炸等。，如炸藥爆炸、瓦斯爆炸、粉體爆炸等?；瘜W爆炸實質(zhì)上是受到約束的燃燒，約束使壓力驟升，產(chǎn)生壓化學爆炸實

24、質(zhì)上是受到約束的燃燒，約束使壓力驟升，產(chǎn)生壓力波或沖擊波，因而危害性比燃燒更大。力波或沖擊波，因而危害性比燃燒更大。狹義上的爆炸是指化學爆炸。狹義上的爆炸是指化學爆炸。不是特征不是特征1.2.1 1.2.1 爆炸及其分類爆炸及其分類氣相爆炸氣相爆炸爆炸發(fā)生爆炸發(fā)生時時爆炸介質(zhì)完全處于氣體狀態(tài)，爆炸介質(zhì)完全處于氣體狀態(tài)，它它又可又可分為以下分為以下2類類：混合氣體爆炸混合氣體爆炸：可燃性氣體與助燃性氣體混合并達到爆炸極可燃性氣體與助燃性氣體混合并達到爆炸極限后遇到火源就會引起爆炸限后遇到火源就會引起爆炸，如如氫氣氫氣、天然氣、天然氣、瓦斯爆炸、瓦斯爆炸等等。分解爆炸分解爆炸：某些氣體即便在沒有空

25、氣或氧氣的情況下同樣可某些氣體即便在沒有空氣或氧氣的情況下同樣可以發(fā)生爆炸，如乙炔在沒有氧氣的情況下，若被壓縮到以發(fā)生爆炸，如乙炔在沒有氧氣的情況下，若被壓縮到200kPa以上，遇火星就能引起爆炸。乙烯，氧化乙烯，氧化以上，遇火星就能引起爆炸。乙烯，氧化乙烯，氧化乙炔，四氟乙烯，丙烯，臭氧，一氧化氮等也具有類似的性乙炔，四氟乙烯，丙烯，臭氧，一氧化氮等也具有類似的性質(zhì)。出現(xiàn)這種情況的原因在于這類氣體在分解時能放出大量質(zhì)。出現(xiàn)這種情況的原因在于這類氣體在分解時能放出大量的熱量，使分解出來的氣體受熱膨脹，造成壓力急劇升高。的熱量，使分解出來的氣體受熱膨脹，造成壓力急劇升高。按發(fā)生爆炸時爆炸介質(zhì)所處

26、的狀態(tài)可分為按發(fā)生爆炸時爆炸介質(zhì)所處的狀態(tài)可分為5類類1.2 爆炸的基本概念爆炸的基本概念液相爆炸液相爆炸爆炸發(fā)生爆炸發(fā)生時時爆炸介質(zhì)主要處于液體狀態(tài)，當然爆爆炸介質(zhì)主要處于液體狀態(tài)，當然爆炸的實質(zhì)仍是液體上方的蒸氣炸的實質(zhì)仍是液體上方的蒸氣與助燃性氣體混合并達到爆炸與助燃性氣體混合并達到爆炸極限后遇到火源引起極限后遇到火源引起的的爆炸爆炸，如汽油、酒精等爆炸如汽油、酒精等爆炸。固相爆炸固相爆炸爆炸發(fā)生爆炸發(fā)生時時爆炸介質(zhì)處于固體狀態(tài)，如爆炸介質(zhì)處于固體狀態(tài)，如TNTTNT爆炸、爆炸、黑火藥爆炸等。黑火藥爆炸等。粉塵爆炸粉塵爆炸爆炸發(fā)生時爆炸發(fā)生時爆炸介質(zhì)爆炸介質(zhì)是是處于處于懸浮狀態(tài)的粉塵，如

27、懸浮狀態(tài)的粉塵，如煤粉、鋁粉、面粉等煤粉、鋁粉、面粉等爆炸。爆炸。爆炸沖擊波在傳播過程中，還會爆炸沖擊波在傳播過程中，還會擾動原來處于靜止沉積狀態(tài)的粉塵，使原來不具備粉塵爆炸擾動原來處于靜止沉積狀態(tài)的粉塵，使原來不具備粉塵爆炸條件的地區(qū)和場所具備了粉塵爆炸的條件，條件的地區(qū)和場所具備了粉塵爆炸的條件，從而從而引起二次爆引起二次爆炸。炸?；瘜W反應(yīng)失控化學反應(yīng)失控放熱化學反應(yīng)如硝化、磺化、氧化、氯化、放熱化學反應(yīng)如硝化、磺化、氧化、氯化、聚合等失控引起溫度迅速升高、反應(yīng)速度急劇加快、內(nèi)壓急聚合等失控引起溫度迅速升高、反應(yīng)速度急劇加快、內(nèi)壓急劇上升。劇上升。1.2 爆炸的基本概念爆炸的基本概念密閉空

