安全05燃烧与爆炸

第五章燃烧与爆炸教学要求：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；掌握燃烧速度及热值的计算；掌握爆炸极限理论及计算；掌握爆炸力的计算。重点：燃烧速度及热值的计算；爆炸极限理论及计算；爆炸力的计算第一节燃烧与燃烧过程

二、燃烧过程二、燃烧过程T初为可燃物质开始加热的温度，初始阶段，加热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，τ为燃烧诱导期。第二节燃烧形式及种类

二、着火、闪燃和闪点

3、闪点：易燃液体表面挥发出的蒸气足以引起闪燃时的最低温度。闪点与物质的饱和蒸气压有关，物质的饱和蒸气压越大，闪点越低。易燃液体：闪点低于45℃的液体；可燃液体：闪点高于45℃的液体可燃性液体的闪点，随其浓度的变化而变化。两种可燃性液体的混合物的闪点，一般在这两种液体闪点之间，并低于这两种物质闪点的平均值。三、自燃与自燃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自燃点。同系物中，自燃点随分子量增加而减少。（2）正位结构物的自燃点低于其异构物的自燃点。（3）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。（4）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。5、燃点（着火点）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（1）氧指数：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。材料氧指数越高，助燃性能越好。（2）最小点火能量：处于爆炸范围内的可燃气体混合物中产生电火花，引起着火所需要的最小能量。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。

C--电容

U--电极放电电压

Q--导体上的电荷

E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、电极间隙和形状。第三节燃烧理论第四节燃烧速度和热值

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，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4-8所列数据，按下式估算不同管径时的火焰传播速度。

V=V0/mV-------所求管径中的火焰传播速度

V0------管径在25.4mm时的火焰传播速度

m------矫正系数，由图查二、液体燃烧速度

三、固体物质的燃烧速度

第五节爆炸及其种类（2）化学性爆炸：由于物质发生极其激烈的化学反应，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的变化。按爆炸时所发生的化学变化的不同的又分为三类：A、简单分解爆炸B、复杂分解爆炸C、爆炸性混合物的爆炸3、按引起爆炸反应的相分为：（1）气相爆炸（2）液相爆炸（3）固相爆炸二、分解爆炸性气体爆炸三、爆炸性混合物爆炸

四、爆轰1、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，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，称为爆轰。2、特点：具有突然引起的极高的压力，其传播是通过超音速的“冲击波”，每秒可达2000~3000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。另外引起“殉爆”3、防止“殉爆”发生的安全间距离计算S=k√gS-----不引起殉爆的安全距离，米g-----爆炸物的质量，千克k------系数，与建筑物四周有无将波向上引的围墙有关，并与爆炸物特性有关。平均值为1~5，有墙取1，无墙取5五、爆炸破坏作用的影响因素

第六节爆炸极限（理论）及计算二、爆炸极限的影响因素三、爆炸极限的计算根据验证结果，按此式计算值与实验值比较，误差不超过10%。例：CH4+2O2CO2+2H2On0=2L下=0.55C0=0.55*20.9/(0.209+2)=5.2即甲烷的爆炸下限定为5.2%，实验值为5%。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。三、爆炸极限的计算三、爆炸极限的计算

三、爆炸极限的计算

7、可燃气体和惰性气体混合物爆炸极限计算在可燃气体混合物中混入氮、二氧化碳等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。公式法：Lm=Lf[1+B/（1-B）*100]/[100+LfB/（1-B）]（3-13）Lm------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，%B-------惰性气体含量，%8、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结果认为，在1-10大气压范围内适合于以下的实验式：CH4：L上=56.0(P-0.9)*0.040C2H6:L上=52.5(P-0.9)*0.045C3H8:L上=47.5(P-0.9)*0.042C2H4:L上=64.0(P-0.2)*0.083C3H6:L上=43.5(P-0.2)*0.095第七节爆炸力计算

一、爆炸温度与压力

二、爆炸力的计算

第八节粉尘爆炸

一、粉尘爆炸的危险性一般情况下，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危险。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爆炸、火药爆炸所需的引爆能量大。粉尘爆炸过程：1、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，在粒子周围产生气体；3、这些气体和空气混合，便生成爆炸性混合气体，同时发生火焰而燃烧；4、由于燃烧产生的热量，更进一步促进粉尘分解，不断地放出可燃性气体和空气混合而使火焰传播。粉尘爆炸必要条件(1)燃料是指各种可燃性固体微粒且在空气中要达到一定的浓度。

(2)空气在空气中含有氧，氧和固体燃料微粒发生氧化反应而产生热，继而引起燃烧和爆炸。

(3)混合对可燃粉尘燃烧与爆炸的重要区别在于：对燃烧而言．燃料与空气中氧的反应在燃料的界面产生．燃料可以是堆积在—起的；而在爆炸中，燃料以固体微粒分布在空气中，与空气中的氧混合得很好，这样燃烧释放的能量才能形成爆炸。

(4)点火源与爆炸性混合气体需要点火源一样，要使悬浮在空气中的粉尘爆炸，也需要具有一定能量的点火源。

(5)容器的密闭性一般而言，爆炸产生的环境往往是在有一定密闭性的容器内或某种空间，如在一个敞开的空间．则只能是形成燃烧。二、粉尘爆炸的影响因素

三、粉尘爆炸的特性

1、粉尘爆炸下限与燃烧热的乘积接近于一个常数,即L下*Q=K2、粉尘爆炸压力的大小与粉尘的化学组成、颗粒大小、浓度、物理状态、湿度以及热源的强度和作用时间等有关，同时也决定于爆炸空间的容积、形式与坚固性。3、粉尘爆炸破坏力与爆炸压力和压力上升速度有关。3、粉尘的浮游性粉尘在空气中停留时间的长