




版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领
文档简介
1、 第五章 燃烧与爆炸 教学要求:教学要求: 了解燃烧的概念、条件及过程、分了解燃烧的概念、条件及过程、分类;了解爆炸的概念、条件及过程、分类;了解爆炸的概念、条件及过程、分类;掌握燃烧速度及热值的计算;掌握类;掌握燃烧速度及热值的计算;掌握爆炸极限理论及计算;掌握爆炸力的计爆炸极限理论及计算;掌握爆炸力的计算。算。 重点:重点: 燃烧速度及热值的计算;爆炸极限理燃烧速度及热值的计算;爆炸极限理论及计算;爆炸力的计算论及计算;爆炸力的计算第一节 燃烧与燃烧过程二、燃烧过程二、燃烧过程二、燃烧过程初 T氧 T自时间温度Q诱T自 T燃燃烧时间和温度变化曲线T初为可燃物质开始加热的温度,初始阶段,加热
2、的大部分热量用于可燃物质的熔化和分解,温度上升比较缓慢,到达T氧,可燃物质开始氧化。由于温度较低,氧化速度不快,氧化速度不足以抵消向外界的散热,若停止加热不会引起燃烧,继续加热温度上升很快到达T自,即使停止加热,温度仍自行上升,到达T自着火燃烧,T自是理论自然点,T自是实际自然点,为燃烧诱导期。第二节第二节 燃烧形式及种类燃烧形式及种类一、燃烧形式一、燃烧形式 可燃物质存在的状态不同,导致了燃烧形式多种多可燃物质存在的状态不同,导致了燃烧形式多种多样。样。 1、按产生燃烧反应相态的不同:均相燃烧和非均相、按产生燃烧反应相态的不同:均相燃烧和非均相燃烧燃烧 2、根据可燃性气体的燃烧过程:混合燃烧
3、和扩散燃、根据可燃性气体的燃烧过程:混合燃烧和扩散燃烧烧 3、可燃液体为蒸发燃烧,固体或不挥发性液体为分、可燃液体为蒸发燃烧,固体或不挥发性液体为分解燃烧解燃烧 4、根据燃烧反应的进行程度:完全燃烧和不完全燃、根据燃烧反应的进行程度:完全燃烧和不完全燃烧烧 二、着火、闪燃和闪点二、着火、闪燃和闪点1 1、 着火着火:在空气存在的环境下,可燃:在空气存在的环境下,可燃物质和明火接触燃烧, 移去火源仍然物质和明火接触燃烧, 移去火源仍然燃烧的现象。燃烧的现象。 2 2、 闪燃闪燃:当火焰或炽热物体接近易燃:当火焰或炽热物体接近易燃或可燃液体时, 液面上的蒸气与空气或可燃液体时, 液面上的蒸气与空气
4、混合物会发生瞬间火苗或闪光, 这种混合物会发生瞬间火苗或闪光, 这种现象称闪燃。现象称闪燃。 3、闪点闪点:易燃液体表面挥发出的蒸气足:易燃液体表面挥发出的蒸气足以引起闪燃时的最低温度。以引起闪燃时的最低温度。 闪点与物质的饱和蒸气压有关,物质的饱闪点与物质的饱和蒸气压有关,物质的饱和蒸气压越大,闪点越低。和蒸气压越大,闪点越低。 易燃液体:闪点低于易燃液体:闪点低于45的液体;可燃液的液体;可燃液体:闪点高于体:闪点高于45 的液体的液体 可燃性液体的闪点,随其浓度的变化而变可燃性液体的闪点,随其浓度的变化而变化。化。 两种可燃性液体的混合物的闪点,一般在两种可燃性液体的混合物的闪点,一般在
5、这两种液体闪点之间,并低于这两种物这两种液体闪点之间,并低于这两种物质闪点的平均值。质闪点的平均值。 三、自燃与自燃点三、自燃与自燃点4、自燃点的影响因素:、自燃点的影响因素: (1) 压力:愈高,自燃点愈低压力:愈高,自燃点愈低 (2) 可燃气体与空气混合时的自燃点随其浓度的变可燃气体与空气混合时的自燃点随其浓度的变化而变化化而变化 (3) 催化剂对可燃液体和气体的自燃点也有很大影催化剂对可燃液体和气体的自燃点也有很大影响响 (4) 液体和固体可燃物受热后分解并析出来的可燃液体和固体可燃物受热后分解并析出来的可燃气体挥发物愈多,其自燃点愈低。固体可燃物粉气体挥发物愈多,其自燃点愈低。固体可燃