28、間內(nèi)爆炸密閉空間內(nèi)爆炸介質(zhì)燃燒爆炸發(fā)生在封閉空間內(nèi)，如壓介質(zhì)燃燒爆炸發(fā)生在封閉空間內(nèi)，如壓力容器或管道內(nèi)的爆炸、廠房內(nèi)的爆炸等力容器或管道內(nèi)的爆炸、廠房內(nèi)的爆炸等.開敞空間爆炸開敞空間爆炸可燃介質(zhì)在室外大氣中集聚后發(fā)生的爆炸，可燃介質(zhì)在室外大氣中集聚后發(fā)生的爆炸， 如工廠罐區(qū)內(nèi)由于可燃氣體泄漏形成的氣云爆炸、在空間如工廠罐區(qū)內(nèi)由于可燃氣體泄漏形成的氣云爆炸、在空間分布的聚乙烯粉體爆炸等。分布的聚乙烯粉體爆炸等。半封閉空間內(nèi)的爆炸半封閉空間內(nèi)的爆炸某些方向有約束而另外一些方向沒某些方向有約束而另外一些方向沒有約束的爆炸，如煤礦巷道內(nèi)的瓦斯爆炸等。有約束的爆炸，如煤礦巷道內(nèi)的瓦斯爆炸等。按按化學爆

29、炸發(fā)生的場合，化學爆炸發(fā)生的場合，可可分為分為3類類1.2 爆炸的基本概念爆炸的基本概念1.2.2 1.2.2 燃燒與燃燒與爆炸爆炸的基本模式的基本模式根據(jù)燃燒爆炸過程中火焰和壓力傳播情形，可燃氣體的燃燒爆根據(jù)燃燒爆炸過程中火焰和壓力傳播情形，可燃氣體的燃燒爆炸可有四種模式：炸可有四種模式：定壓燃燒定壓燃燒(burnning)、爆燃、爆燃(deflagration)、爆轟爆轟(detonation)和定容爆炸和定容爆炸(explosion)。定壓燃燒定壓燃燒是無約束的敞開型燃燒，燃燒過程中，壓力始終與初是無約束的敞開型燃燒，燃燒過程中，壓力始終與初始環(huán)境壓力相平衡，壓力保持恒定不變。整個過程中

30、，不會形始環(huán)境壓力相平衡，壓力保持恒定不變。整個過程中，不會形成壓力波，也不會形成具有破壞性的空氣沖擊波。定壓燃燒的成壓力波，也不會形成具有破壞性的空氣沖擊波。定壓燃燒的特征參量是定壓燃燒速度，大多飽和烴類氣體與空氣混合物的特征參量是定壓燃燒速度，大多飽和烴類氣體與空氣混合物的燃燒速度為燃燒速度為0.5m/s量級。量級。 如果氣體燃燒過程中，火焰遇到約束，或者由于擾動而使火焰如果氣體燃燒過程中，火焰遇到約束，或者由于擾動而使火焰加速，則會形成壓力波，這樣的過程稱為爆燃。加速，則會形成壓力波，這樣的過程稱為爆燃。爆燃爆燃是一種帶是一種帶有壓力波的燃燒，火焰以亞音速傳播，壓力波則以當?shù)匾羲傧蛴袎毫?/p>

31、波的燃燒，火焰以亞音速傳播，壓力波則以當?shù)匾羲傧蚯皞鞑?，行進在火焰陣面之前，形成兩波三區(qū)結(jié)構(gòu)前傳播，行進在火焰陣面之前，形成兩波三區(qū)結(jié)構(gòu)。1.2 爆炸的基本概念爆炸的基本概念222,pTu111, ,p T u000,pTu爆轟爆轟是氣體爆炸的最高形式，它以超音速傳播，是氣體爆炸的最高形式，它以超音速傳播，火焰陣面與沖火焰陣面與沖擊波陣面重合。擊波陣面重合。跨過波陣面，壓力和密度都是突變的。烴類氣跨過波陣面，壓力和密度都是突變的。烴類氣體與空氣混合物的爆轟速度大多在體與空氣混合物的爆轟速度大多在1800m/s量級，爆轟壓力在量級，爆轟壓力在1.5-3MPa。在空氣中噴灑易燃物質(zhì)（氣體、液體或固

