安全05燃燒與爆炸

第五章燃燒與爆炸教學(xué)要求：了解燃燒的概念、條件及過程、分類；了解爆炸的概念、條件及過程、分類；掌握燃燒速度及熱值的計(jì)算；掌握爆炸極限理論及計(jì)算；掌握爆炸力的計(jì)算。重點(diǎn)：燃燒速度及熱值的計(jì)算；爆炸極限理論及計(jì)算；爆炸力的計(jì)算第一節(jié)燃燒與燃燒過程

二、燃燒過程二、燃燒過程T初為可燃物質(zhì)開始加熱的溫度，初始階段，加熱的大部分熱量用于可燃物質(zhì)的熔化和分解，溫度上升比較緩慢，到達(dá)T氧，可燃物質(zhì)開始氧化。由于溫度較低，氧化速度不快，氧化速度不足以抵消向外界的散熱，若停止加熱不會(huì)引起燃燒，繼續(xù)加熱溫度上升很快到達(dá)T自，即使停止加熱，溫度仍自行上升，到達(dá)T自’著火燃燒，T自是理論自然點(diǎn)，T自’是實(shí)際自然點(diǎn)，τ為燃燒誘導(dǎo)期。第二節(jié)燃燒形式及種類

二、著火、閃燃和閃點(diǎn)

3、閃點(diǎn)：易燃液體表面揮發(fā)出的蒸氣足以引起閃燃時(shí)的最低溫度。閃點(diǎn)與物質(zhì)的飽和蒸氣壓有關(guān)，物質(zhì)的飽和蒸氣壓越大，閃點(diǎn)越低。易燃液體：閃點(diǎn)低于45℃的液體；可燃液體：閃點(diǎn)高于45℃的液體可燃性液體的閃點(diǎn)，隨其濃度的變化而變化。兩種可燃性液體的混合物的閃點(diǎn)，一般在這兩種液體閃點(diǎn)之間，并低于這兩種物質(zhì)閃點(diǎn)的平均值。三、自燃與自燃點(diǎn)有機(jī)物的自燃點(diǎn)有以下特點(diǎn)：(1)同系物的第一個(gè)化合物具有比其他化合物高的自燃點(diǎn)。同系物中，自燃點(diǎn)隨分子量增加而減少。（2）正位結(jié)構(gòu)物的自燃點(diǎn)低于其異構(gòu)物的自燃點(diǎn)。（3）飽和碳?xì)浠衔锏淖匀键c(diǎn)比它相當(dāng)?shù)牟伙柡吞細(xì)浠衔锏淖匀键c(diǎn)為高。（4）苯系低碳?xì)浠衔锏淖匀键c(diǎn)高于有相同碳原子數(shù)的脂肪族碳?xì)浠衔锏淖匀键c(diǎn)。5、燃點(diǎn)（著火點(diǎn)）可燃物被加熱到超過閃點(diǎn)溫度時(shí)，其蒸氣與空氣的混合氣與火焰接觸即著火，并能持續(xù)燃燒五秒鐘以上時(shí)的最低溫度，稱為燃點(diǎn)。6氧指數(shù)與最小點(diǎn)火能量（1）氧指數(shù)：又叫臨界氧濃度或極限氧濃度，它是用來對固體材料可燃性進(jìn)行評價(jià)和分類的一個(gè)特性指標(biāo)。即維持材料有焰燃燒的以體積百分?jǐn)?shù)表示的最底氧氣濃度。材料氧指數(shù)越高，助燃性能越好。（2）最小點(diǎn)火能量：處于爆炸范圍內(nèi)的可燃?xì)怏w混合物中產(chǎn)生電火花，引起著火所需要的最小能量。測定方法：在充滿混合氣的球形容器中心由電火花放電作為點(diǎn)火源。

C--電容

U--電極放電電壓

Q--導(dǎo)體上的電荷

E取決與物質(zhì)的燃燒速度，熱傳導(dǎo)系數(shù)、可燃?xì)獾臐舛?、混合氣溫度和壓力、電極間隙和形狀。第三節(jié)燃燒理論第四節(jié)燃燒速度和熱值