6、物粉碎的愈细,其自燃点愈低。碎的愈细,其自燃点愈低。 (5) 一般情况下,液体比重越大,闪点越高而自燃点一般情况下,液体比重越大,闪点越高而自燃点越低。越低。 有机物的自燃点有以下特点:有机物的自燃点有以下特点:(1)同系物的第一个化合物具有比其他化合物高的同系物的第一个化合物具有比其他化合物高的自燃点。同系物中,自燃点随分子量增加而减自燃点。同系物中,自燃点随分子量增加而减少。少。(2)正位结构物的自燃点低于其异构物的自燃)正位结构物的自燃点低于其异构物的自燃点。点。(3)饱和碳氢化合物的自燃点比它相当的不饱)饱和碳氢化合物的自燃点比它相当的不饱和碳氢化合物的自燃点为高。和碳氢化合物的自燃点
7、为高。(4)苯系低碳氢化合物的自燃点高于有相同碳)苯系低碳氢化合物的自燃点高于有相同碳原子数的脂肪族碳氢化合物的自燃点。原子数的脂肪族碳氢化合物的自燃点。5、燃点燃点(着火点)(着火点) 可燃物被加热到超过闪点温度时,其蒸气与空可燃物被加热到超过闪点温度时,其蒸气与空气的混合气与火焰接触即着火,并能持续燃烧气的混合气与火焰接触即着火,并能持续燃烧五秒钟以上时的最低温度,称为燃点。五秒钟以上时的最低温度,称为燃点。6 氧指数与最小点火能量氧指数与最小点火能量(1)氧指数:)氧指数:又叫临界氧浓度或极限氧浓度,又叫临界氧浓度或极限氧浓度,它是用来对固体材料可燃性进行评价和分它是用来对固体材料可燃性
8、进行评价和分类的一个特性指标。即维持材料有焰燃烧类的一个特性指标。即维持材料有焰燃烧的以体积百分数表示的最底氧气浓度。的以体积百分数表示的最底氧气浓度。材材料氧指数越高,助燃性能越好。料氧指数越高,助燃性能越好。(2)最小点火能量:)最小点火能量:处于爆炸范围内的可燃处于爆炸范围内的可燃气体混合物中产生电火花,引起着火所需气体混合物中产生电火花,引起着火所需要的最小能量。要的最小能量。测定方法:在充满混合气的球形容器中心由测定方法:在充满混合气的球形容器中心由电火花放电作为点火源。电火花放电作为点火源。 C-电容电容 U-电极放电电压电极放电电压 Q-导体上的电荷导体上的电荷E取决与物质的燃烧
9、速度,热传导系数、取决与物质的燃烧速度,热传导系数、可燃气的浓度、混合气温度和压力、电极可燃气的浓度、混合气温度和压力、电极间隙和形状。间隙和形状。222121CUCQ.E第三节第三节 燃烧理论燃烧理论一、活化能理论一、活化能理论 二、过氧化物理论二、过氧化物理论 气体分子在各种能量作用下可被活化。 在燃烧气体分子在各种能量作用下可被活化。 在燃烧反应中,首先是氧分子在热能作用下活化,被反应中,首先是氧分子在热能作用下活化,被活化的氧分子形成过氧键, 这种基团加在被氧活化的氧分子形成过氧键, 这种基团加在被氧化物的分子上而成过氧化物。 这种过氧化物是化物的分子上而成过氧化物。 这种过氧化物是强
10、氧化剂,不仅能氧化形成过氧化物的物质,强氧化剂,不仅能氧化形成过氧化物的物质,且能氧化其他较难氧化的物质。且能氧化其他较难氧化的物质。 三、连锁反应理论三、连锁反应理论 第四节 燃烧速度和热值一、气体燃烧速度一、气体燃烧速度 气体扩散燃烧时,其燃烧速度取决于气体的扩散速气体扩散燃烧时,其燃烧速度取决于气体的扩散速度。而在混合燃烧时,燃烧速度取决于本身的化学反应度。而在混合燃烧时,燃烧速度取决于本身的化学反应速度,通常混合燃烧速度比扩散燃烧速度快得多。速度,通常混合燃烧速度比扩散燃烧速度快得多。 气体燃烧速度常以气体燃烧速度常以火焰传播速度火焰传播速度来衡量。一些气体来衡量。一些气体与空气的混合
11、物在直径为与空气的混合物在直径为 25.4mm 的管道中燃烧时,火的管道中燃烧时,火焰传播速度见表焰传播速度见表 4-8。 管子的直径对火焰传播速度有明显的影响。一管子的直径对火焰传播速度有明显的影响。一般说来,传播速度随着管子直径的增加而增加,般说来,传播速度随着管子直径的增加而增加,但当达到某个极限直径时,速度不再增加。同但当达到某个极限直径时,速度不再增加。同样,传播速度随管子直径的减少而减少,在达样,传播速度随管子直径的减少而减少,在达到某一小的直径时,火焰就不能传播了。阻火到某一小的直径时,火焰就不能传播了。阻火器根据这一原理制作。可利用表器根据这一原理制作。可利用表4-8所列数据,
