爆炸極限的基本概述

1、爆炸極限的影響因素【大綱考試內(nèi)容要求】：. 了解爆炸極限的影響因素；. 了解爆炸反應(yīng)濃度的計(jì)算；【教材內(nèi)容】：爆炸極限值不是一個(gè)物理常數(shù)，它是隨實(shí)驗(yàn)條件的變化而變化，在判斷某工藝條件下的爆炸危險(xiǎn)性時(shí)，需根據(jù)危險(xiǎn)物品所處的條件來考慮其爆炸極限，如在火藥、起爆藥、炸藥烘干工房?jī)?nèi)可燃蒸氣的爆炸極限與其他工房在正常溫度下的極限是不一樣的，在受壓容器和在正常壓力下的爆炸極限亦有所不同；其他因素如點(diǎn)火源的能量，容器的形狀、大小，火焰的傳播方向，惰性氣體與雜質(zhì)的含量等均對(duì)爆炸極限有影響。1溫度的影響混合爆炸氣體的初始溫度越高，爆炸極限范圍越寬，則爆炸下限降低，上限增高，爆炸危險(xiǎn)性增加。這是因?yàn)樵跍囟仍龈叩那?/p>

2、況下，活化分子增加，分子和原子的動(dòng)能也增加，使活化分子具有更大的沖擊能量，爆炸反應(yīng)容易進(jìn)行，使原來含有過量空氣（ 低于爆炸下限） 或可燃物（ 高于爆炸上限 ） 而不能使火焰蔓延的混合物濃度變成可以使火焰蔓延的濃度，從而擴(kuò)大了爆炸極限范圍。例如丙酮的爆炸極限受溫度影響的情況見表2 1。2壓力的影響混合氣體的初始?jí)毫?duì)爆炸極限的影響較復(fù)雜，在0.12.0 MPa的壓力下，對(duì)爆炸下限影響不大，對(duì)爆炸上限影響較大；當(dāng)大于2.0 MPa 時(shí)，爆炸下限變小，爆炸上限變大，爆炸范圍擴(kuò)大。這是因?yàn)樵诟邏合禄旌蠚怏w的分子濃度增大，反應(yīng)速度加快，放熱量增加，且在高氣壓下，熱傳導(dǎo)性差， 熱損失小，有利于可燃?xì)怏w的燃

3、燒或爆炸。甲烷混合氣初始?jí)毫?duì)爆炸極限的影響見表 2。值得重視的是當(dāng)混合物的初始?jí)毫p小時(shí)，爆炸極限范圍縮小，當(dāng)壓力降到某一數(shù)值時(shí)，則會(huì)出現(xiàn)下限與上限重合，這就意味著初始?jí)毫υ俳档蜁r(shí)，不會(huì)使混合氣體爆炸。把爆炸極限范圍縮小為零的壓力稱為爆炸的臨界壓力。甲烷在3個(gè)不同的初始溫度下， 爆炸極限隨壓力下降而縮小的 情況如圖24所示。因此，密閉設(shè)備進(jìn)行減壓操作對(duì)安全是有利的106.680.066.553.340.02&613.306810121416甲烷/%圖24甲烷在減壓下的爆炸極限|.惰性介質(zhì)的影響若在混合氣體中加入惰性氣體（如氮、二氧化碳、水蒸氣、量、氮等），隨著惰性氣體含量的增加，爆炸極限范圍