32、體），形。在空氣中噴灑易燃物質(zhì)（氣體、液體或固體），形成可燃混合物，然后用雷管兒點燃（點火能量大于成可燃混合物，然后用雷管兒點燃（點火能量大于1000J），），從而迅速形成爆轟波，產(chǎn)生強大的殺傷力從而迅速形成爆轟波，產(chǎn)生強大的殺傷力，這就是，這就是燃料燃料-空氣炸空氣炸藥。藥。定容爆炸定容爆炸是可燃氣體與空氣混合物在給定體積的剛性容器內(nèi)的是可燃氣體與空氣混合物在給定體積的剛性容器內(nèi)的燃燒過程。爆炸過程釋放的能量被氣體本身吸收，溫度升高，燃燒過程。爆炸過程釋放的能量被氣體本身吸收，溫度升高，壓力升高。壓力升高。1.2 爆炸的基本概念爆炸的基本概念 影響最小點火能量的因素主要有氣體溫度、濃度、壓力

33、影響最小點火能量的因素主要有氣體溫度、濃度、壓力和惰性氣體含量。氣體溫度越高、壓力越大、處于最危險濃和惰性氣體含量。氣體溫度越高、壓力越大、處于最危險濃度、惰性氣體含量越小，點火能量越低。度、惰性氣體含量越小，點火能量越低。1.3 1.3 燃燒和燃燒和爆炸的爆炸的必要必要條件條件l有合適濃度的有合適濃度的可燃氣體可燃氣體l有合適濃度的有合適濃度的助燃助燃氣體氣體（氧化劑）（氧化劑）l有足夠能量的有足夠能量的點火源點火源兩金屬電極間火花放電點火能量兩金屬電極間火花放電點火能量max0.54040tsssElIdt靜電火花的點火能量靜電火花的點火能量212sECV爆炸極限爆炸極限每種氣體都有一個最

34、低點火能量，當點火能量低于這個值每種氣體都有一個最低點火能量，當點火能量低于這個值時就不會發(fā)生爆炸。時就不會發(fā)生爆炸。1. 3.11. 3.1氣體燃燒與爆炸的基本條件氣體燃燒與爆炸的基本條件工業(yè)中的粉體一般是粒徑小于工業(yè)中的粉體一般是粒徑小于850 m的固體顆粒的固體顆粒粒度越小，粒度越小，表面積越大，表面積越大，例如例如把直徑為把直徑為100mm的球切割成直的球切割成直徑為徑為0.1mm的球時，表面積增大了的球時，表面積增大了999倍倍，從而，從而化學活性越高，化學活性越高，氧化速度越快，燃燒越完全，爆炸下限越小，爆炸威力越大。氧化速度越快，燃燒越完全，爆炸下限越小，爆炸威力越大。粒度越小，

35、粒度越小，越容易越容易均勻均勻懸浮于空氣中，發(fā)生爆炸的幾率也越懸浮于空氣中，發(fā)生爆炸的幾率也越大。大。 粉體的粉體的含濕量含濕量對其燃燒性能影響很大，當可燃粉體的含濕對其燃燒性能影響很大，當可燃粉體的含濕量超過一定值后，就會成為不燃性粉體。量超過一定值后，就會成為不燃性粉體。粉體爆炸粉體爆炸的四個基本條件：的四個基本條件：l粉體顆粒足夠小粉體顆粒足夠小l有合適的可燃粉體濃度有合適的可燃粉體濃度l有合適濃度的氧氣有合適濃度的氧氣l有足夠能量的點火源有足夠能量的點火源1. 3.2 1. 3.2 粉塵燃燒與爆炸的基本條件粉塵燃燒與爆炸的基本條件1.3 1.3 燃燒和燃燒和爆炸的爆炸的必要必要條件條件

36、1.4.1 1.4.1 閃點與燃點的概念閃點與燃點的概念 液體表面總有一定量的蒸氣存在，可燃液體表面的蒸氣與液體表面總有一定量的蒸氣存在，可燃液體表面的蒸氣與空氣接觸就會形成空氣接觸就會形成可燃混合物可燃混合物，遇到火源就會燃燒甚至爆炸。，遇到火源就會燃燒甚至爆炸。 液體表面液體表面蒸氣量與液體溫度蒸氣量與液體溫度有關(guān)。溫度很低時，液體表面有關(guān)。溫度很低時，液體表面蒸氣很少，它與空氣的混合物不能被明火點燃；當蒸氣很少，它與空氣的混合物不能被明火點燃；當溫度溫度增加到增加到某一值時，混合物的燃燒只出現(xiàn)瞬間的某一值時，混合物的燃燒只出現(xiàn)瞬間的火苗或閃光火苗或閃光，稱為，稱為閃燃閃燃，此時的溫度稱為

