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混合气体的爆 炸极限怎 么计算
爆炸极限L=1/(Y1/L1??+??Y2/L2??+??Y3/L3)其中:Y1、Y2、Y3代表混合物中组成? ?? ?? ? L1、L2、L3代有混合气体各组份相应的爆炸极限求混合物爆炸下限(或上限)时,L1、L2、L3分别为各纯组份的爆炸下限(或下限);
爆炸极限的计算1 根据化学理论体积分数近似计算? ? 爆炸气体完全燃烧时,其化学理论体积分数可用来确定链烷烃类的爆炸下限,公式如下:? ? L下≈0.55c0? ? 式中 0.55——常数;? ? c0——爆炸气体完全燃烧时化学理论体积分数。若空气中氧体积分数按20.9%计,c0可用下式确定? ? c0=20.9/(0.209 n0)? ? 式中 n0——可燃气体完全燃烧时所需氧分子数。? ? 如甲烷燃烧时,其反应式为? ? CH4 2O2→CO2 2H2O? ? 此时n0=2? ? 则L下=0.55×20.9/(0.209 2)=5.2由此得甲烷爆炸下限计算值比实验值5%相差不超过10%。? ? 2 对于两种或多种可燃气体或可燃蒸气混合物爆炸极限的计算? ? 目前,比较认可的计算方法有两种:? ? 2.1 莱?夏特尔定律? ? 对于两种或多种可燃蒸气混合物,如果已知每种可燃气的爆炸极限,那么根据莱?夏特尔定律,可以算出与空气相混合的气体的爆炸极限。用Pn表示一种可燃气在混合物中的体积分数,则:? ? LEL=(P1 P2 P3)/(P1/LEL1 P2/LEL2 P3/LEL3) (V%)? ? 混合可燃气爆炸上限:? ? UEL=(P1 P2 P3)/(P1/UEL1 P2/UEL2 P3/UEL3) (V%)? ? 此定律一直被证明是有效的。? ? 2.2 理?查特里公式? ? 理?查特里认为,复杂组成的可燃气体或蒸气混合的爆炸极限,可根据各组分已知的爆炸极限按下式求之。该式适用于各组分间不反应、燃烧时无催化作用的可燃气体混合物。? ? Lm=100/(V1/L1 V2/L2 …… Vn/Ln)? ? 式中Lm——混合气体爆炸极限,%;? ? L1、L2、L3——混合气体中各组分的爆炸极限,%;? ? V1、V2、V3——各组分在混合气体中的体积分数,%。? ? 例如:一天然气组成如下:甲烷80%(L下=5.0%)、乙烷15%(L下=3.22%)、丙烷4%(L下=2.37%)、丁烷1%(L下=1.86%)求爆炸下限。? ? Lm=100/(80/5 15/3.22 4/2.37 1/1.86)=4.369? ? 3 可燃粉尘? ? 许多工业可燃粉尘的爆炸下限在20-60g/m3之间,爆炸上限在2-6kg/m3之间。? ? 碳氢化合物一类粉尘如能完全气化燃尽,则爆炸下限可由布尔格斯-维勒关系式计算:? ? c×Q=k? ? 式中c——爆炸下限浓度;? ? Q——该物质每靡尔的燃烧热或每克的燃烧热;? ? k——常数
第五节 爆炸极限理论与计算
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一、爆炸极限理论
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可燃气体或蒸气与空气的混合物,并不是在任何组成下都可以燃烧或爆炸,而且燃烧(或爆炸)的速率也随组成而变。实验发现,当混合物中可燃气体浓度接近化学反应式的化学计量比时,燃烧最快、最剧烈。若浓度减小或增加,火焰蔓延速率则降低。当浓度低于或高于某个极限值,火焰便不再蔓延。可燃气体或蒸气与空气的混合物能使火焰蔓延的最低浓度,称为该气体或蒸气的爆炸下限;反之,能使火焰蔓延的最高浓度则称为爆炸上限。可燃气体或蒸气与空气的混合物,若其浓度在爆炸下限以下或爆炸上限以上,便不会着火或爆炸。
爆炸极限一般用可燃气体或蒸气在混合气体中的体积百分数表示,有时也用单位体积可燃气体的质量(kg·m—3)表示。混合气体浓度在爆炸下限以下时含有过量空气,由于空气的冷却作用,活化中心的消失数大于产生数,阻止了火焰的蔓延。若浓度在爆炸上限以上,含有过量的可燃气体,助燃气体不足,火焰也不能蔓延。但此时若补充空气,仍有火灾和爆炸的危险。所以浓度在爆炸上限以上的混合气体不能认为是安全的。
燃烧和爆炸从化学反应的角度看并无本质区别。当混合气体燃烧时,燃烧波面上的化学反应可表示为
A+B→C+D+Q (4—1)
式中 A、B为反应物;C、D为产物;Q为燃烧热。A、B、C、D不一定是稳定分子,也可以是原子或自由基。化学反应前后的能量变化可用图4—4表示。初始状态Ⅰ的反应物(A+B)吸收活化能正达到活化状态Ⅱ,即可进行反应生成终止状态Ⅲ的产物(C+D),并释放出能量W,W=Q+E。
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图4-4 反应过程能量变化
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假定反应系统在受能源激发后,燃烧波的基本反应浓度,即反应系
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