4、縮小。當(dāng)惰性氣體的濃度增加到某一數(shù)值時(shí)，使爆炸上下限趨于一致，使混合氣體不發(fā)生爆炸。這是因?yàn)榧尤攵栊詺怏w后，使可燃?xì)怏w的分子和氧分子隔離，它們之間形成一層不燃燒的屏障，而當(dāng)氧分子沖擊惰性氣體時(shí)，活化分子失去活化能， 使反應(yīng)鍵中斷。若在某處已經(jīng)著火，則放出熱量被惰性氣體吸收，熱量不能積聚，火焰不能蔓延到可燃?xì)夥肿由先?，可起到抑制作用。惰性氣體量、氨，阻燃性氣體CO及水蒸氣、四氯化碳的濃度對(duì)甲烷氣體爆炸極限的影響如圖25所示。由圖25可知混合氣體中惰性氣體濃度的增加，使空氣的濃度相對(duì)減少，在爆炸上限時(shí)，可燃?xì)怏w濃度大，空氣濃度小，混合氣中氧濃度相對(duì)減少，故惰性氣體更容易把氧分子和可燃性氣體分子隔開

5、，對(duì)爆炸上限產(chǎn)生較大的影響，使爆炸上限劇烈下降。同理混合氣體中氧含量的增加，爆炸極限范圍擴(kuò)大，尤其對(duì)爆炸上限提高得更多?？扇?xì)怏w在空氣中和純氧中的爆炸極限范圍比較見表23。氯含01D0803。4050情性，體含*停圖25情性氣體濃度對(duì)甲浣爆炸板限影附表23可燃?xì)怏w在空氣和純氧中的爆炸極限范圍物質(zhì)名稱在空氣中的爆炸極限/%范圍在純氧的爆炸極限/%范圍甲烷4.9 1510.156156.0乙烷31512.03 6663.0丙烷2.1 9.57.42.3 5552.7丁烷1.5 8.57.01.8 4947.8乙烯2.75 3431.2538077.0乙快1.53 3479.72.8 9.390.2

6、氫47571.049591.0氨15 2813.013.5 7965.5一氧化碳1274.562.515.5 9478.5.爆炸容器對(duì)爆炸極限的影響爆炸容器的材料和尺寸對(duì)爆炸極限有影響，若容器材料的傳熱性好，管徑越細(xì)，火焰在其中越難傳播，爆炸極限范圍變小。當(dāng)容器直徑或火焰通道小到某一數(shù)值時(shí)，火焰就不能傳播下去，這一直徑稱為臨界直徑或最大滅火間距。如甲烷的臨界直徑為 0.4 0.5m m氫和乙快為0.1 0.2 mm目前一般采用直徑為 50 mm的爆炸管或球形爆炸容器。.點(diǎn)火源的影響當(dāng)點(diǎn)火源的活化能量越大，加熱面積越大，作用時(shí)間越長(zhǎng)，爆炸極限范圍也越大。圖2 6是電點(diǎn)火能量對(duì)甲烷、空氣混合氣體爆

7、炸極限的影響。從圖中可以看出，當(dāng)火花能量達(dá)到某一值時(shí)，爆炸極限范圍受點(diǎn)火能量的影響較小，如圖2 6中，當(dāng)點(diǎn)火能量為10J時(shí)，其爆炸極限范圍趨于穩(wěn)定值，為6%15%。所以，一般情況下，爆炸極限均在較高的點(diǎn)火能量下測(cè)得，如測(cè)甲烷與空氣混合氣體的爆炸極限時(shí)，用10J以上的點(diǎn)火能量，其爆炸極限為5%15%。例求乙煥在氧氣中完全反應(yīng)的濃度。甲烷八圖26點(diǎn)火能黃對(duì)甲烷疆渾極限影響【例題】：以下有關(guān)爆炸極限影響因素說法錯(cuò)誤的是（）。A.混合爆炸氣體的初始溫度越高，爆炸極限范圍越寬B.當(dāng)混合氣體的初始?jí)毫π∮?.0 MPa時(shí)，爆炸下限變小，爆炸上限變大，爆炸范圍擴(kuò)大C.隨著惰性氣體含量的增加，爆炸極限范圍縮小