37、該液體的此時的溫度稱為該液體的閃點閃點。 可燃混合液體的閃點隨其濃度不同而變化。如純乙醇的閃可燃混合液體的閃點隨其濃度不同而變化。如純乙醇的閃點為點為99，乙醇含量為，乙醇含量為80%80%水溶液的閃點為水溶液的閃點為1919，乙醇含量為，乙醇含量為5%5%水溶液的閃點為水溶液的閃點為6262，乙醇含量為，乙醇含量為3%3%的水溶液不會閃燃。的水溶液不會閃燃。 1.4 1.4 閃點與燃點閃點與燃點 可燃液體的危險等級是根據(jù)閃點來劃分的。閃點在可燃液體的危險等級是根據(jù)閃點來劃分的。閃點在45以下以下的為的為易燃品易燃品，如汽油、煤油；閃點在，如汽油、煤油；閃點在45以上以上的為的為可燃品可燃品，

38、如，如柴油、潤滑油。柴油、潤滑油。 閃點是評定可燃液體火災爆炸危險性的主要指標閃點是評定可燃液體火災爆炸危險性的主要指標 甲類液體甲類液體：閃點小于：閃點小于28的液體，如原油、汽油等；的液體，如原油、汽油等； 乙類液體乙類液體：閃點大于或等于：閃點大于或等于28但小于但小于60的液體，如噴氣的液體，如噴氣燃料、燈用煤油；燃料、燈用煤油； 丙類液體丙類液體：閃點大于：閃點大于60以上的液體，如重油、柴油、潤滑以上的液體，如重油、柴油、潤滑油等。油等。 選用潤滑油時，應(yīng)根據(jù)使用溫度考慮潤滑油的閃點高低，一選用潤滑油時，應(yīng)根據(jù)使用溫度考慮潤滑油的閃點高低，一般要求潤滑油的閃點比使用溫度高般要求潤滑

39、油的閃點比使用溫度高2030，以保證使用安全，以保證使用安全和減少揮發(fā)損失。閃點低的潤滑油在工作過程中容易蒸發(fā)損失，和減少揮發(fā)損失。閃點低的潤滑油在工作過程中容易蒸發(fā)損失，嚴重時甚至引起潤滑油粘度增大，影響潤滑油的使用。嚴重時甚至引起潤滑油粘度增大，影響潤滑油的使用。1.4.2 1.4.2 閃點與燃點的用途閃點與燃點的用途1.4 1.4 閃點與燃點閃點與燃點1.4.3 閃點的測量閃點的測量開口閃點（開口閃點（GB/T 267）：適用于重質(zhì)潤滑油和深色石油產(chǎn)品）：適用于重質(zhì)潤滑油和深色石油產(chǎn)品閉口閃點（閉口閃點（GB/T 261）：適用于閃點在）：適用于閃點在150以下的輕質(zhì)油品以下的輕質(zhì)油品

40、同一個油品，其開杯閃點較閉杯閃點高同一個油品，其開杯閃點較閉杯閃點高20-30。 開口測量儀開口測量儀 閉口測量儀閉口測量儀1.4 1.4 閃點與燃點閃點與燃點1.4.4 沸點與初餾點沸點與初餾點 沸點沸點為單一物質(zhì)在一定壓力下由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)的溫度值。為單一物質(zhì)在一定壓力下由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)的溫度值。 閃點和沸點都能表示物質(zhì)的揮發(fā)性。閃點和沸點都能表示物質(zhì)的揮發(fā)性。區(qū)別是只有易燃液體區(qū)別是只有易燃液體有閃點。有閃點。 碳氫化合物的閃點與沸點之間存在近似如下關(guān)系碳氫化合物的閃點與沸點之間存在近似如下關(guān)系0.68371.7FBtt 單一液體常用沸點表示劇烈揮發(fā)時的狀態(tài)。混合液體由單一液體常用沸點表

41、示劇烈揮發(fā)時的狀態(tài)?；旌弦后w由于每種液體有一個沸點，所以其沸騰溫度是一個區(qū)間。于每種液體有一個沸點，所以其沸騰溫度是一個區(qū)間。 初餾點初餾點指其剛剛開始沸騰時的溫度，由于是混合液體，指其剛剛開始沸騰時的溫度，由于是混合液體，沸騰后其溫度仍然會繼續(xù)升高至其中沸點最高的一種液體沸沸騰后其溫度仍然會繼續(xù)升高至其中沸點最高的一種液體沸騰為止。初餾點越低其揮發(fā)性也越強。騰為止。初餾點越低其揮發(fā)性也越強。1.4 1.4 閃點與燃點閃點與燃點自燃自燃是在無外界火源條件下，物質(zhì)是在無外界火源條件下，物質(zhì)自發(fā)自發(fā)著火燃燒的現(xiàn)象。著火燃燒的現(xiàn)象。物質(zhì)自燃可分為物質(zhì)自燃可分為受熱自燃受熱自燃和和自熱自燃自熱自燃兩種