12、所列数据,按下式估算不同管径时的火焰传播速度。按下式估算不同管径时的火焰传播速度。 V=V0/m V-所求管径中的火焰传播速度所求管径中的火焰传播速度 V0-管径在管径在25.4mm 时的火焰传播速度时的火焰传播速度 m-矫正系数,由图查矫正系数,由图查 气体名气体名称称 最大火最大火焰传播焰传播速度速度 可燃气可燃气体在空体在空气中的气中的含量含量 气体名气体名称称 最大火最大火焰传播焰传播速度速度 可燃气可燃气体在空体在空气中的气中的含量含量 氢氢 4.83 38.5 丁烷丁烷 0.82 3.6 一氧化一氧化碳碳 1.25 45 乙烯乙烯 1.42 7.1 甲烷甲烷 0.67 9.8 炼焦
13、煤炼焦煤气气 1.70 17 乙烷乙烷 0.85 6.5 焦碳发焦碳发生煤气生煤气 0.73 48.5 丙烷丙烷 0.82 4.6 水煤气水煤气 3.1 43 二、液体燃烧速度二、液体燃烧速度液体的燃烧速度取决于液体的蒸发。有两种表示方法:液体的燃烧速度取决于液体的蒸发。有两种表示方法: (1)液体燃烧的质量速度:每平方米面积,每小时烧掉)液体燃烧的质量速度:每平方米面积,每小时烧掉液体的质量液体的质量 (2) 液体燃烧的直线速度: 单位时间内烧掉液体层的高) 液体燃烧的直线速度: 单位时间内烧掉液体层的高度度 易燃液体的燃烧速度与液体的初温、贮罐直径、罐易燃液体的燃烧速度与液体的初温、贮罐直
14、径、罐内液面高度及其液体含水量等有关。液体的初温越高,内液面高度及其液体含水量等有关。液体的初温越高,罐内液面越低,燃烧速度就越快,对于石油产品,含水罐内液面越低,燃烧速度就越快,对于石油产品,含水量高的其燃烧速度比含水量低的要慢。量高的其燃烧速度比含水量低的要慢。 三、固体物质的燃烧速度三、固体物质的燃烧速度固体物质的燃烧速度一般小于可燃气体固体物质的燃烧速度一般小于可燃气体和液体。不同的固体物质其燃烧速度也有很和液体。不同的固体物质其燃烧速度也有很大差别,对同一固体物体,其燃烧速度取决大差别,对同一固体物体,其燃烧速度取决于表面积的大小。于表面积的大小。单位体积的表面积越大,单位体积的表面
15、积越大,燃烧速度越快。燃烧速度越快。 四、热值与燃烧温度四、热值与燃烧温度 热值:热值:单位重量的可燃物质在完全烧尽时所单位重量的可燃物质在完全烧尽时所放出的热量放出的热量 燃烧温度:燃烧温度:物质燃烧时的火焰温度物质燃烧时的火焰温度 热值是决定燃烧温度的主要因素,数据在常热值是决定燃烧温度的主要因素,数据在常压下用热量计测得。压下用热量计测得。 第五节第五节 爆炸及其种类爆炸及其种类(2)化学性爆炸)化学性爆炸:由于物质发生极其激:由于物质发生极其激烈的化学反应,产生高温、高压而引起。烈的化学反应,产生高温、高压而引起。爆炸前后物质的性质及成分均发生根本爆炸前后物质的性质及成分均发生根本的变
16、化。的变化。 按爆炸时所发生的化学变化的不同的又分按爆炸时所发生的化学变化的不同的又分为三类:为三类:A、简单分解爆炸、简单分解爆炸B、复杂分解爆炸、复杂分解爆炸C、爆炸性混合物的爆炸、爆炸性混合物的爆炸3、按引起爆炸反应的相分为:(、按引起爆炸反应的相分为:(1)气相)气相爆炸(爆炸(2)液相爆炸()液相爆炸(3)固相爆炸)固相爆炸二、分解爆炸性气体爆炸二、分解爆炸性气体爆炸一一般般指指的的是是此此种种气气体体分分解解可可产产生生相相当当数数量量的的热热量量。 当当分分解解热热达达到到2030千千卡卡/千千克克分分子子的的物物质质,在在一一定定条条件件下下点点火火之之后后火火焰焰就就能能传传