8、D.點(diǎn)火源的活化能量越大，爆炸極限范圍也越大【答案】：B爆炸反應(yīng)濃度、爆炸溫度和壓力的計(jì)算（二）爆炸反應(yīng)濃度、爆炸溫度和壓力的計(jì)算1.爆炸完全反應(yīng)濃度計(jì)算爆炸混合物中的可燃物質(zhì)和助燃物質(zhì)完全反應(yīng)的濃度也就是理論上完全燃燒時(shí)在混合物中可燃物的含量，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式可以計(jì)算可燃?xì)怏w或蒸氣的完全反應(yīng)濃度?，F(xiàn)舉例如下： 解 寫出乙炔在氧氣中的燃燒反應(yīng)式：2C2H2+502 = 4C0 2+2H20+Q根據(jù)反應(yīng)式得知，參加反應(yīng)物質(zhì)的總體積為2+5 = 7 。若以 7 這個(gè)總體積為100，則 2 個(gè)體積的乙炔在總體積中占：Xo = 2/7 = 28 6答：乙炔在氧氣中完全反應(yīng)的濃度為28 6。可燃?xì)怏w或

9、蒸氣的化學(xué)當(dāng)量濃度，也可用以下方法計(jì)算。燃?xì)怏w或蒸氣分子式一般用Ca H0 0丫表示，設(shè)燃燒1 mol氣體所必需的氧的物質(zhì)的量為n,則燃燒反應(yīng)式可寫成：C H0 0丫 + n02 -生成氣體如果把空氣中氧氣的濃度取為20 9，則在空氣中可燃?xì)怏w完全反應(yīng)的濃度x( )一般可用下式表示：120.9X = = %(2 4)n0.209+ n又設(shè)在氧氣中可燃?xì)怏w完全反應(yīng)的濃度為X0( ) ，即：100X0 = %( 2 5)1+n式(24)和式(25)表示出X和X。與n或2n之間的關(guān)系(2n表示反應(yīng)中氧的原子數(shù) )。在完全燃燒的情況下，燃燒反應(yīng)式為：C H0 0丫 + nO 2 “ CQ + 1/2

10、0 H 2O式中2n = 2 a +1/2 3 - 丫，對(duì)于石蠟燒B=2a+2。因此，2n = 3a+1- 丫。根據(jù)2n的數(shù)值，從表 24 中可直接查出可燃?xì)怏w或蒸氣在空氣( 或氧氣) 中完全反應(yīng)的濃度。例試分別求H2、CHOH QH C6H在空氣中和氧氣中完全反應(yīng)的濃度。解 (1) 公式法20.9X( H2 )= % =29.48 0.209+ 0.5100X0 ( H2 )= % =66.7 1+n20.9X(CH3OH )= % =12.23 0.209+ 1.5100X0 (CH3OH )= % = 40 1+1.520.9X(C3H8)= % =4.01 0.209 + 5100X0

11、 (C3H8)= % =16.7 1+ 520.9X(C6H6)= % =2.71 0.209+ 7.5100X0 (C6H6 )=% = 11.8 1+7.5 查表法：根據(jù)可燃物分子式，用公式 2n = 2 a+1/2 B - 丫，求出其2n值。由2n數(shù)值，直接從表24中分別查出它們?cè)诳諝?（或氧）中完全反應(yīng)的濃度。由式 2n = 2 a +1/2 02 ,依分子式分別求出2n值如下:H2CH30H2n=3C3H82n=10C6H62n=15由2n值直接從表2-4分別查出它們的 X和Xo值:X(H2)=29.5 %X。(H2)=66.7 %X(CH30H)=12%Xo (CH30H)=40%

12、X(C3H8)=4%Xo (C3H8)=16 . 7%X(C6H6)=2. 7%Xo (C6H6)=11.76 %表24可燃?xì)怏w（蒸氣）在空氣和氧氣中完全反應(yīng)的濃度2n=1氧原完全反應(yīng)的濃度/可燃在空氣中20.9在氧氣中100分敦子數(shù)2nX=%0.209+ nX =%1+n物舉例10.545.580.0氧1.029.566.7氣、1.52.011.817.357.250.0一氧化碳22.514.344.5甲3.012.240.0醇、3.510.736.4二4.09.533.3硫化峻甲烷、醋酸34.53.530.8乙5.07.728.6快、5.57.126.7乙6.05.525.0醛乙烷、乙醇4