42、形式。兩種形式。受熱自燃受熱自燃在外部熱源作用下，物質(zhì)溫度不斷升高，當達在外部熱源作用下，物質(zhì)溫度不斷升高，當達到自燃點時即發(fā)生著火燃燒。到自燃點時即發(fā)生著火燃燒。自熱自燃自熱自燃在在沒有沒有外界熱源情況下，由于物質(zhì)內(nèi)部發(fā)生外界熱源情況下，由于物質(zhì)內(nèi)部發(fā)生化學、物理或生化過程而產(chǎn)生熱量，使物質(zhì)溫度升高，化學、物理或生化過程而產(chǎn)生熱量，使物質(zhì)溫度升高，達到自燃點時發(fā)生燃燒。達到自燃點時發(fā)生燃燒。發(fā)生自然時的溫度稱為發(fā)生自然時的溫度稱為自燃點自燃點（AITAIT）可燃介質(zhì)的自燃溫度也隨可燃介質(zhì)的自燃溫度也隨濃度濃度而變化。通常情況下，化學計而變化。通常情況下，化學計量比濃度下自燃點最低。量比濃度下

43、自燃點最低。自燃溫度還隨自燃溫度還隨壓力壓力增高而降低。例如苯在增高而降低。例如苯在0.1MPa時，自燃時，自燃溫度為溫度為680，而在，而在1MPa時為時為590。1.5 1.5 自燃與自燃點自燃與自燃點1.6 爆炸極限爆炸極限爆炸極限爆炸極限：可燃物質(zhì)可燃物質(zhì)( (可燃氣體、蒸氣和粉塵可燃氣體、蒸氣和粉塵) )與空氣與空氣( (或氧氣或氧氣) )必須在一定的濃度范圍內(nèi)均勻混合，形成預混氣，遇著火源必須在一定的濃度范圍內(nèi)均勻混合，形成預混氣，遇著火源才會發(fā)生爆炸，這個濃度范圍稱為爆炸極限才會發(fā)生爆炸，這個濃度范圍稱為爆炸極限?？扇夹曰旌衔锟扇夹曰旌衔锬軌虬l(fā)生爆炸的最低濃度和最高濃度，分別稱為

44、能夠發(fā)生爆炸的最低濃度和最高濃度，分別稱為爆炸下限爆炸下限和和爆炸上限爆炸上限。例如一氧化碳與空氣混合的爆炸極限為例如一氧化碳與空氣混合的爆炸極限為12125 58080?？扇夹曰旌衔锏目扇夹曰旌衔锏谋O限范圍越寬、爆炸下限越低和爆炸上爆炸極限范圍越寬、爆炸下限越低和爆炸上限越高時，其爆炸危險性越大限越高時，其爆炸危險性越大。爆炸下限越低則可燃物稍有。爆炸下限越低則可燃物稍有泄漏就會形成爆炸條件；爆炸上限越高則有少量空氣滲入容泄漏就會形成爆炸條件；爆炸上限越高則有少量空氣滲入容器，就能與容器內(nèi)的可燃物混合形成爆炸條件。器，就能與容器內(nèi)的可燃物混合形成爆炸條件。1.6.1 1.6.1 爆炸極限

45、的爆炸極限的概念概念爆炸極限的單位爆炸極限的單位 ：氣體或蒸氣氣體或蒸氣的爆炸極限的單位，是以在混合物中所占體積的的爆炸極限的單位，是以在混合物中所占體積的百分比百分比()來表示的，如氫與空氣混合物的爆炸極限為來表示的，如氫與空氣混合物的爆炸極限為475?？扇挤蹓m可燃粉塵的爆炸極限是以混合物中所占體積的質(zhì)量比的爆炸極限是以混合物中所占體積的質(zhì)量比gm3來表示的，可稱為來表示的，可稱為質(zhì)量爆炸極限質(zhì)量爆炸極限。例如鋁粉的爆炸極限為例如鋁粉的爆炸極限為40gm3。1.6 爆炸極限爆炸極限1.6.2 1.6.2 爆炸極限的影響因素爆炸極限的影響因素可燃氣體或蒸氣的種類及化學性質(zhì)的影響可燃氣體或蒸氣的