17、播播开开来来。分分解解热热在在这这个个范范围围以以上上的的气气体体,其其爆爆炸炸很很激激烈烈。 分分解解爆爆炸炸的的临临界界压压力力: 在在高高压压下下易易引引起起分分解解爆爆炸炸的的物物质质,当当压压力力降降至至某某数数值值时时,火火焰焰便便不不再再传传播播的的压压力力。 三、爆炸性混合物爆炸如果可燃的气体或蒸气预先按一定比如果可燃的气体或蒸气预先按一定比例与空气均匀混合,然后点燃,因比较缓例与空气均匀混合,然后点燃,因比较缓慢的气体扩散过程已在燃烧前完成,燃烧慢的气体扩散过程已在燃烧前完成,燃烧的速度即取决于化学反应速度。在此条件的速度即取决于化学反应速度。在此条件下,气体的燃烧就有可能达
18、到爆炸的极限。下,气体的燃烧就有可能达到爆炸的极限。这种气体或蒸气与空气的混合物,称为这种气体或蒸气与空气的混合物,称为爆爆炸性混合物炸性混合物。 四、爆轰 1、定义:燃烧速度极快的爆炸性混合物,在全、定义:燃烧速度极快的爆炸性混合物,在全部或部分封闭的状况下,或处于高压下燃烧时,部或部分封闭的状况下,或处于高压下燃烧时,假如混合物的组成或预热条件适宜,可产生一种假如混合物的组成或预热条件适宜,可产生一种与一般爆炸根本不同的现象,称为与一般爆炸根本不同的现象,称为爆轰。爆轰。2、特点:具有突然引起的极高的压力,其传播、特点:具有突然引起的极高的压力,其传播是 通 过 超 音 速 的是 通 过
19、超 音 速 的 “ 冲 击 波冲 击 波 ” , 每 秒 可 达, 每 秒 可 达20003000米以上,爆轰是在极短的时间内发生米以上,爆轰是在极短的时间内发生的,燃烧的产物以极高的速度膨胀,像活塞一样的,燃烧的产物以极高的速度膨胀,像活塞一样挤压其周围空气。化学反应所产生的能量有一部挤压其周围空气。化学反应所产生的能量有一部分传给这压紧的空气层,于是造成了冲击波。另分传给这压紧的空气层,于是造成了冲击波。另外引起外引起“殉爆殉爆”3、防止、防止“殉爆殉爆”发生的安全间距离计发生的安全间距离计算算S=kgS-不引起殉爆的安全距离,米不引起殉爆的安全距离,米g-爆炸物的质量,千克爆炸物的质量,
20、千克k-系数,与建筑物四周有无将波系数,与建筑物四周有无将波向上引的围墙有关,并与爆炸物特向上引的围墙有关,并与爆炸物特性有关。平均值为性有关。平均值为15,有墙取,有墙取1,无墙取无墙取5 五、爆炸破坏作用的影响因素五、爆炸破坏作用的影响因素1、爆炸物的数量和性质、爆炸物的数量和性质 2、爆炸时的条件:震动大小,受热情况,爆、爆炸时的条件:震动大小,受热情况,爆炸初期的压力,空气混合物的均匀程度炸初期的压力,空气混合物的均匀程度 3、爆炸位置、爆炸位置 六、爆炸破坏的主要形式六、爆炸破坏的主要形式 1、震荡作用、震荡作用 2、冲击波、冲击波 3、碎片冲击:碎片飞散一般可达、碎片冲击:碎片飞散
21、一般可达 100500 米米 4、造成火灾、造成火灾 第六节第六节 爆炸极限(理论)及计算爆炸极限(理论)及计算。一一、爆爆炸炸极极限限 1、定定义义: 爆爆炸炸下下限限:使使火火焰焰蔓蔓延延的的最最低低浓浓度度 爆爆炸炸上上限限:使使火火焰焰蔓蔓延延的的最最高高浓浓度度 2、表表示示方方法法 爆爆炸炸极极限限浓浓度度用用可可燃燃气气体体或或蒸蒸气气在在混混合合物物中中的的体体积积百百分分比比表表示示,或或可可用用可可燃燃气气体体或或蒸蒸气气在在每每平平方方米米或或每每升升混混合合气气体体中中含含有有的的克克数数来来表表示示。 3、危危险险度度 H=(X2-X1)/X1 X2-爆爆炸炸上上限限
22、,X1-爆爆炸炸下下限限 气气体体或或蒸蒸气气的的爆爆炸炸极极限限范范围围越越宽宽,危危险险度度的的值值越越大大,即即该该物物质质的的危危险险性性越越大大 二、爆炸极限的影响因素二、爆炸极限的影响因素1、原原始始温温度度 原原始始温温度度越越高高,爆爆炸炸极极限限范范围围越越大大。温温度度升升高高,使使爆爆炸炸危危险险性性增增大大。 2、原原始始压压力力 一一般般说说来来,压压力力增增大大,爆爆炸炸范范围围扩扩大大。当当压压力力降降至至一一定定值值时时,其其爆爆炸炸上上下下限限重重合合,此此时时的的压压力力称称为为爆爆炸炸的的临临界界压压力力。系系统统压压力力在在临临界界压压力力以以下下,系系
