【大綱考試內(nèi)容要求】:  
1.了解爆炸極限的影響因素;  
2.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(lái)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)樵跍囟仍龈叩那闆r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(lái)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0.1~2.0 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的燃燒或爆炸。甲烷混合氣初始?jí)毫?duì)爆炸極限的影響見表2 —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2—4所示。因此,密閉設(shè)備進(jìn)行減壓操作對(duì)安全是有利的

  3.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、氬、氮等),隨著惰性氣體含量的增加,爆炸極限范圍縮小。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)夥肿由先ィ善鸬揭种谱饔。惰性氣體氬、氦,阻燃性氣體CO2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2—5所示。 由圖2—5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,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2—3。

  表2—3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
4.9~15
10.1
5~61
56.0
乙烷
3~15
12.0
3~66
63.0
丙烷
2.1~9.5
7.4
2.3~55
52.7
丁烷
1.5~8.5
7.0
1.8~49
47.8
乙烯
2.75~34
31.25
3~80
77.0
乙炔
1.53~34
79.7
2.8~9.3
90.2
4~75
71.0
4~95
91.0
15~28
13.0
13.5~79
65.5
一氧化碳
12~74.5
62.5
15.5~94
78.5







 

 



4.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,氫和乙炔為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。