爆炸極限計(jì)算

1、爆炸極限計(jì)算  爆炸反應(yīng)當(dāng)量濃度、爆炸下限和上限、多種可燃?xì)怏w混合物的爆炸極限計(jì)算方法如下：(1)爆炸反應(yīng)當(dāng)量濃度。爆炸性混合物中的可燃物質(zhì)和助燃物質(zhì)的濃度比例，在恰好能發(fā)生完全的化合反應(yīng)時(shí)，則爆炸所析出的熱量最多，所產(chǎn)生的壓力也最大。實(shí)際的反應(yīng)當(dāng)量濃度稍高于計(jì)算的反應(yīng)當(dāng)量濃度，這是因?yàn)楸ㄐ曰旌衔锿ǔ：须s質(zhì)。可燃?xì)怏w或蒸氣分子式一般用CHO表示，設(shè)燃燒1mol氣體所必需的氧摩爾數(shù)為n，則燃燒反應(yīng)式可寫成：CHO+nO2生成氣體按照標(biāo)準(zhǔn)空氣中氧氣濃度為209，則可燃?xì)怏w在空氣中的化學(xué)當(dāng)量濃度X()，可用下式表示：可燃?xì)怏w在氧氣中的化學(xué)當(dāng)量濃度為Xo()，可用下式表示：也可根據(jù)完全燃

2、燒所需的氧原子數(shù)2n的數(shù)值，從表1中直接查出可燃?xì)怏w或蒸氣在空氣(或氧氣)中的化學(xué)當(dāng)量濃度。其中?？扇?xì)怏w（蒸氣）在空氣中和氧氣中的化學(xué)當(dāng)量濃度 (2)爆炸下限和爆炸上限。各種可燃?xì)怏w和燃性液體蒸氣的爆炸極限，可用專門儀器測定出來，或用經(jīng)驗(yàn)公式估算。爆炸極限的估算值與實(shí)驗(yàn)值一般有些出入，其原因是在計(jì)算式中只考慮到混合物的組成，而無法考慮其他一系列因素的影響，但仍不失去參考價(jià)值。1)根據(jù)完全燃燒反應(yīng)所需的氧原子數(shù)估算有機(jī)物的爆炸下限和上限，其經(jīng)驗(yàn)公式如下。爆炸下限公式：  (體積)爆炸上限公式：  (體積)式中  L下可燃性混合物爆炸下限；  L

3、上可燃性混合物爆炸上限；  n1mol可燃?xì)怏w完全燃燒所需的氧原子數(shù)。某些有機(jī)物爆炸上限和下限估算值與實(shí)驗(yàn)值比較如表2： 表2石蠟烴的化學(xué)計(jì)量濃度及其爆炸極限計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值的比較 從表中所列數(shù)值可以看出，實(shí)驗(yàn)所得與計(jì)算的值有一定差別，但采用安全系數(shù)后，在實(shí)際生產(chǎn)工作中仍可供參考。2)根據(jù)化學(xué)當(dāng)量濃度計(jì)算爆炸極限和爆炸性混合氣完全燃燒時(shí)的化學(xué)當(dāng)量濃度，可以估算有機(jī)物的爆炸下限和上限。計(jì)算公式如下： 此計(jì)算公式用于鏈烷烴類，其計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值比較，誤差不超過10。例如甲烷爆炸極限的實(shí)驗(yàn)值為515，與計(jì)算值非常接近。但用以估算H2、C2H2以及含N2、Cl2等可燃?xì)怏w時(shí)，

4、出入較大，不可應(yīng)用。(3)多種可燃?xì)怏w組成混合物的爆炸極限。由多種可燃?xì)怏w組成爆炸混合氣的爆炸極限，可根據(jù)各組分的爆炸極限進(jìn)行估算，其計(jì)算公式如下：式中  Lm爆炸性混合氣的爆炸極限()；L1、L2、L3、Ln組成混合氣各組分的爆炸極限()；V1、V2、V3、Vn各組分在混合氣中的濃度()。V1+V2+V3+Vn=100該公式用于煤氣、水煤氣、天然氣等混合氣爆炸極限的計(jì)算比較準(zhǔn)確，而對于氫與乙烯、氫與硫化氫、甲烷與硫化氫等混合氣及二硫化碳的混合氣體，則計(jì)算的誤差較大，不得應(yīng)用。 摘自安全科學(xué)技術(shù)百科全書（中國勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2003年6月出版）explosive lim

