云雾爆轰现象.PPT

第5章 气体爆轰理论 本章主要内容 5.1气体爆轰现象 5.2爆炸浓度极限及其确定方法 5.3气体爆轰参数的计算 5.4 螺旋爆轰现象及胞格结构 5.5影响气体爆轰传播的因素 5.6云雾爆轰现象 5.1 气体爆轰现象 5.1气体爆轰现象 凡是在常温常压下以气态存在，经撞击、摩擦、热源或火花等点火源的作用能发生燃烧爆炸的气态物质，统称为可燃性气体。 可燃性气体可分为无机气体和有机气体。 5.1气体爆轰现象 通常，可燃性气体按使用形态可分为5类： 可燃气体：氢气、煤气、四个碳以下的有机气体（如甲烷、乙烯、丙烷等）均属此类。它们在常温常压下以气态存在，和空气形成的混合物容易发生燃烧或爆炸。 可燃液化气：如液化石油气、液氨、液化丙烷等。这类气体在加压降温的条件下即可变为液体，压缩储存在贮灌中。液化石油气的主要成分是丙烷、丙稀、丁烷和丁烯等。常温常压下为气体，0.8～1.5MPa压力即可液化为液体。 5.1气体爆轰现象 可燃液体的蒸气：如甲醇、乙醚、酒精、笨、汽油等的蒸气，这些蒸气在燃烧液体表面上有较高的浓度，当它和空气混合物的浓度达到一定程度时，容易发生燃烧或爆炸。 助燃气体：如氧、氯、氟、氧化亚氮、氧化氮、二氧化氮等。它们在化学反应中能作为氧化剂，把它们和能作为还原剂的可燃性气体混合，会形成爆炸性混合物。 5.1气体爆轰现象 分解爆炸性气体：如乙烯、乙炔、环氧乙烷、炳二烯等。它们不需要与助燃气体混合，本身就会发生爆炸。 可燃气体是与外界的空气或氧发生燃烧或爆炸而释放能量的。这一点与炸药不同。 军事上利用这些可燃气体本身不携带氧，靠周围环境中的氧释放能量这一优点，研究开发具有大面积杀伤破坏效应的燃料空气炸弹。 5.2 爆炸浓度极限及其确定方法 5.2.1 气体爆炸浓度极限 5.2 爆炸浓度极限及其确定方法 通常情况下，气体混合物中可燃成分的浓度处于一定范围内时，才会发生爆炸现象，这个浓度范围称为爆炸浓度范围。能够发生爆炸的最低浓度叫爆炸浓度下限，而能够发生爆炸的最高浓度叫做爆炸浓度上限。如表5-1所示。 5.2.1 气体爆炸浓度极限 表5-1混合气体的爆炸浓度范围 5.2.1 气体爆炸浓度极限 当可燃物含量很稀或很浓时，化学反应进行很慢，单位时间内放出的总化学反应能量较小，就不能支持前沿冲击波去激发下层混合气体的化学反应。即使没有任何能量耗散，也不能使爆轰波稳定传播。 5.2.1 气体爆炸浓度极限 在混合气体的爆炸浓度范围内，存在一个最佳浓度。这时，爆速最大、压力和反应放出热也最大。从安全角度看，最佳浓度时的威力最大、破坏效应也最严重，如图5－1所示。 5.2.1 气体爆炸浓度极限 爆炸浓度极限不是一个固定的物理常数，它与点火能、初始温度、压力等因素有关。 （1）点火能 一般来说，点火能量越大，传给周围可燃混合物的能量越多，引起临层爆炸的能力越强，火焰越易自行传播，从而爆炸浓度范围变宽。即[a,b]中的a变小，b变大。但当点火能达到一定程度时，爆炸浓度范围变化就不明显了。 5.2.1 气体爆炸浓度极限 表5-2为甲烷和空气混合物在不同能量的点火条件下爆炸浓度极限的实验结果。当点火能达到一定程度时，对爆炸浓度极限的影响就不明显了。 表5-2 点火能对甲烷空气混合气体爆炸浓度极限的影响 5.2.1 气体爆炸浓度极限 （2）初始温度 初始温度升高，会使化学反应的速度加快。在相同的点火能下，可燃气体混合物的初始温度越高，燃烧反应越快，于是单位时间放热越多，火焰越易传播，因而爆炸极限范围变宽，如图5－2所示。 5.2.1 气体爆炸浓度极限 图5－2 温度对爆炸极限的影响（甲烷） 5.2.1 气体爆炸浓度极限 （3）压力 混合气体压力提高，爆炸浓度范围扩大。处于高压下的气体，其分子比较密集，单位体积中所含混合气分子较多，分子间传热和发生化学反应比较容易，反应速度加快，而散热损失显著减少，因此爆炸浓度范围扩大。压力对爆炸浓度上限的影响较大。表5-3压力对甲烷空气混合气体爆炸极限的影响。 5.2.1 气体爆炸浓度极限 表5-3 压力对甲烷空气混合气体爆炸极限的影响。 5.2.1 气体爆炸浓度极限 在减压的情况下，随着压力的降低，爆炸范围不断缩小。当压力降到某一数值时，则会出现上限浓度和下限浓度重合。如果压力再继续下降，则混合气便不会爆炸了，这一压力称为爆炸极限的临界压力。 5.2.1 气体爆炸浓度极限 （4）惰性气体 在可燃混合气中添加惰性气体，可使混合气体爆炸范围缩小。当惰性气体大于一定浓度时，混合气体便不能发生燃烧、爆炸。如表5-4所示 5.2.1 气体爆炸浓度极限 表5-4 CO2对汽油蒸