平安工程師平安生產技本第記第九講式中2n=2aH印斗對于右始嫌p=2a+2?因此.2n=^l-y.根據2n的數(ft.從我24中可口接查出可

大綱要求I燃氣體或蒸氣在空氣(或氧氣)中完全反響的濃度。

檢驗應考人員對爆炸上限和下限、含行情性氣體組成混合物爆炸極現許外的掌報程度；對物塵母炸特點的［例)試分別求H，CH3OH、C3H8C6H6在空氣中和輒氣中完全反響的濃%

熟悉程度.IWI

二、玳點、賽點I(I)公式法，

I.了解爆炸反響濃度、反炸亂度和壓力的計霓；20.9

2.掌抿爆任上限和下IU.含有悵性氣體坦成混合物熔炸極限的計算.X(H2)---------------------%?29.4?%

3.了解粉塵爆蚱的機理，特點：0.209*0.5

4.掌握粉塵爆炸的快刷因素；

5,熱悉粉塵爆炸的行性：100

6.笊根控制產牛.酚金季作的技術括施.X0(H2)=——%=66.7%

(：：)熔炸反響濃度、饌炸溫度和壓力的計算l>n

I.烽炸完全反響濃度計算20.9

於炸混合物中的可燃物幀和助燃物質完全反響的濃度也就足理論上完全燃燒時在混合物中可燃物的含升.X<CH3OH)=--------------------%=12.23%

根據化學反峋方程式可以計翼可期氣體成蒸氣的完全反響濃度，現舉例如F；0.20941.5

I例)求乙塊在軾氣中完全反響的濃度.

［解］寫出乙戲在弱*V，的燃燒反響式：10()

2c2H2702-4CO2>：H2O?QX0(CH3OH)=---------%=40%

根據反響式付知，卷如反響物質的政體枳為2-5=7.假設以7這個總體積為1(X),那么2個體積的乙快件1+1.5

總體枳中占：20.9

Xo=2-7=28.6%X(C3H8)=--------------------%=4.01%

苻：乙快在料氣中充全及的的濃度為2?.0%,U.2U9+5

叫燃氣體或蒸氣的化學當量濃度.也可用以下方法計算.

愜氣體或熱氣分子式一般川CaHpOy表示.電燃燒Imol氣體所必需的氧向物版的或為n.那么燃燒反響式100

可巧成；XO(C3H8)=------%=16.7%

CaHpOyfnO2-生戌氣體1+5

如果把空氣中斜氣的衣哎取為20.9%,那么在空氣中可燃氣體完全反響的濃強x(%)-量可用下式及示?20.9

X(C6H6)=--------------------%=2.71%

120.90.209+75

X=-------------=---------%(2-4)

n0.209*n100

X0(C6H6)=----------%=11S%

0.2091+7.5

又設在領氣中可燃氣煉完全反響的濃度為X0(%)，即：(2)吉表法：根據可燃物分子式，用公式2n=2a+l以外.求出共2nttL由方數小，直接從表2—4中分別

100用出它們花空氣或3)中完全反響的濃度.

X0=——%(2—5)由式2n=2(i+l〃p”?依分下式分別求出2n值如F：

1*nH22n-l

式《2-4》和式(2—5)表示出X和X?與n或2n之間的關系《2n表示反響中乳的原子數).CH30H2n=3

C3H82n=l0

C6H62n=15

CoHpOy+nO2-<rCG2+L20H20由2n值直接從表2-4分別菱出它們的X和X。ffi：

X(H2)=29.5%X.<H2)=66.7%XQ-燃燒物值的燃燒熱之電和.

X(CH3OH)=I2%X.(CH3OH)=40%［例1?氧化碳在空氣中的濃優為20%,求CO丐空氣混合物的現炸溫優，爆價混合物的域初潞僮為300K.