5、it  可燃性氣體或蒸氣與助燃性氣體形成的均勻混合系在標(biāo)準(zhǔn)測試條件下引起爆炸的濃度極限值。助燃性氣體可以是空氣、氧氣或其他助燃性氣體。一般情況提及的爆炸極限是指可燃?xì)怏w或蒸氣在空氣中的濃度極限。能夠引起爆炸的可燃?xì)怏w的最低含量稱為爆炸下限；最高濃度稱為爆炸上限?；旌舷档慕M分不同，爆炸極限也不同。同一混合系，由于初始溫度、系統(tǒng)壓力、惰性介質(zhì)含量、混合系存在空間及器壁材質(zhì)以及點(diǎn)火能量的大小等的都能使爆炸極限發(fā)生變化。一般規(guī)律是：混合系原始溫度升高，則爆炸極限范圍增大，即下限降低、上限升高。因?yàn)橄到y(tǒng)溫度升高，分子內(nèi)能增加，使原來不燃的混合物成為可燃、可爆系統(tǒng)。系統(tǒng)壓力增大，爆炸極限范圍也擴(kuò)

6、大，這是由于系統(tǒng)壓力增高，使分子間距離更為接近，碰撞幾率增高，使燃燒反應(yīng)更易進(jìn)行。壓力降低，則爆炸極限范圍縮小；當(dāng)壓力降至一定值時(shí)，其上限與下限重合，此時(shí)對應(yīng)的壓力稱為混合系的臨界壓力。壓力降至臨界壓力以下，系統(tǒng)便不成為爆炸系統(tǒng)(個(gè)別氣體有反?，F(xiàn)象)。混合系中所含惰性氣體量增加，爆炸極限范圍縮小，惰性氣體濃度提高到某一數(shù)值，混合系就不能爆炸。容器、管子直徑越小，則爆炸范圍就越小。當(dāng)管徑(火焰通道)小到一定程度時(shí)，單位體積火焰所對應(yīng)的固體冷卻表面散出的熱量就會(huì)大于產(chǎn)生的熱量，火焰便會(huì)中斷熄滅。火焰不能傳播的最大管徑稱為該混合系的臨界直徑。點(diǎn)火能的強(qiáng)度高、熱表面的面積大、點(diǎn)火源與混合物的接觸時(shí)間不

7、等都會(huì)使爆炸極限擴(kuò)大。除上述因素外，混合系接觸的封閉外殼的材質(zhì)、機(jī)械雜質(zhì)、光照、表面活性物質(zhì)等都可能影響到爆炸極限范圍。可燃性蒸氣的爆炸極限值是由可燃液體表面產(chǎn)生的蒸氣濃度決定的。對于可燃液體而言，爆炸下限濃度對應(yīng)的閃點(diǎn)溫度又可以稱為爆炸下限溫度；爆炸上限濃度對應(yīng)的液體溫度又可以稱為爆炸上限溫度。混合氣體、蒸汽的爆炸極限可以根據(jù)理.查特里法則計(jì)算  L下= 1/N1/L1+N2/L2.*100%L上= 1/N1/L1+N2/L2.*100%理查特公式是對兩種或多種可燃?xì)怏w或可燃蒸氣混合物爆炸極限的計(jì)算，它是根據(jù)各組分已知的爆炸極限來計(jì)算的，適用于各組分間不反應(yīng)、燃燒時(shí)無催化作用的可燃

8、氣體混合物。     Lm=100/（V1/L1+V2/L2+Vn/Ln）    式中Lm混合氣體爆炸極限，%；    L1、L2、L3混合氣體中各組分的爆炸極限，%；    V1、V2、V3各組分在混合氣體中的體積分?jǐn)?shù)，%。· 爆炸與防爆：爆炸極限的計(jì)算（4） 安全評價(jià)師 2008/6/24 保存本文 推薦給好友 收藏本頁 1 根據(jù)化學(xué)理論體積分?jǐn)?shù)近似計(jì)算 爆炸氣體完全燃燒時(shí)，其化學(xué)理論體積分?jǐn)?shù)可用來確定鏈烷烴類的爆炸下限，公式如下： L下0.55c0

9、式中 0.55常數(shù)； c0爆炸氣體完全燃燒時(shí)化學(xué)理論體積分?jǐn)?shù)。若空氣中氧體積分?jǐn)?shù)按20.9%計(jì)，c0可用下式確定 c0=20.9/（0.209+n0） 式中 n0可燃?xì)怏w完全燃燒時(shí)所需氧分子數(shù)。 如甲烷燃燒時(shí)，其反應(yīng)式為 CH4+2O2CO2+2H2O 此時(shí)n0=2 則L下=0.55×20.9/（0.209+2）=5.2由此得甲烷爆炸下限計(jì)算值比實(shí)驗(yàn)值5%相差不超過10%。 2 對于兩種或多種可燃?xì)怏w或可燃蒸氣混合物爆炸極限的計(jì)算 目前，比較認(rèn)可的計(jì)算方法有兩種： 2.1 萊·夏特爾定律 對于兩種或多種可燃蒸氣混合物，如果已知每種可燃