23、统统不不发发生生爆爆炸炸。 3、惰惰性性介介质质 若若混混合合物物中中所所含含惰惰性性气气体体的的百百分分数数增增加加, 爆爆炸炸极极限限的的范范围围将将缩缩小小。 4、容容器器 充充装装容容器器的的材材质质、尺尺寸寸等等,对对物物质质爆爆炸炸极极限限均均有有影影响响。 5、能能源源 点点火火源源的的能能量量、热热表表面面积积、火火源源与与混混合合物物接接触触的的时时间间对对爆爆炸炸极极限限均均有有影影响响。 三、爆炸极限的计算三、爆炸极限的计算根据验证结果,按此式计算值与实验值根据验证结果,按此式计算值与实验值比较,误差不超过比较,误差不超过10%。例:例:CH4+2O2 CO2+2H2O
24、n0=2L下下=0.55C0=0.55*20.9/(0.209+2)=5.2即甲烷的爆炸下限定为即甲烷的爆炸下限定为5.2%,实验值为,实验值为5%。此式也可用于估算链烷烃类以外的其他此式也可用于估算链烷烃类以外的其他有机可燃气体的爆炸极限,但当估算氢有机可燃气体的爆炸极限,但当估算氢气,乙炔以及含氮气、氯气、硫等有机气,乙炔以及含氮气、氯气、硫等有机可燃性气体时出入较大,不可应用。可燃性气体时出入较大,不可应用。三、爆炸极限的计算三、爆炸极限的计算2、用爆炸下限计算爆炸上限、用爆炸下限计算爆炸上限 大气压下,大气压下,25时,用容积表示的上限和下限之间有时,用容积表示的上限和下限之间有如下的
25、关系:如下的关系: L L上上25=7.1L=7.1L下下250.560.56 ( (3 3-2)2) 在爆炸上限附近不伴有冷火焰时,此式的简单关系式:在爆炸上限附近不伴有冷火焰时,此式的简单关系式: L L上上25=6.5=6.5L L下下25 (3 3-3 3) 代入式代入式 3 3- -1 1 得:得:L L上上4.84.8C0 (3-4) 3 3、根据含碳原子数计算爆炸极限、根据含碳原子数计算爆炸极限 脂肪族碳氢化合物爆炸极限的计算,也可以根据脂肪脂肪族碳氢化合物爆炸极限的计算,也可以根据脂肪族碳氢化合物含碳原子数族碳氢化合物含碳原子数 nC与其爆炸上限、爆炸与其爆炸上限、爆炸下限下限
26、的关系式求得:的关系式求得: 1/1/ L下下=0.1347*=0.1347* nC +0.04343 (3 +0.04343 (3-5)5) 1/1/ L L上上=0.01337*=0.01337* nC +0.05151 (3 +0.05151 (3-6)6) 三、爆炸极限的计算三、爆炸极限的计算4 4、经经验验公公式式 在在经经验验公公式式中中只只考考虑虑到到极极限限中中混混合合物物的的组组成成,而而无无法法考考虑虑其其他他一一系系列列的的因因素素。因因此此,计计算算数数据据与与实实测测数数据据可可能能有有出出入入。仅仅供供参参考考。 爆爆炸炸下下限限:L下下= =1 10 00 0/
27、/ 4 4. .7 76 6( (n0- -1 1) )+ +1 1 ( (体体积积% %) ) ( (3 3- - -7 7) ) 爆爆炸炸上上限限:L L上上= =4 4* *1 10 00 0/ /( (4 4. .7 76 6 n0+4) ) ( (体体积积% %) ) ( (3 3- - -8 8) ) L下下= =M M/ / 4 4. .7 76 6( (n0- -1 1) )+ +1 1 V Vt t ( (克克/ /升升) ) ( (3 3- - -9 9) ) L L上上= =4 4M M/ /( (4 4. .7 76 6 n0+4) )V Vt t ( (克克/ /升升