X(C3H8)=4%X.(C3H8)=16.7%［解)通常空氣中班占21%,雙占79%,所以混合物中M仙缸分別占

X(C6H6c2.1%X.(C6H6EI.76%狙21100-20

&2T可燃氣體(蒸T)在空氣和敵氣中完全反響的濃收---------x---------=16.8%

2.爆炸溫度計算100100

1)根據反響熱計"爆炸溫度

理論上的爆介械島溫度可根蛆反響熱計算.算79100-20

［例］未乙18與空氣的混分物的饌炸iS度，---------x---------=63.2%

［解)(1)先列出乙域在空氣中燃燒的反響方程式：100100

C4H100+602+22.6N—4C02+51120+22.6N2由尸氣體體枳之比等「共摩爾數之比.所以將體積百分比穩算成摩爾數.即Imol混合物中應有0.2mol-

式中，鼠的摩爾數是被空氣中N2：02=79：21的比例確定的，即602時同的N2應為：6x79/21=22.6氧化破、O.I68nvl氧和0.632molM.

由反響方程式可知,與庫前的分子數為29.6.津炸后為31.6.從表2-6fiW式化碳、氯、漢在:300K時.其摩爾內能分別為623833J/mol.623833J/mol和6238.33J

<2)計算燃燒各產物的熱容./mol.混合物的摩爾內能為：

氣體平均除爾定容熱字計宓式見表2—5.XuI-(0.2x623i.33*0.i68x6238.33*0.632x623833)J

表2-5氣體平均摩爾定容熱容計算式=6238.33J

根據次中所列計算式,燃燒產物谷組分的熱容為：氣化碇的燃燒熱為285624J,那么0.2mol氣化碳的燃燒熱為：

N：的摩爾定卷定容為|(4.8+0,000451)*4186.8W(kmol-)(0.2x285624M57124.8J

H20的摩爾定容熱容為［(4.0+0.00215t)X4lM.8|J/(kmol-V)燃燒后各生成物內使之和應為：

CO.的摩爾定容熱客為［<9.0+0.000581)X4186.8］J/(kmol'C)￡u2=(6238.33-?57124.8XJ=63363.13J

然燒產物的熱容為；從強化碳爆燒反響式2coe2=2CO2可以希出.0.2mol重化碳燃燒時生成0.2mol二氧化碳,消耗

122.0(4.?-H),miU4M)X41St>.?|J/(kmol'C)=U421P<103〃/(knurt-€)U.lnuM依.imu泯臺物中，I京“Sgmul—職優后應剩FO.lb8&l=5腰》m3Vb陽f向散喊小發生變

|5(4.OH).002150x4186.8|J/(kinol-T)■|(83.7*0.O45t)x|O31J/(kmol'C)化.那么燃燒產物的組成足：二氣化說0.2mol.外

14(9.OH),00058t)x*l86.8|J/(kmol-V>=E(150.7+0.00970xlO3|J/(kmol'C)0.068mol.虱O.632mol)

燃燒產物的總熱容為688.4X),09671)X107八kmolC),這里.的熱容是定容熱容，符令于密閉容器中爆炸情假定爆炸溫度為2400K,由表26支得二氧化碳、飄和料的摩爾內俵分別為l05507.36J/moh63220.68J

況./mol和59452.S6J/mol.那么燃燒產物的內健為:

(3)求埋4段高海度.Lu2'=(0.2x10550736+0.068x3220.68+0.632x5W52.56M=62974.5J

光改科乙IH的燃燒熱為2.7X1O6J/mol.即2.7x|09J/kmol.說明母炸淞度高于24OOK,于型再線定爆炸溫度為2600K,那么內住之和應為；

因為母詐速度極快,也在近乎絕熱情;兄下進展的?所以全部的燒熱可近似地行作用I?梃高燃燒產物的SA度.Eu2"=fO.2xll6893.(M40.068x69500.8R*0.632xS5314.08)J=69^83.l?J

也敕足等于燃燒產物熱容。溫度的乘積,即：Zu2,他又大于gu2值,因相差不太大,所以準前的爆炸溫哎可用內捕法求得：

2.7X109?|(688.4>0.W67t)xl03］t2600-2400

解上式用爆炸最南海變t=2826r.T=f2400*----------------------------(63363.13—62974.5)|K=［2400+12)K=24l2K

