【正文】 ，由于產(chǎn)生支鏈速度大于銷毀速度，鏈反應(yīng)很猛烈，就會發(fā)生爆炸；當(dāng)壓力繼續(xù)提高，超過b點(大于6666 Pa)以后，由于混合物內(nèi)分子的濃度增高，容易發(fā)生鏈中斷反應(yīng)，致使游離基銷毀速度又超過鏈產(chǎn)生速度，鏈反應(yīng)速度趨于緩和，混合物又不會發(fā)生爆炸了。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 1000M 273 MY = —————————— = L —— （4—1）100 273+20 式中L——體積分?jǐn)?shù)，Y——質(zhì)量濃度，g／m3?？扇夹詺怏w、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混合氣體(或混合粉塵)空間化學(xué)反應(yīng)速度極快，同時釋放大量的熱，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，具有很強的破壞力。這類物質(zhì)在分解時會自身供氧，使反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行下去。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4—5所示。這是因為加入惰性氣體后，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，活化分子失去活化能，使反應(yīng)鍵中斷。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?！?，～ mm。從圖中可以看出，當(dāng)火花能量達(dá)到某一值時，爆炸極限范圍受點火能量的影響較小，如圖4—7中，當(dāng)點火能量為l0J時，其爆炸極限范圍趨于穩(wěn)定值，為6％～15％?，F(xiàn)舉例如下：[例]求乙炔在氧氣中完全反應(yīng)的濃度。燃?xì)怏w或蒸氣分子式一般用CαHβOγ表示，設(shè)燃燒1 mol氣體所必需的氧的物質(zhì)的量為n，則燃燒反應(yīng)式可寫成：CαHβOγ+ nO2 → 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?xì)怏w完全反應(yīng)的濃度x(％)一般可用下式表示： 又設(shè)在氧氣中可燃?xì)怏w完全反應(yīng)的濃度為 X0(％)，即： 式(2—4)和式(2—5)表示出X和X。根據(jù)2n的數(shù)值，從表中可直接查出可燃?xì)怏w或蒸氣在空氣(或氧氣)中完全反應(yīng)的濃度。由式2n = 2α+1/2βγ，依分子式分別求出2n值如下：H2 2n=1CH30H 2n=3C3H8 2n=10C6H6 2n=15由2n值直接從表24分別查出它們的X和Xo值：X(H2)=％ X。(C6H6)=％表4—6可燃?xì)怏w(蒸氣)在空氣和氧氣中完全反應(yīng)的濃度 18頁 19頁 爆炸極限計算、粉塵爆炸 3. 爆炸極限計算（1）爆炸上限和下限的計算1)根據(jù)完全燃燒反應(yīng)所需氧原子數(shù)，估算碳?xì)浠衔锏谋ㄏ孪藓蜕舷?，其?jīng)驗公式如下： 20頁 式中L下 ——碳?xì)浠衔锏谋ㄏ孪?；L上——碳?xì)浠衔锏谋ㄉ舷?；N——每摩爾可燃?xì)怏w完全燃燒所需氧原子數(shù)。A．% %B．% %C．% %D．% %【答案】A乙烷在空氣中的爆炸下限濃度為3．38％，爆炸上限濃度為10．7％。為可燃?xì)怏w摩爾分?jǐn)?shù)，也就是完全燃燒時在混合氣體中該可燃?xì)怏w的含量。各組分相應(yīng)的爆炸下限分別為5％，％，％％，則天然氣的爆炸下限為； 將各組分的爆炸上限代入式(4一11)，可求出天然氣的爆炸上限。[解]將煤氣中的可燃?xì)怏w和惰性氣體組合為兩組：(1)C0和C02，即58(C0)+19．4(C02) = 77．4％(C0+ C02)其中， 惰性氣體／可燃?xì)怏w = C02／C0 = 19．4／58 = O．33由圖4—8中查得， L上 =70％， L下= 17％。 