管子的直徑對火焰?zhèn)鞑ニ俣扔忻黠@的影響。一般說來，傳播速度隨著管子直徑的增加而增加，但當(dāng)達(dá)到某個(gè)極限直徑時(shí)，速度不再增加。同樣，傳播速度隨管子直徑的減少而減少，在達(dá)到某一小的直徑時(shí)，火焰就不能傳播了。阻火器根據(jù)這一原理制作?？衫帽?-8所列數(shù)據(jù)，按下式估算不同管徑時(shí)的火焰?zhèn)鞑ニ俣取?/p>

V=V0/mV-------所求管徑中的火焰?zhèn)鞑ニ俣?/p>

V0------管徑在25.4mm時(shí)的火焰?zhèn)鞑ニ俣?/p>

m------矯正系數(shù)，由圖查二、液體燃燒速度

三、固體物質(zhì)的燃燒速度

第五節(jié)爆炸及其種類（2）化學(xué)性爆炸：由于物質(zhì)發(fā)生極其激烈的化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生高溫、高壓而引起。爆炸前后物質(zhì)的性質(zhì)及成分均發(fā)生根本的變化。按爆炸時(shí)所發(fā)生的化學(xué)變化的不同的又分為三類：A、簡單分解爆炸B、復(fù)雜分解爆炸C、爆炸性混合物的爆炸3、按引起爆炸反應(yīng)的相分為：（1）氣相爆炸（2）液相爆炸（3）固相爆炸二、分解爆炸性氣體爆炸三、爆炸性混合物爆炸

四、爆轟1、定義：燃燒速度極快的爆炸性混合物，在全部或部分封閉的狀況下，或處于高壓下燃燒時(shí)，假如混合物的組成或預(yù)熱條件適宜，可產(chǎn)生一種與一般爆炸根本不同的現(xiàn)象，稱為爆轟。2、特點(diǎn)：具有突然引起的極高的壓力，其傳播是通過超音速的“沖擊波”，每秒可達(dá)2000~3000米以上，爆轟是在極短的時(shí)間內(nèi)發(fā)生的，燃燒的產(chǎn)物以極高的速度膨脹，像活塞一樣擠壓其周圍空氣?；瘜W(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的能量有一部分傳給這壓緊的空氣層，于是造成了沖擊波。另外引起“殉爆”3、防止“殉爆”發(fā)生的安全間距離計(jì)算S=k√gS-----不引起殉爆的安全距離，米g-----爆炸物的質(zhì)量，千克k------系數(shù)，與建筑物四周有無將波向上引的圍墻有關(guān)，并與爆炸物特性有關(guān)。平均值為1~5，有墻取1，無墻取5五、爆炸破壞作用的影響因素

第六節(jié)爆炸極限（理論）及計(jì)算二、爆炸極限的影響因素三、爆炸極限的計(jì)算根據(jù)驗(yàn)證結(jié)果，按此式計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值比較，誤差不超過10%。例：CH4+2O2CO2+2H2On0=2L下=0.55C0=0.55*20.9/(0.209+2)=5.2即甲烷的爆炸下限定為5.2%，實(shí)驗(yàn)值為5%。此式也可用于估算鏈烷烴類以外的其他有機(jī)可燃?xì)怏w的爆炸極限，但當(dāng)估算氫氣，乙炔以及含氮?dú)狻⒙葰?、硫等有機(jī)可燃性氣體時(shí)出入較大，不可應(yīng)用。三、爆炸極限的計(jì)算三、爆炸極限的計(jì)算