10、氣的爆炸極限，那么根據(jù)萊·夏特爾定律，可以算出與空氣相混合的氣體的爆炸極限。用Pn表示一種可燃?xì)庠诨旌衔镏械捏w積分?jǐn)?shù)，則： LEL=（P1+P2+P3）/（P1/LEL1+P2/LEL2+P3/LEL3） （V%） 混合可燃?xì)獗ㄉ舷蓿?UEL=（P1+P2+P3）/（P1/UEL1+P2/UEL2+P3/UEL3） （V%） 此定律一直被證明是有效的。 2.2 理·查特里公式 理·查特里認(rèn)為，復(fù)雜組成的可燃?xì)怏w或蒸氣混合的爆炸極限，可根據(jù)各組分已知的爆炸極限按下式求之。該式適用于各組分間不反應(yīng)、燃燒時(shí)無催化作用的可燃?xì)怏w混合物。 L

11、m=100/（V1/L1+V2/L2+Vn/Ln） 式中Lm混合氣體爆炸極限，%； L1、L2、L3混合氣體中各組分的爆炸極限，%； V1、V2、V3各組分在混合氣體中的體積分?jǐn)?shù)，%。 例如：一天然氣組成如下：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 3 可燃粉塵 許多工業(yè)可燃粉塵的爆炸下限在20-60g/m3之間，爆炸上限在2-6kg/m3之間。 碳?xì)浠衔镆活惙蹓m如能完全氣化燃盡，則爆炸下限可由布爾格斯-維

12、勒關(guān)系式計(jì)算： c×Q=k 式中c爆炸下限濃度； Q該物質(zhì)每靡爾的燃燒熱或每克的燃燒熱； k常數(shù)。 轉(zhuǎn)貼于：安全評價(jià)師考試_考試大【責(zé)編:ljwzmznd    糾錯(cuò)】爆炸極限的意義可燃物質(zhì)(可燃?xì)怏w、蒸氣和粉塵)與空氣(或氧氣)必須在一定的濃度范圍內(nèi)均勻混合，形成預(yù)混氣，遇著火源才會(huì)發(fā)生爆炸，這個(gè)濃度范圍稱為爆炸極限，或爆炸濃度極限。例如一氧化碳與空氣混合的爆炸極限為12.580?？扇夹曰旌衔锬軌虬l(fā)生爆炸的最低濃度和最高濃度，分別稱為爆炸下限和爆炸上限，這兩者有時(shí)亦稱為著火下限和著火上限。在低于爆炸下限時(shí)不爆炸也不著火；在高于爆炸上限不會(huì)發(fā)生

13、爆炸，但會(huì)著火。這是由于前者的可燃物濃度不夠，過量空氣的冷卻作用，阻止了火焰的蔓延；而后者則是空氣不足，導(dǎo)致火焰不能蔓延的緣故。當(dāng)可燃物的濃度大致相當(dāng)于反應(yīng)當(dāng)量濃度時(shí)，具有最大的爆炸威力(即根據(jù)完全燃燒反應(yīng)方程式計(jì)算的濃度比例)。 編輯本段影響爆炸極限的因素混合系的組分不同，爆炸極限也不同。同一混合系，由于初始溫度、系統(tǒng)壓力、惰性介質(zhì)含量、混合系存在空間及器壁材質(zhì)以及點(diǎn)火能量的大小等的都能使爆炸極限發(fā)生變化。一般規(guī)律是：混合系原始溫度升高，則爆炸極限范圍增大，即下限降低、上限升高。因?yàn)橄到y(tǒng)溫度升高，分子內(nèi)能增加，使原來不燃的混合物成為可燃、可爆系統(tǒng)。系統(tǒng)壓力增大，爆炸極限范圍也擴(kuò)大，這是由于系