13、6.55.123.5氯7.05.622.2乙7.55.321.1烷8.05.020.0乙烷、甲酸乙酯、丙酮58.54.719.0丙9.04.518.2烯、9.54.217.4丙10.4.016.7醇0丙烷、乙酸乙酯610.3.2316.0丁53.7215.4酮11.3.5014.8乙03.3614.3醴、11.丁5烯、12.丁0醇712.3.2313.8丁53.1013.3烷、13.3.0012.9甲02.8912.5酸13.丁5酯14.二0氯苯814.2.8012.12澳52.7011.76苯、15.2.6211.42氯02.5411.10苯15.苯、5戊16.醇0戊烷、乙酸丁酯916.2.

14、4710.81苯52.3910.52甲17.2.3310.26醇、02.2610.0甲17.酚5環(huán)18.己0烷、庚烷118.2.209.76甲052.159.52苯19.2.109.30胺02.059.09己19.烷、5丙20.酸0丁酯甲基環(huán)己醇一、單選題：1、混合爆炸氣體的初始溫度越高，爆炸極限范圍，爆炸危險(xiǎn)性。A越小減小B越小增加C越寬減小D越寬增加A B C D你的答案：標(biāo)準(zhǔn)答案：d本題分?jǐn)?shù)：1.00分，你答題的情況為 錯(cuò)誤 所以你的得分為0分解 析：2、混合氣體的初始?jí)毫Υ笥?2.0MPa時(shí)，隨著混合氣體的初始?jí)毫υ隽?，爆炸下限，爆炸上限A變小變小B變大變大C變小變大D變大變小A B

15、 C D你的答案：標(biāo)準(zhǔn)答案：c本題分?jǐn)?shù)：1.00分，你答題的情況為 錯(cuò)誤 所以你的得分為0分解 析：3、若在混合氣體中加入惰性氣體（如氮、二氧化碳、水蒸氣、瀛、氮等），隨著惰性氣體含量的，爆炸極限范圍。A增加不變B增加縮小C增加變大D減少縮小A B C D你的答案：標(biāo)準(zhǔn)答案：b本題分?jǐn)?shù)：1.00分，你答題的情況為 錯(cuò)誤 所以你的得分為0分解 析：4、混合氣體中氧含量的增加，爆炸極限范圍，尤其對(duì)爆炸提高得更多A 擴(kuò)大上限B 減少上限C 擴(kuò)大下限D(zhuǎn) 減少下限A B C D你的答案：標(biāo)準(zhǔn)答案：a本題分?jǐn)?shù)：1.00 分，你答題的情況為錯(cuò)誤 所以你的得分為0 分解 析：5、爆炸的臨界壓力是指:A 把爆炸

16、極限范圍擴(kuò)大到無窮大的混合物的初始?jí)毫 混合物的初始?jí)毫Φ扔?.0 MPa 時(shí)C 把爆炸極限范圍縮小為零的壓力D 混合物由燃燒向爆炸過度的壓力值A(chǔ) B C D你的答案：標(biāo)準(zhǔn)答案：c本題分?jǐn)?shù)：1.00 分，你答題的情況為錯(cuò)誤 所以你的得分為0 分解 析：已知乙炔在氧氣中的燃燒反應(yīng)式：2C2H2+502 = 4C02+2H20+Q則乙炔在氧氣中完全反應(yīng)的濃度是A 71.428.6C 20.0 D. 12.1 A B C D你的答案：標(biāo)準(zhǔn)答案：b本題分?jǐn)?shù)：1.00 分，你答題的情況為錯(cuò)誤 所以你的得分為0 分解 析：H2 在空氣中完全反應(yīng)的濃度是A 29.48 14.74C 66.7 D. 16.37 A B C D