1、爆炸極限的影響因素【大綱考試內容要求】：. 了解爆炸極限的影響因素；. 了解爆炸反應濃度的計算；【教材內容】：爆炸極限值不是一個物理常數，它是隨實驗條件的變化而變化，在判斷某工藝條件下的爆炸危險性時，需根據危險物品所處的條件來考慮其爆炸極限，如在火藥、起爆藥、炸藥烘干工房內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，惰性氣體與雜質的含量等均對爆炸極限有影響。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，爆炸危險性增加。這是因為在溫度增高的情

2、況下，活化分子增加，分子和原子的動能也增加，使活化分子具有更大的沖擊能量，爆炸反應容易進行，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壓力對爆炸極限的影響較復雜，在0.12.0 MPa的壓力下，對爆炸下限影響不大，對爆炸上限影響較大；當大于2.0 MPa 時，爆炸下限變小，爆炸上限變大，爆炸范圍擴大。這是因為在高壓下混合氣體的分子濃度增大，反應速度加快，放熱量增加，且在高氣壓下，熱傳導性差， 熱損失小，有利于可燃氣體的燃

3、燒或爆炸。甲烷混合氣初始壓力對爆炸極限的影響見表 2。值得重視的是當混合物的初始壓力減小時，爆炸極限范圍縮小，當壓力降到某一數值時，則會出現下限與上限重合，這就意味著初始壓力再降低時，不會使混合氣體爆炸。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，密閉設備進行減壓操作對安全是有利的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。當惰性氣體的濃度增加到某一數值時，使爆炸上下限趨于一致，使混合氣體不發生爆炸。這是因為加入惰性氣體后，使可燃氣體的分子和氧分子隔離，它們之間形成一層不燃燒的屏障，而當氧分子沖擊惰性氣體時，活化分子失去活化能， 使反應鍵中斷。若在某處已經著火，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氣分子上去，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，使空氣的濃度相對減少，在爆炸上限時，可燃氣體濃度大，空氣濃度小，混合氣中氧濃度相對減少，故惰性氣體更容易把氧分子和可燃性氣體分子隔開

5、，對爆炸上限產生較大的影響，使爆炸上限劇烈下降。同理混合氣體中氧含量的增加，爆炸極限范圍擴大，尤其對爆炸上限提高得更多。可燃氣體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情性氣體濃度對甲浣爆炸板限影附表23可燃氣體在空氣和純氧中的爆炸極限范圍物質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.爆炸容器對爆炸極限的影響爆炸容器的材料和尺寸對爆炸極限有影響，若容器材料的傳熱性好，管徑越細，火焰在其中越難傳播，爆炸極限范圍變小。當容器直徑或火焰通道小到某一數值時，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。.點火源的影響當點火源的活化能量越大，加熱面積越大，作用時間越長，爆炸極限范圍也越大。圖2 6是電點火能量對甲烷、空氣混合氣體爆

7、炸極限的影響。從圖中可以看出，當火花能量達到某一值時，爆炸極限范圍受點火能量的影響較小，如圖2 6中，當點火能量為10J時，其爆炸極限范圍趨于穩定值，為6%15%。所以，一般情況下，爆炸極限均在較高的點火能量下測得，如測甲烷與空氣混合氣體的爆炸極限時，用10J以上的點火能量，其爆炸極限為5%15%。例求乙煥在氧氣中完全反應的濃度。甲烷八圖26點火能黃對甲烷疆渾極限影響【例題】：以下有關爆炸極限影響因素說法錯誤的是（）。A.混合爆炸氣體的初始溫度越高，爆炸極限范圍越寬B.當混合氣體的初始壓力小于2.0 MPa時，爆炸下限變小，爆炸上限變大，爆炸范圍擴大C.隨著惰性氣體含量的增加，爆炸極限范圍縮小

8、D.點火源的活化能量越大，爆炸極限范圍也越大【答案】：B爆炸反應濃度、爆炸溫度和壓力的計算（二）爆炸反應濃度、爆炸溫度和壓力的計算1.爆炸完全反應濃度計算爆炸混合物中的可燃物質和助燃物質完全反應的濃度也就是理論上完全燃燒時在混合物中可燃物的含量，根據化學反應方程式可以計算可燃氣體或蒸氣的完全反應濃度。現舉例如下： 解 寫出乙炔在氧氣中的燃燒反應式：2C2H2+502 = 4C0 2+2H20+Q根據反應式得知，參加反應物質的總體積為2+5 = 7 。若以 7 這個總體積為100，則 2 個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的濃度為28 6。可燃氣體或

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

10、0 H 2O式中2n = 2 a +1/2 3 - 丫，對于石蠟燒B=2a+2。因此，2n = 3a+1- 丫。根據2n的數值，從表 24 中可直接查出可燃氣體或蒸氣在空氣( 或氧氣) 中完全反應的濃度。例試分別求H2、CHOH QH C6H在空氣中和氧氣中完全反應的濃度。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：根據可燃物分子式，用公式 2n = 2 a+1/2 B - 丫，求出其2n值。由2n數值，直接從表24中分別查出它們在空氣 （或氧）中完全反應的濃度。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可燃氣體（蒸氣）在空氣和氧氣中完全反應的濃度2n=1氧原完全反應的濃度/可燃在空氣中20.9在氧氣中100分敦子數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：標準答案：d本題分數：1.00分，你答題的情況為 錯誤 所以你的得分為0分解 析：2、混合氣體的初始壓力大于 2.0MPa時，隨著混合氣體的初始壓力增力口，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：標準答案：c本題分數：1.00分，你答題的情況為 錯誤 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：標準答案：b本題分數：1.00分，你答題的情況為 錯誤 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，尤其對爆炸提高得更多A 擴大上限B 減少上限C 擴大下限D 減少下限A B C D你的答案：標準答案：a本題分數：1.00 分，你答題的情況為錯誤 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、極限范圍擴大到無窮大的混合物的初始壓力B 混合物的初始壓力等于2.0 MPa 時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 B C D你的答案：標準答案：c本題分數：1.00 分，你答題的情況為錯誤 所以你的得分為0 分解 析：已知乙炔在氧氣中的燃燒反應式：2C2H2+502 = 4C02+2H20+Q則乙炔在氧氣中完全反應的濃度是A 71.428.6C 20.0 D. 12.1 A B C D你的答案：標準答案：b本題分數：1.00 分，你答題的情況為錯誤 所以你的得分為0 分解 析：H2 在空氣中完全反應的濃度是A 29.48 14.74C 66.7 D. 16.37 A B C D