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爆炸極限的基本理論及其影響因素
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爆炸極限的基本理論及其影響因素
爆炸極限是表征可燃?xì)怏w、蒸汽和可燃粉塵危險(xiǎn)性的主要示性數(shù)。當(dāng)可燃性氣體、蒸氣或可燃粉塵與空氣(或氧)在一定濃度范圍內(nèi)均勻混合,遇到火源發(fā)生爆炸的濃度范圍稱(chēng)為爆炸濃度極限,簡(jiǎn)稱(chēng)爆炸極限。
將這一濃度范圍的混合氣體(或粉塵)稱(chēng)作爆炸性混合氣體(或粉塵)。可燃性氣體、蒸氣的爆炸極限一般用可燃?xì)怏w或蒸氣在混合氣體中的所占體積分?jǐn)?shù)來(lái)表示;可燃粉塵的爆炸極限是以在混合物中的質(zhì)量濃度(g/m3)來(lái)表示。
一般情況下,H值越大,表示可燃性混合物的爆炸極限范圍越寬,其爆炸危險(xiǎn)性越大。
可燃性氣體、蒸氣或粉塵在爆炸極限范圍內(nèi),遇到熱源(明火或溫度),火焰瞬間傳播于整個(gè)混合氣體(或混合粉塵)空間化學(xué)反應(yīng)速度極快,同時(shí)釋放大量的熱,生成很多氣體,氣體受熱膨脹,形成很高的溫度和很大的壓力,具有很強(qiáng)的破壞力。
可燃性氣體、蒸氣或粉塵爆炸極限的概念可以用熱爆炸理論來(lái)解釋。當(dāng)可燃性氣體、蒸氣或粉塵的濃度小于爆炸下限時(shí),由于在混合物中含有過(guò)量的空氣,過(guò)量空氣的冷卻作用及可燃物濃度的不足,導(dǎo)致系統(tǒng)得熱小于失熱,反應(yīng)不能延續(xù)下去;同樣,當(dāng)可燃性氣體(或粉塵)的濃度大于爆炸上限時(shí),則會(huì)有過(guò)量的可燃物,過(guò)量的可燃物不僅因缺氧而不能參與反應(yīng)、放出熱量,反而起冷卻作用,阻止了火焰的蔓延。當(dāng)然,也還有爆炸上限達(dá)100%的可燃?xì)怏w和蒸氣(如環(huán)氧乙烷、硝化甘油等),可燃性粉塵(如火炸藥粉塵)。這類(lèi)物質(zhì)在分解時(shí)會(huì)自身供氧,使反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行下去。隨著氣體壓力和溫度的升高,越容易引起分解爆炸。
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。
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