28、) ) ( (3 3- - -1 10 0) ) n0- - - - -每每一一分分子子可可燃燃性性气气体体,完完全全燃燃烧烧时时所所必必须须的的氧氧原原子子数数; M M- - - - - -可可燃燃性性气气体体的的分分子子量量; V Vt t - - - - - -可可燃燃性性气气体体克克分分子子体体积积,升升/ /克克分分子子 三、爆炸极限的计算三、爆炸极限的计算5 5、根据闪点计算爆炸极限、根据闪点计算爆炸极限 根据闪点,查该温度(闪点)下易燃液体的饱和蒸气压进行求根据闪点,查该温度(闪点)下易燃液体的饱和蒸气压进行求取。取。 L下下=100P=100P闪闪/P/P总总 (3(3-11
29、11) ) P P闪闪-闪点下液体的饱和蒸气压,闪点下液体的饱和蒸气压,mmHgmmHg P P总总-混合气体总压力混合气体总压力,760mmHg,760mmHg 例:苯闪点例:苯闪点- -1414, , P P闪闪=11 mmHg=11 mmHg L下下=100*11/=100*11/760=1.45%760=1.45% 实验数据:实验数据:1.4%1.4% 6 6、复杂组成的可燃性气体混合物的爆炸极限、复杂组成的可燃性气体混合物的爆炸极限 复杂组成可燃性气体混合物爆炸极限,可根据各组分已知的爆复杂组成可燃性气体混合物爆炸极限,可根据各组分已知的爆炸极限求得。适用于各组分间不反应,且燃烧时无
30、催化作用的炸极限求得。适用于各组分间不反应,且燃烧时无催化作用的可燃气体混合物。可燃气体混合物。 计算计算公式:公式:Lm= =100/(V100/(V1 1/L/L1 1+V+V2 2/L/L2 2+V+V3 3/L/L3 3) (3) (3-1212) ) V V1 1、V V2 2、V V3 3-各单独组分在混合气体中的各单独组分在混合气体中的 浓度(体积)浓度(体积)% % V V1 1+ +V V2 2+ +V V3 3=100=100 7、可燃气体和惰性气体混合物爆炸极限计、可燃气体和惰性气体混合物爆炸极限计算算在可燃气体混合物中混入氮、二氧化碳等在可燃气体混合物中混入氮、二氧化碳
31、等惰性气体而计算其爆炸极限时,可将惰惰性气体而计算其爆炸极限时,可将惰性气体和可燃气体混合分成若干组,每性气体和可燃气体混合分成若干组,每一组由一种可燃组分与另一种非可燃组一组由一种可燃组分与另一种非可燃组分组成,然后分别进行计算。分组成,然后分别进行计算。公式法:公式法:Lm= Lf1+B/(1-B)*100/100+ Lf B/(1-B) (3-13)Lm -含有惰性气体的爆炸极限,含有惰性气体的爆炸极限,%Lf -混合物中可燃部分的爆炸极限,混合物中可燃部分的爆炸极限,%B-惰性气体含量,惰性气体含量,%8、高压下的爆炸极限、高压下的爆炸极限从碳氢化合物在氧气中的爆炸极限的研究从碳氢化合
32、物在氧气中的爆炸极限的研究结果认为,在结果认为,在1-10大气压范围内适合于大气压范围内适合于以下的实验式:以下的实验式:CH4:L上上= 56.0(P-0.9)*0.040C2H6:L上上=52.5(P-0.9)*0.045C3H8: L上上=47.5(P-0.9)*0.042C2H4: L上上=64.0(P-0.2)*0.083C3H6: L上上=43.5(P-0.2)*0.095第七节 爆炸力计算一、爆炸温度与压力一、爆炸温度与压力 理论上的爆炸最高温度可根据反应热计算。以乙醚为例。先列出燃烧反理论上的爆炸最高温度可根据反应热计算。以乙醚为例。先列出燃烧反应方程式;并将空气中的氮量也列入
33、。应方程式;并将空气中的氮量也列入。 C C4 4H H1010O+6OO+6O2 2+22.6N+22.6N2 24CO4CO2 2+5H+5H2 2O+22.6NO+22.6N2 2 式中式中 N N2 2量按空气量按空气 N N2 2O O2 2中,所以中,所以 6O6O2 2对应的对应的 N N2 2为为 6*79/21=22.66*79/21=22.6 由方程式可见,爆炸前的分子数为由方程式可见,爆炸前的分子数为 29.629.6,爆炸后为,爆炸后为 31.631.6,查表,查表 4 4- -2929 并并计算产物的热容。计算产物的热容。 表表 4 4- -2929 气体平均定容分子