上面計算是將驚始對度在為0C.母炸蚊相溫度II常高.顯然。實際?他有假設千度的誤差,但對計算結果的69383.1762974.5

準確性并無顯節的影響,以攝氏溫度表示為：

2)根據燃燒反響方程式與氣體的內健汁口爆炸溫度<=(T—273)T=(2J12—273)X?=2139V

可燃氣體或蒸氣的爆。溫也可利用能副守色的規律估笄.即根據烽炸后各生成物內使之和。爆炸前各種物3.烽炸壓力的計算

任內能及知所的燃燒m的總和知等的現物進履造籽.用公式袁送為，可燃性浪合網爆炸產生的壓力與初紿壓力.捫S*風悵、濃度.組分E及容卷的格狀.大小等因素有獎.堪

炸時產生的最大壓力可按壓力與溫度及奈爾效成正比的規律確:g.根據這個規律有以下關系式：

￡u2-ZQ+guI(2-6)PT—=——x——(2—7)

式中Xu2—燃燒后代物的內能之思和,POTOm

ZuI——燃燒由物質向內倭之總和；式中P、T和n—爆炸后的最大壓力、G高溫慢和氣體陳家茲；

Po、TofUm—埠燈前的初始壓力、初始溫度和氣體摩爾數.上眼依小于實物只得的色.

由此可以得出爆炸壓力計算公式；(2)根據爆訐性混合氣體完全燃燒時摩爾分散,陶定有機材的爆價下限及上限，計算公式如下?

TnL下=035X.(2—11)

P=——xP0(2—?)L.h-4.8>IX.(2—12)

TOm式中X,為可燃氣體摩爾分數.也就是完全燃燒時在混合氣體中謖可該氣體的含吊.

［例］設Po=0.IMPaTo=27C,T=2411K.求F化兇一，’i混合物的幾大爆炸壓力.2.多種可燃氣體阻成的混令沏的爆炸極限計。

【解)當可燃物質的濃度等于或利高于完全反響的濃度葉,肆炸產生的壓力最大,所以計算時應果用完全反T由多種可燃氣體組成岸炸性混合氣體的理炸極限?可根搟各阻分的烽炸極取進展計算.其計算公式如下：

的濃收.100

先按一/化碳的燃燒反叫式”第年煒曲后的氣體庠爾數：Lm=-------------------------------<2—13)

2CO+O2+3.76N2=2C02+3.76N2VIV2V3

由此可得出m=6.76.n=5.76.代入擒2—8).如―?■—+一

2411x5.76x0.1LIL2L3

P=----------------------------=0.69式中Lm——爆炸性混合氣的尾炸極限.％；

300x6.67LI.L2.L3—組成混令氣各81分的期許極取.％：

以上計碎的爆炸溫度與壓力都沒有考慮熱損失,是按理論的空氣最計算的,所得的數小都是訕大飽.VI.V2,V3—各姐分在混合氣中的濃度.％。

(:：)爆炸上瞅和下限的計算,含有情性氣體扭成混合物爆炸極限計算VI-V2+V3+…=100%

I.1炸上限和F限的計算例如,某種天然氣的絹或如卜：甲烷80%,乙烷15%.丙炕4%.丁烷1%.各組分相應的爆炸卜限分別

(I)根指完全想在反狗所需氧1能子數.估算城汶化合物的爆詐下雙和上限，典姓歷公式如下：為5%,3.22%,2.37%和1.86%,那么天然氣的爆炸下限為?

100100

Lf---------------------------(2-9)Lm------------------------------------------------------4.37%

4.76(N-lp-l801541

4x|U0

Lh=-------------------(2—10)53.221371.86

4.76N+4科各組分的爆炸上限代入式(213),可求出天然氣的爆炸上限，

式中L下-碳軾化臺沏的爆炸下限：式(2一”)用于口氣、水煤氣、天然氣等混合氣母妹極限的il寬比政就確,而對于乳與乙烯、乳與雇化氣、

LJ:——碳氫化今切的爆炸上限：甲烷與fit化敏等混合氣及一些含二硫化碳的混合氣體?計算的誤差較大.