三、爆炸極限的計(jì)算

7、可燃?xì)怏w和惰性氣體混合物爆炸極限計(jì)算在可燃?xì)怏w混合物中混入氮、二氧化碳等惰性氣體而計(jì)算其爆炸極限時(shí)，可將惰性氣體和可燃?xì)怏w混合分成若干組，每一組由一種可燃組分與另一種非可燃組分組成，然后分別進(jìn)行計(jì)算。公式法：Lm=Lf[1+B/（1-B）*100]/[100+LfB/（1-B）]（3-13）Lm------含有惰性氣體的爆炸極限，%Lf-------混合物中可燃部分的爆炸極限，%B-------惰性氣體含量，%8、高壓下的爆炸極限從碳?xì)浠衔镌谘鯕庵械谋O限的研究結(jié)果認(rèn)為，在1-10大氣壓范圍內(nèi)適合于以下的實(shí)驗(yàn)式：CH4：L上=56.0(P-0.9)*0.040C2H6:L上=52.5(P-0.9)*0.045C3H8:L上=47.5(P-0.9)*0.042C2H4:L上=64.0(P-0.2)*0.083C3H6:L上=43.5(P-0.2)*0.095第七節(jié)爆炸力計(jì)算

一、爆炸溫度與壓力

二、爆炸力的計(jì)算

第八節(jié)粉塵爆炸

一、粉塵爆炸的危險(xiǎn)性一般情況下，粉塵爆炸事故與由可燃性氣體和易燃液體造成的爆炸事故比較，發(fā)生次數(shù)和損害程度是很少的。隨著近代工業(yè)的發(fā)展，多采用粉體為原料。由于粉塵種類的增多，使用量的增多，工藝的連續(xù)化等，便增大了粉塵爆炸的潛在危險(xiǎn)。粉塵在空氣中只有達(dá)到一定的濃度范圍，才能引起爆炸。粉塵爆炸是粉塵粒子表面和氧作用的結(jié)果，此時(shí)有可燃性氣體產(chǎn)生。粉塵爆炸所需要的引爆能量比氣體爆炸、火藥爆炸所需的引爆能量大。粉塵爆炸過程：1、熱能加在粒子表面，溫度逐漸上升；2、粒子表面的分子熱分解或引起干餾作用，在粒子周圍產(chǎn)生氣體；3、這些氣體和空氣混合，便生成爆炸性混合氣體，同時(shí)發(fā)生火焰而燃燒；4、由于燃燒產(chǎn)生的熱量，更進(jìn)一步促進(jìn)粉塵分解，不斷地放出可燃性氣體和空氣混合而使火焰?zhèn)鞑?。粉塵爆炸必要條件(1)燃料是指各種可燃性固體微粒且在空氣中要達(dá)到一定的濃度。

(2)空氣在空氣中含有氧，氧和固體燃料微粒發(fā)生氧化反應(yīng)而產(chǎn)生熱，繼而引起燃燒和爆炸。

(3)混合對可燃粉塵燃燒與爆炸的重要區(qū)別在于：對燃燒而言．燃料與空氣中氧的反應(yīng)在燃料的界面產(chǎn)生．燃料可以是堆積在—起的；而在爆炸中，燃料以固體微粒分布在空氣中，與空氣中的氧混合得很好，這樣燃燒釋放的能量才能形成爆炸。

(4)點(diǎn)火源與爆炸性混合氣體需要點(diǎn)火源一樣，要使懸浮在空氣中的粉塵爆炸，也需要具有一定能量的點(diǎn)火源。

(5)容器的密閉性一般而言，爆炸產(chǎn)生的環(huán)境往往是在有一定密閉性的容器內(nèi)或某種空間，如在一個(gè)敞開的空間．則只能是形成燃燒。二、粉塵爆炸的影響因素

三、粉塵爆炸的特性

1、粉塵爆炸下限與燃燒熱的乘積接近于一個(gè)常數(shù),即L下*Q=K2、粉塵爆炸壓力的大小與粉塵的化學(xué)組成、顆粒大小、濃度、物理狀態(tài)、濕度以及熱源的強(qiáng)度和作用時(shí)間等有關(guān)，同時(shí)也決定于爆炸空間的容積、形式與堅(jiān)固性。3、粉塵爆炸破壞力與爆炸壓力和壓力上升速度有關(guān)。3、粉塵的浮游性粉塵在空氣中停留時(shí)間的長