34、热容计算式气体平均定容分子热容计算式 气体气体 Cv,Cv,千卡千卡/ /公斤公斤分子分子 气体气体 Cv,Cv,千卡千卡/ /公斤公斤分子分子 单原子气体单原子气体(Ar,He)(Ar,He) 4.984.98 H H2 2O O、H H2 2S S 4.00+0.002154.00+0.00215t t 双原子气体双原子气体(N(N2 2,O,O2 2,CO),CO) 4.80+0.000454.80+0.00045t t 所有四原子气所有四原子气体(体(NHNH3 3及其他)及其他) 10.00+0.0004510.00+0.00045t t COCO2 2、SOSO2 2 9.0+0.
35、000589.0+0.00058t t 所有五原子气所有五原子气体(体(CHCH4 4及其他)及其他) 12.00+0.0004512.00+0.00045t t 一、爆炸温度与压力一、爆炸温度与压力燃烧产物的热容为:燃烧产物的热容为: 22.6 22.6(4.8+0.000454.8+0.00045t t)=108.48+0.01017=108.48+0.01017t t 5 5(4.0+0.002154.0+0.00215t t) =20.0+0.01075 =20.0+0.01075t t +4+4(9.0+0.000589.0+0.00058t t) =36.0+0.00232 =36
36、.0+0.00232t t 164.48+0.02324 164.48+0.02324t t 此处热容用定体积热容,符合于密闭容器中爆炸情况。此处热容用定体积热容,符合于密闭容器中爆炸情况。 已知乙醚的燃烧热为已知乙醚的燃烧热为 650300650300 千卡千卡/ /公斤分子。公斤分子。 650300=650300=(164.48+0.02324164.48+0.02324 t t)t t 解得最高温度为:解得最高温度为: t t最高最高=2826=2826 爆炸的最高压力,可根据爆炸的最高压力,可根据最高温度用下式求得最高温度用下式求得 P P最高最高= =(T T最高最高/ /T T0
37、0)P P0 0* *(n/mn/m) 式中式中: : P P最高最高、P P0 0 -爆炸最高压力与原始压力,大气压爆炸最高压力与原始压力,大气压 T T最高最高、T T0 0-爆炸最高温度与原始温度,爆炸最高温度与原始温度,K K n n、m m-爆炸前与爆炸后的气体分子数爆炸前与爆炸后的气体分子数 代入后求得最大压力如下:代入后求得最大压力如下: P P最高最高=(2826+2732826+273)/ /273273(1 1)* *(31.6/29.631.6/29.6)=12.1=12.1 大气压大气压 爆炸性气体混合物的爆炸温度与压力,可根据燃烧反应方程式与气爆炸性气体混合物的爆炸温
38、度与压力,可根据燃烧反应方程式与气体的内能进行计算。体的内能进行计算。 二、爆炸力的计算二、爆炸力的计算发生化学爆炸常常是容器内部或在某一局限的空间。这发生化学爆炸常常是容器内部或在某一局限的空间。这种化学反应所放出的能量可根据参与反应的可燃气体量种化学反应所放出的能量可根据参与反应的可燃气体量和这种气体的燃烧热(高热值)直接计算而得。和这种气体的燃烧热(高热值)直接计算而得。 L=V*H*427L=V*H*427 L L-化学爆炸时的爆炸力,公斤力米化学爆炸时的爆炸力,公斤力米 V V-参与反应的高热气体体积(标准状态下) ,立方米参与反应的高热气体体积(标准状态下) ,立方米 H H-可燃