粉塵爆炸是一個瞬間的連鎖反應(yīng)，屬于不定的氣固二相流反應(yīng)，其爆炸過程比較復(fù)雜，它將受諸多因素的制約。另外，粉塵粒子本身相繼發(fā)生熔融氣化，進(jìn)發(fā)出微小火花，成為周圍未燃燒粉塵的點火源，使之著火，從而擴大了爆炸范圍，這一過程與氣體爆炸相比就復(fù)雜得多。因為粉塵初次爆炸產(chǎn)生的沖擊波會將堆積的粉塵揚起，懸浮在空氣中，在新的空間形成達(dá)到爆炸極限濃度范圍B．最小點火能量 C．最低著火溫度 D．粉塵分散度 E．粉塵爆炸壓力及壓力上升速率【答案】： ABCE解析：評價粉塵爆炸危險性的主要特征參數(shù)是爆炸極限：最小點火能量、最低著火溫度、粉塵爆炸壓力及壓力上升速率。(2)爆炸過程。cm3。1)供給粒子表面以熱能，使其穩(wěn)定上升，見圖4——10(a)。粉塵爆炸過程與可燃?xì)獗ㄏ嗨?，但有兩點區(qū)別：一是粉塵爆炸所需的發(fā)火能要得的多；二是 26頁 在可燃?xì)獗ㄖ校偈狗€(wěn)定上升的傳熱方式主要是熱傳導(dǎo)；而在粉塵爆炸中，熱輻射的作用大。粉塵爆炸壓力及壓力上升速率(dP／dc)主要受粉塵粒度、初始壓力、粉塵爆炸容器、湍流度等因素的影響。與可燃?xì)獗ㄒ粯?，容器尺寸會對粉塵爆炸壓力及壓力上升速率有很大的影響?；瘜W(xué)爆炸，其中絕大多數(shù)是氧化反應(yīng)引起的爆炸，與燃燒現(xiàn)象本質(zhì)上都屬氧化反應(yīng)，也同樣有溫度與壓力的升高現(xiàn)象。當(dāng)管道長度足夠長時，甚至?xí)D(zhuǎn)化為爆轟。當(dāng)粉塵粒度越細(xì)，比表面越大，反應(yīng)速度越快，爆炸上升速率就越大。粉塵爆炸極限不是固定不變的，它的影響因素主要有粉塵粒度、分散度、濕度、點火源的性質(zhì)、可燃?xì)夂俊⒀鹾俊⒍栊苑蹓m和灰分溫度等。3)分解(或干餾)氣體與空氣混合生成爆炸性混合氣體，遇火產(chǎn)生火焰(發(fā)生反應(yīng))，見圖4—10(c)。 25頁 粉塵爆炸時粉塵粒子表面分子與氧氣分子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)引起的。可燃粉塵的爆炸極限一般以其單位體積混合物中的質(zhì)量(g2)粉塵虛浮在空氣中并達(dá)到一定濃度。(2)爆炸感應(yīng)期較長，粉塵的爆炸過程比氣體的爆炸過程復(fù)雜，要經(jīng)過塵粒的表面分解或蒸發(fā)階段及由表面向中心延燒的過程，所以感應(yīng)期比氣體長得多。日本安全工學(xué)協(xié)會編的《爆炸》一書闡述了一種比較典型的粉塵爆炸機理。(五)粉塵爆炸1. 粉塵爆炸的機理和特點當(dāng)可燃性固體呈粉體狀態(tài)，粒度足夠細(xì)，飛揚懸浮于空氣中，并達(dá)到一定濃度，在相對密閉的空間內(nèi)，遇到足夠的點火能量，就能發(fā)生粉塵爆炸。3．含有惰性氣體組成混合物的爆炸極限計算如果爆炸性混合氣體中含有惰性氣體如氮、二氧化碳等，計算爆炸極限時，可先求出混合物中由可燃?xì)怏w和惰性氣體分別組成的混合比，再從圖4—8和圖4—9中找出它們的爆炸極限，并分別代入式(4—11)中求得。其計算公式如下： 式中 Lm——爆炸性混合氣的爆炸極限，％；LLL3——組成混合氣各組分的爆炸極限，％；VVV3——各組分在混合氣中的濃度，％。 21頁 2)根據(jù)爆炸性混合氣體完全燃燒時摩爾分?jǐn)?shù)，確定有機物的爆炸下限及上限。[解]寫出乙烷的燃燒反應(yīng)式，求出N值：C2H6+ = 2C02+2H20則N = 7。(CH30H)=40％X(C3H8)=4％ X。[解] (1)公式法： (2)查表法：根據(jù)可燃物分子式，用公式2n = 2α+1/2βγ，求出其2n值。 在完全燃燒的情況下，燃燒反應(yīng)式為：CαHβOγ+ nO2 →αCO2 + 1/2βH2O 17頁 式中2n = 2α+1/2βγ，對于石蠟烴β=2a+2。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(yīng)的濃度為28．6％。 【例題】：以下有關(guān)爆炸極限影響因素說法錯誤的是（ ） 。5．點火源的影響當(dāng)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。