46、種類及化學性質(zhì)的影響CC CC 型單鍵的碳氫化合物，爆炸上下限范圍?。恍蛦捂I的碳氫化合物，爆炸上下限范圍??；C C三三C C 型三鍵相連的碳氫化物，爆炸上下限范圍較大；型三鍵相連的碳氫化物，爆炸上下限范圍較大；C=C C=C 型二鍵相連的碳氫化合物，爆炸極限范圍介于之間。型二鍵相連的碳氫化合物，爆炸極限范圍介于之間。混合均勻程度的影響混合均勻程度的影響燃氣與空氣充分混合均勻燃氣與空氣充分混合均勻，爆炸極限范圍大。爆炸極限范圍大。溫度的影響溫度的影響爆炸性混合物的溫度越高，爆炸性混合物的溫度越高，爆炸范圍就越寬爆炸范圍就越寬1.6 爆炸極限爆炸極限初始壓力的影響初始壓力的影響真空度對丙酮爆炸極限

47、的影響真空度對丙酮爆炸極限的影響正正壓對甲烷爆炸極限的影響壓對甲烷爆炸極限的影響1.6 爆炸極限爆炸極限初始壓力初始壓力/MPa/MPa甲烷甲烷一氧化碳一氧化碳/%/%/%/%/%/%/%/%0.10130.10136.06.013.413.412.512.574.074.01.0131.0135.95.917.217.217.817.862.962.95.0655.0655.75.729.529.520.520.556.556.512.6612.665.75.745.545.520.720.751.751.7LyUyLyUy初始壓力對爆炸極限的影響初始壓力對爆炸極限的影響1.6 爆炸極限爆炸

48、極限惰性介質(zhì)或雜質(zhì)的影響惰性介質(zhì)或雜質(zhì)的影響氮氣對一氧化碳在空氣中爆氮氣對一氧化碳在空氣中爆炸極限的影響炸極限的影響爆炸性混合物中惰性爆炸性混合物中惰性氣體含量增加，其爆氣體含量增加，其爆炸極限范圍縮小。當炸極限范圍縮小。當惰性氣體含量增加到惰性氣體含量增加到某一值時，混合物不某一值時，混合物不再發(fā)生爆炸。再發(fā)生爆炸。1.6 爆炸極限爆炸極限惰性氣體對甲烷在空氣中爆炸極限影響惰性氣體對甲烷在空氣中爆炸極限影響CO2惰性氣體的種類不惰性氣體的種類不同對爆炸極限的影同對爆炸極限的影響亦不相同。響亦不相同。1.6 爆炸極限爆炸極限在一般情況下，爆炸性混合物中惰性氣體含量增加，在一般情況下，爆炸性混合

49、物中惰性氣體含量增加，對其對其爆炸上限的影響比對爆炸下限的影響更為顯著爆炸上限的影響比對爆炸下限的影響更為顯著。這是因為。這是因為在爆炸性混合物中，隨著惰性氣體含量的增加氧的含量相在爆炸性混合物中，隨著惰性氣體含量的增加氧的含量相對減少，而在爆炸上限濃度下氧的含量本來已經(jīng)很小，故對減少，而在爆炸上限濃度下氧的含量本來已經(jīng)很小，故惰性氣體含量稍微增加一點，即產(chǎn)生很大影響，使爆炸上惰性氣體含量稍微增加一點，即產(chǎn)生很大影響，使爆炸上限急劇下降。限急劇下降。水等雜質(zhì)對其反應(yīng)影響很大水等雜質(zhì)對其反應(yīng)影響很大。如果無水，干燥的氯沒有。如果無水，干燥的氯沒有氧化功能；干燥的空氣不能氧化鈉或磷；干燥的氫氧混氧

50、化功能；干燥的空氣不能氧化鈉或磷；干燥的氫氧混合物在合物在10001000下也不會產(chǎn)生爆炸。少量的水會急劇加下也不會產(chǎn)生爆炸。少量的水會急劇加速臭氧、氯氧化物等物質(zhì)的分解。少量的硫化氫會大大速臭氧、氯氧化物等物質(zhì)的分解。少量的硫化氫會大大降低水煤氣及其混合物的燃點，加速其爆炸。降低水煤氣及其混合物的燃點，加速其爆炸。1.6 爆炸極限爆炸極限實驗管徑和材質(zhì)的影響實驗管徑和材質(zhì)的影響管徑管徑/mm爆炸極限爆炸極限 / %火焰向下傳播火焰向下傳播 火焰水平傳播火焰水平傳播 火焰向上傳播火焰向上傳播255.80-13.206.20-12.906.30-12.80505.40-14.255.65-13.