39、气体的高燃烧值,千卡可燃气体的高燃烧值,千卡/ /立方米立方米 例:例: 1 1 公斤汽油蒸汽与空气混合并达到爆炸极限, 遇火花公斤汽油蒸汽与空气混合并达到爆炸极限, 遇火花在在 1 1 秒钟内发生爆炸,试求爆炸所做的功。秒钟内发生爆炸,试求爆炸所做的功。 1 1 千瓦千瓦=102=102 公斤力米公斤力米/ /秒秒 1 1 公斤汽油蒸汽的燃烧热为公斤汽油蒸汽的燃烧热为 1030010300 千卡,因此千卡,因此 (427*10300427*10300)/ /(1*1021*102)=4.=4.31*1031*104 4千瓦千瓦 第八节第八节 粉尘爆炸粉尘爆炸一、粉尘爆炸的危险性一、粉尘爆炸的
40、危险性一般情况下,粉尘爆炸事故与由可燃性气一般情况下,粉尘爆炸事故与由可燃性气体和易燃液体造成的爆炸事故比较,发体和易燃液体造成的爆炸事故比较,发生次数和损害程度是很少的。随着近代生次数和损害程度是很少的。随着近代工业的发展,多采用粉体为原料。由于工业的发展,多采用粉体为原料。由于粉尘种类的增多,使用量的增多,工艺粉尘种类的增多,使用量的增多,工艺的连续化等,便增大了粉尘爆炸的潜在的连续化等,便增大了粉尘爆炸的潜在危险。危险。粉尘在空气中只有达到一定的浓度范围,粉尘在空气中只有达到一定的浓度范围,才能引起爆炸。粉尘爆炸是粉尘粒子表才能引起爆炸。粉尘爆炸是粉尘粒子表面和氧作用的结果,此时有可燃性气体面和氧作用的结果,此时有可燃性气体产生。粉尘爆炸所需要的引爆能量比气体产生。粉尘爆炸所需要的引爆能量比气体爆炸、火药爆炸所需的引爆能量大。爆炸、火药爆炸所需的引爆能量大。粉尘爆炸过程:粉尘爆炸过程:1、热能加在粒子表面,温度逐渐上升;、热能加在粒子表面,温度逐渐上升;2、粒子表面的分子热分解或引起干馏作用,、粒子表面的分子热分解或引起干馏作用,在粒子周围产生气体;在粒子周围产生气体;3、这些气体和空气混合,便生成爆炸性混、这些气体和空气混合,便生成爆炸性混合气体,同时发生火焰而燃烧;合气体,同时发
温馨提示
- 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
- 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
- 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
- 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
- 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
- 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
最新文档
- 自考专业(护理)考前冲刺练习含完整答案详解(历年真题)
- 资料员之资料员基础知识模拟题库及答案详解【夺冠系列】
- 中级银行从业资格之中级银行业法律法规与综合能力能力检测试卷含完整答案详解(易错题)
- 环保公司突发事件报告细则
- 中级银行从业资格之中级银行业法律法规与综合能力押题模拟附答案详解(完整版)
- 自考专业(会计)练习题【典优】附答案详解
- 电竞公司社会责任报告办法
- 综合解析北京市西城区育才学校7年级下册数学期末考试同步练习试卷
- 自考专业(护理)模考模拟试题1套附答案详解
- 中级银行从业资格之中级银行业法律法规与综合能力能力提升打印大全(考试直接用)附答案详解
- 综采工作面液压支架安装回撤工理论考核试题及答案
- 初中高中英语所有单词集合带音标
- 露天矿山危险源辨识(汇总)
- 放射科质控汇报
- GB/T 31091-2014煤场管理通用技术要求
- GB/T 24218.1-2009纺织品非织造布试验方法第1部分:单位面积质量的测定
- 万东GFS型高频高压发生装置维修手册
- 公寓de全人物攻略本为个人爱好而制成如需转载注明信息
- 企业经营沙盘模拟实训指导书
- 汉密尔顿抑郁量表17项
- 《现代物流管理》第一章-导论(课用)
评论
0/150
提交评论