14、統(tǒng)壓力增高，使分子間距離更為接近，碰撞幾率增高，使燃燒反應(yīng)更易進(jìn)行。壓力降低，則爆炸極限范圍縮??；當(dāng)壓力降至一定值時(shí)，其上限與下限重合，此時(shí)對應(yīng)的壓力稱為混合系的臨界壓力。壓力降至臨界壓力以下，系統(tǒng)便不成為爆炸系統(tǒng)(個(gè)別氣體有反常現(xiàn)象)?；旌舷抵兴栊詺怏w量增加，爆炸極限范圍縮小，惰性氣體濃度提高到某一數(shù)值，混合系就不能爆炸。容器、管子直徑越小，則爆炸范圍就越小。當(dāng)管徑(火焰通道)小到一定程度時(shí)，單位體積火焰所對應(yīng)的固體冷卻表面散出的熱量就會(huì)大于產(chǎn)生的熱量，火焰便會(huì)中斷熄滅?；鹧娌荒軅鞑サ淖畲蠊軓椒Q為該混合系的臨界直徑。點(diǎn)火能的強(qiáng)度高、熱表面的面積大、點(diǎn)火源與混合物的接觸時(shí)間不等都會(huì)使爆炸極

15、限擴(kuò)大。除上述因素外，混合系接觸的封閉外殼的材質(zhì)、機(jī)械雜質(zhì)、光照、表面活性物質(zhì)等都可能影響到爆炸極限范圍。 編輯本段爆炸極限與可燃物的危害可燃性混合物的爆炸極限范圍越寬、爆炸下限越低和爆炸上限越高時(shí)，其爆炸危險(xiǎn)性越大。這是因?yàn)楸O限越寬則出現(xiàn)爆炸條件的機(jī)會(huì)就多；爆炸下限越低則可燃物稍有泄漏就會(huì)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。應(yīng)當(dāng)指出，可燃性混合物的濃度高于爆炸上限時(shí)，雖然不會(huì)著火和爆炸，但當(dāng)它從容器或管道里逸出，重新接觸空氣時(shí)卻能燃燒，仍有發(fā)生著火的危險(xiǎn)。 爆炸極限的表示爆炸極限的單位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百

16、分比()來表示的，如氫與空氣混合物的爆炸極限為475?？扇挤蹓m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，例如鋁粉的爆炸極限為40gm3。 可燃性蒸氣的爆炸極限值是由可燃液體表面產(chǎn)生的蒸氣濃度決定的。對于可燃液體而言，爆炸下限濃度對應(yīng)的閃點(diǎn)溫度又可以稱為爆炸下限溫度；爆炸上限濃度對應(yīng)的液體溫度又可以稱為爆炸上限溫度?？扇?xì)怏w或蒸氣 分子式 爆炸極限(%) 下限 上限 氫氣 H2 4.0 75 氨 NH3 15.5 27 一氧化碳 CO 12.5 74.2 甲烷 CH4 5.3 14 乙烷 C2H6 3.0 12.5 乙烯 C2H4 3.1 32 乙炔 C2H2 2.2 81 苯 C6

17、H6 1.4 7.1 甲苯 C7H8 1.4 6.70 環(huán)氧乙烷 C2H4O 3.0 80.0 乙醚 (C2H5)O 1.9 48.0 乙醛 CH3CHO 4.1 55.0 丙酮 (CH3)2CO 3.0 11.0 乙醇 C2H5OH 4.3 19.0 甲醇 CH3OH 5.5 36 醋酸乙酯 C4H8O2 2.5 9 常用可燃?xì)怏w爆炸極限數(shù)據(jù)表(LEL/UEL及毒性)物質(zhì)名稱 分子式 爆炸濃度 (V%) 毒性 下限 LEL 上限 UEL 甲烷 CH4 5 15 乙烷 C2H6 3 15.5 丙烷 C3H8 2.1 9.5 丁烷 C4H10 1.9 8.5 戊烷（液體） C5H12 1.4 7

18、.8 己烷（液體） C6H14 1.1 7.5 庚烷（液體） CH3(CH2)5CH3 1.1 6.7 辛烷（液體） C8H18 1 6.5 乙烯 C2H4 2.7 36 丙烯 C3H6 2 11.1 丁烯 C4H8 1.6 10 丁二烯 C4H6 2 12 低毒 乙炔 C3H4 2.5 100 環(huán)丙烷 C3H6 2.4 10.4 煤油（液體） C10-C16 0.6 5 城市煤氣 4 液化石油氣 1 12 汽油（液體） C4-C12 1.1 5.9 松節(jié)油（液體） C10H16 0.8 苯（液體） C6H6 1.3 7.1 中等 甲苯 C6H5CH3 1.2 7.1 低毒 氯乙烷 C2H5CL 3.8 15.4 中等 氯乙烯 C2H3CL 3.6 33 氯丙烯 C3H5CL 2.9 11.2 中等 1.2 二氯乙烷 CLCH2CH2CL 6.2 16 高毒 四氯化碳