N——留摩爾可燃氣體完全燃燒所需翻原子數.3,含有情性氣體組成混合物的每計極限計算

［例］試求乙烷在空氣。的爆炸下限制上限.如果爆炸性混合氣體中含有惰性氣體如氯、二氧化碳等，il算饞炸極用時，可先來出於合物中由可燃氣體

［解)寫出乙烷的燃燒反響式?求出N(fi：和情性氣體分別泓成的混合比?再從圖2—7和圖2-8中找出它們的爆炸極》!?并分別代入式(2—13)中求

C2H6+5.502=20)2421120亂

那么N=7.［例1求某回收煤氣的塌炸極限，其姐分為:CO58%.C0219.4%,220.7%,020.4%,H21.5%,

招N值分別代入式(2—9)及式得；I解)將燃氣中的可燃氣體和精性氣體綱合為兩阻：

1001?)(l)C0和C02,W58(C0)+!9.4(CO2)=77.4%(C0+C02>

L下=------------=------=3.38%其中.格性氣體/可燃氣體=002/CO=19.4/58=0.33

4.76(7-1)+129,6由圖2—7中萩得.1.±=70%.L下=17%.

⑵N2和H2.即1&H2)+20.7(N2)=22.2%(N2+H2)

4*1004OJ北中.格性氣體/可燃氣體=Z2/H2=20.7/IS=13.8

L上=------------=------=10.7%從圖27查得1.上=76%.L下=64%

4.76x7+437.32招上述數據代入式(2—13)即可求得煤氣的埸炸極取：

乙烷在空氣中的爆炸卜很濃度為3.38%,爆炸上限濃度為10.1%.

文駿測得乙烷的爆炸卜限為3.0%,岸炸上限為12.S%,比照上述估算結果,可知用此方法估黨的爆炸1下==20.3%

0.774/17*0,222'164K.M=（）-VV(214)

dt

L±=------------------------=71.5%

0.77470+0.222/76式中KM——物塵燧炸強度,105Pam/s：

（dP/dt）——最大樂力上升速率，105Pa/st

該燥氣的用作極限為20.3%-715%.V容；8體枳,m3?,

三、物生爆炸的特點粉塵爆炸在背道中傳播時碰刎牌網戶時?因湍流度的防響?使粉塵鉞淞狀倉?使蹲炸波陣面不斷加速.

（一）雷塵爆炸的機理和特點當甘道長度足魴K時.甚至會轉化為爆,.主要粉塵爆計特性參數處表2—7.

當可燃性囿體呈.物體狀態，粒慢足夠細,飛揚懸濘于空氣中.并到達一定米度，在相對密團的空向內，遇（三）控制產生粉塵爆炸的技術拓拖

到足夠的點火能SL就能發生粉塵爆炸.只有松塵爆作危險性的物質較多?常見的有金屬粉塵（如鎂粉、鋁投刎產生粉塵爆詐的主要技術指旗足沛小粉塵才敢范朋.消除物塵.控制火源.適當增溫.對I?產生可然

粉等）.tW.根優我塵、樹料粉塵、棉麻粉塵，煙草粉塵，紙酚、木粉、火炸藥粉塵及大多數含方C.H扮塵的生產裝用如AI汾的構碎等）.用:么可以進展情化防護.即在生產裝置中通入情性氣體.但實際輒含

元素、與空氣中氧反響能放熱的有機合成材料物塵等,ht比臨界粒含量低20%.在通入惰性氣體時，必須注逐把裝置里的氣體完全混合均勻，在生產過程中，耍

槍塵爆炸是?個驛間的連鉞反響.磁廣不定常的氣向二相流反響.其爆炸過程比較復雜,它將受諸多因汰對情性氣體的氣流.壓力或對翻氣濃度進展測試,應保證不超過臨界式含局.

的制約.所以,在關粉塵爆許的機理至今尚在不斷研充和不斷完善之中.日本平安工學協會般的?煙炸?一還可以采用抑