51、956.12-13.25755.35-14.855.4-13.955.95-13.35甲烷甲烷/ /空氣混合物的爆炸極限實驗結(jié)果空氣混合物的爆炸極限實驗結(jié)果現(xiàn)在現(xiàn)在經(jīng)常利用密閉管道或球形容器進行爆炸極限實驗，經(jīng)常利用密閉管道或球形容器進行爆炸極限實驗，判別是否發(fā)生爆炸的依據(jù)是觀測到火焰或壓力達到判別是否發(fā)生爆炸的依據(jù)是觀測到火焰或壓力達到200mmHg(26.66kPa)200mmHg(26.66kPa)。1.6 爆炸極限爆炸極限 點火能量的影響點火能量的影響氣體氣體體積分體積分數(shù)數(shù)/%能量能量/ mJ氣體氣體體積分體積分數(shù)數(shù)/%能量能量/mJ 甲烷甲烷8.500.280氧化丙烯氧化丙烯4.9

52、70.190乙烷乙烷4.020.031甲醇甲醇12.240.215丁烷丁烷3.420.380乙醛乙醛7.720.376乙烯乙烯6.520.016丙酮丙酮4.871.15丙烯丙烯4.440.282苯苯2.710.550乙炔乙炔7.730.020甲苯甲苯2.272.50甲基乙炔甲基乙炔4.970.152氨氨21.80.77丁二烯丁二烯3.670.170氧氧29.20.019環(huán)氧乙烷環(huán)氧乙烷7.720.105二硫化碳二硫化碳6.520.015610 J/mol610 J/mol部分氣體的最小引爆能量部分氣體的最小引爆能量1.6 爆炸極限爆炸極限1.6.2 1.6.2 爆炸極限的計算爆炸極限的計算單一

53、燃料在空氣中的爆炸極限的單一燃料在空氣中的爆炸極限的估算估算（1 1）若燃料完全燃燒所需的氧原子數(shù)為）若燃料完全燃燒所需的氧原子數(shù)為n n，則以可燃氣體，則以可燃氣體摩爾分數(shù)表示的爆炸極限為摩爾分數(shù)表示的爆炸極限為44.77414.77(1) 1ULynyn（2）依據(jù)燃料的化學計量濃度估算）依據(jù)燃料的化學計量濃度估算4.80.55UstLstyyyy1.6 爆炸極限爆炸極限（3）根據(jù)燃料閃點進行）根據(jù)燃料閃點進行計算計算sLpyp（4）爆炸上限與爆炸下限之間近似）爆炸上限與爆炸下限之間近似關(guān)系關(guān)系6.5 100%ULyy燃料閃點下的飽和蒸氣壓燃料閃點下的飽和蒸氣壓 為總壓為總壓spp1.6 爆

54、炸極限爆炸極限（5 5）對于有機物）對于有機物C Cn nHHmmOOp p，可利用標準燃燒熱進行估算，可利用標準燃燒熱進行估算 對于有機物對于有機物C Cn nH HmmOOp pN Nq q ( (包括胺類、硝基化合物、腈類及包括胺類、硝基化合物、腈類及含氮雜環(huán)化合物等含氮雜環(huán)化合物等) )，可利用標準燃燒熱，可利用標準燃燒熱進行估算進行估算46100%LyQ50100%LyQQQ為有機物標準燃燒熱為有機物標準燃燒熱，kJ/molkJ/mol，以以若若難以查到燃燒熱時難以查到燃燒熱時650200(kJ/mol)QCXC C為燃料分子中為燃料分子中C C原子總數(shù)；原子總數(shù)；X X為為結(jié)構(gòu)參數(shù)

55、，由有機物官能結(jié)構(gòu)參數(shù)，由有機物官能團結(jié)構(gòu)確定團結(jié)構(gòu)確定2.4 2.4 爆炸極限的計算爆炸極限的計算 有機物官能團結(jié)構(gòu)參數(shù)有機物官能團結(jié)構(gòu)參數(shù)X取值取值1.6 爆炸極限爆炸極限（6 6）利用）利用1mol1mol有機可燃氣體按化學計量濃度燃燒有機可燃氣體按化學計量濃度燃燒所需的氧氣摩爾數(shù)所需的氧氣摩爾數(shù) 進行進行計算計算14.77 21Lccyy14.77/3 1Uccyyccy1.6 爆炸極限爆炸極限多種可燃氣體混合物在空氣中的爆炸極限的估算多種可燃氣體混合物在空氣中的爆炸極限的估算（1 1）在已知各組分在空氣中爆炸極限的情況下，根據(jù)）在已知各組分在空氣中爆炸極限的情況下，根據(jù)理理- -查德

56、里查德里(Le Chatelier)(Le Chatelier)法則進行計算法則進行計算11LiiLiUiiUiyyyyyyy yi i 是組分是組分i i的摩爾分數(shù)的摩爾分數(shù) y yLiLi是組分是組分i i的爆炸下限的爆炸下限 y yUiUi是組分是組分i i的爆炸上限的爆炸上限1.6 爆炸極限爆炸極限（2 2）利用）利用1mol1mol有機可燃氣體完全燃燒所需的氧氣摩爾有機可燃氣體完全燃燒所需的氧氣摩爾數(shù)數(shù) 進行計算進行計算ccy 假設(shè)一種由假設(shè)一種由n n種有機可燃氣體組成的混合氣體，其各種有機可燃氣體組成的混合氣體，其各組分的體積百分數(shù)分別為組分的體積百分數(shù)分別為y yi i(i=1

57、,2,n)(i=1,2,n)，各組分完全燃，各組分完全燃燒所需要的氧氣系數(shù)分別為燒所需要的氧氣系數(shù)分別為y yccicci(i=1,2,n) (i=1,2,n) ，則，則1mol1mol體積的混合氣體處于爆炸極限時所需的氧氣摩爾數(shù)應(yīng)當體積的混合氣體處于爆炸極限時所需的氧氣摩爾數(shù)應(yīng)當為各組分處于爆炸極限時所需的氧氣摩爾數(shù)之和為各組分處于爆炸極限時所需的氧氣摩爾數(shù)之和1nccicciiyy y14.7721Lccyy14.77/3 1Uccyy1.6 爆炸極限爆炸極限 當只有兩個可燃組分時，爆炸極限可用三角形表示當只有兩個可燃組分時，爆炸極限可用三角形表示 應(yīng)用時，應(yīng)用時，過組分過組分A A所所占

58、比例點作與占比例點作與B B線平行線平行的線；同理，過組分的線；同理，過組分B B所占比例點作與所占比例點作與A A線平線平行的線，兩者的交點就行的線，兩者的交點就是世紀所處位置，從而是世紀所處位置，從而可以判別是否處于爆炸可以判別是否處于爆炸極限之內(nèi)極限之內(nèi)。爆炸下限爆炸下限爆炸下限爆炸下限1.6 爆炸極限爆炸極限可燃氣體與惰性氣體混合物的爆炸極限的估算可燃氣體與惰性氣體混合物的爆炸極限的估算（1 1）若可燃氣體為甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、一氧化碳）若可燃氣體為甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、一氧化碳和（或）氫氣，則首先將混合物分成以下組合和（或）氫氣，則首先將混合物分成以下組合CO+COCO+CO2

59、 2CO+NCO+N2 2H H2 2+CO+CO2 2H H2 2+ N+ N2 2CHCH4 4+CO+CO2 2CHCH4 4+ N+ N2 2 計算各組中惰性氣體與可燃氣體的摩爾比計算各組中惰性氣體與可燃氣體的摩爾比，查圖得各組，查圖得各組分爆炸極限。分爆炸極限。1.6 爆炸極限爆炸極限1.6 爆炸極限爆炸極限（2 2）若可燃氣體為其他氣體，則按）若可燃氣體為其他氣體，則按下下式進行估算式進行估算11fLLfLfUUfUyyBy ByyByBy yfLfL、y yfU fU 為混合物中可燃氣體混合物的爆炸下限和上限為混合物中可燃氣體混合物的爆炸下限和上限B B 為惰性氣體含量為惰性氣體

60、含量1.6 爆炸極限爆炸極限例例1 1 試估算甲烷的爆炸極限試估算甲烷的爆炸極限。解法一：甲烷的完全燃燒反應(yīng)方程解法一：甲烷的完全燃燒反應(yīng)方程 ， 所需的氧原子數(shù)為所需的氧原子數(shù)為 4222CH +2O =CO +H O4n 11=6.5%4.77(1) 14.77 (4 1) 144=17.3%4.7744.77 44LUynyn 解法二：甲烷的化學計量濃度為解法二：甲烷的化學計量濃度為29.5%4.7742chy4.8=4.89.5%=14.8%0.55=0.55 9.5%=5.2%UstLstyyyy1.6 爆炸極限爆炸極限解法三：甲烷的完全燃燒反應(yīng)方程為解法三：甲烷的完全燃燒反應(yīng)方程為