《如何计算爆炸上限和下限》由会员分享，可在线阅读，更多相关《如何计算爆炸上限和下限（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、爆炸温度计算【大纲考试内容规定】：1.理解爆炸温度和压力的计算；2.掌握爆炸上限和下限的计算。【教材内容】：2爆炸温度计算1)根据反映热计算爆炸温度理论上的爆炸最高温度可根据反映热计算。例求乙醚与空气的混合物的爆炸温度。解(1)先列出乙醚在空气中燃烧的反映方程式：C4H100 + 602 + 22.6N4C02 + 5H2O + 22.6N2式中，氮的摩尔数是按空气中N2O2=7921的比例拟定的，即602相应的N2应为：67921 = 226由反映方程式可知，爆炸前的分子数为29.6，爆炸后为31.6。(2)计算燃烧各产物的热容。气体平均摩尔定容热容计算式见表25。表2-5气体平均摩尔定容热
2、容计算式 气 体热容(41868J(kmol)单原子气体(Ar、He、金属蒸气等)双原子气体(N2、O2、H2、CO、NO等) C02、S02 H2O、H2S所有口原子气体(NH3及其她) 所有五原于气体(CH4及其她)4.934.80 + 0.00045t9.0 + 0.00058t4.0 + 0.00215t10.00 + 0.00045t12.00 + 0.00045t根据表中所列计算式，燃烧产物各组分的热容为：N：的摩尔定容热容为(4.8 + O.00045t)41868J(kmol)H20的摩尔定容热容为(4.0 + 0.00215t)X41868J(kmol)CO。的摩尔定容热容为
3、(9.0 + 0.00058t)X41868J(kmol)燃烧产物的热容为：22.6(4.8+0.00045t)4186.8J(kmol) = (454+0042t)1O3J(kmol)5(40+000215t)4186，8J(kmol) = (837+0045t) 1O3J(kmol)4(90+000058t)41868J(kmol)=E(1507+00097t) 1O3J(kmol)燃烧产物的总热容为(688.4+0.0967t)103J(kmol)。这里的热容是定容热容,符合于密闭容器中爆炸状况。(3)求爆炸最高温度。先查得乙醚的燃烧热为2.7lO6Jmol，即2.7109Jkmol。由
4、于爆炸速度极快，是在近乎绝热状况下进行的，因此所有燃烧热可近似地看作用于提高燃烧产物的温度，也就是等于燃烧产物热容与温度的乘积，即：2.7lO9 = (688.4+0.0967t)103t解上式得爆炸最高温度t=2826。上面计算是将原始温度视为0。爆炸最高温度非常高，虽然与实际值有若干度的误差，但对计算成果的精确性并无明显的影响。2)根据燃烧反映方程式与气体的内能计算爆炸温度可燃气体或蒸气的爆炸温度可运用能量守恒的规律估算，即根据爆炸后各生成物内能之和与爆炸前多种物质内能及物质的燃烧热的总和相等的规律进行计算。用公式体现为：u 2=Q+u l (2-6)式中u 2燃烧后产物的内能之总和； u
5、 l燃烧前物质的内能之总和; Q燃烧物质的燃烧热之总和。例已知一氧化碳在空气中的浓度为20，求CO与空气混合物的爆炸温度。爆炸混合物的最初温度为300K。解一般空气中氧占21，氮占79，因此混合物中氧和氮分别占由于气体体积之比等于其摩尔数之比，因此将体积比例换算成摩尔数，即l mol混合物中应有0.2 mol一氧化碳、0.168mol氧和0.632 mol氮。从表26查得一氧化碳、氧、氮在300K时，其摩尔内能分别为6238.33 Jmol、6238.33 Jmol和6238.33Jmol，混合物的摩尔内能为：表26不同温度下几种气体和蒸气的摩尔内能 JmolTKH2O2N2COCO2H2O2
6、004061.24144.934144.934144.933006028.996238.336238.336238.336950.097494.374008122.398373.608289.868331.7310048.3210090.1960012309.1912937.2112602.2712631.5817333.3515114.3580016537.8617877.6417082.1417207.7525581.3521227.08100020850.2623069.2721855.1022064.4434541.1027549.14140029935.6233996.8232029
7、.0232405.8353591.0439439.66180039690.8645217.4442705.3643249.6474106.3657359.1644798.7651288.3048273.8048859.9684573.3665732.76220048985.5657359.1654009.7254470.2795040.3674106.36240055265.7663220.6859452.5660143.38105507.3682898.64260060708.6069500.8865314.0865816.50116893.0491690.92280066570.12753
8、62.4070756.9271594.28127278.72100901.8830007.9681642.676618.4477455.80138164.40110112.84320077874.4888341.4882479.9683317.32149050.08119742.48u 1 = (0.26238.33+0.1686238.33+0.6326238.33)J= 6238.33J一氧化碳的燃烧热为285624J，则0.2 mol一氧化碳的燃烧热为：(O.2285624)J = 57124.8J燃烧后各生成物内能之和应为：u 2 = (6238.33+57124.8)J = 6336
9、3.13J从一氧化碳燃烧反映式2CO+O2 = 2CO2可以看出，0.2 mol一氧化碳燃烧时生成0.2mol二氧化碳，消耗0.1mol氧。1mol混合物中，原有0.168mol氧，燃烧后应剩余0.168-0.1= O.068 mol氧，氮的数量不发生变化，则燃烧产物的构成是：二氧化碳0.2 mol，氧0.068mol，氮0.632mol。假定爆炸温度为2400K，由表26查得二氧化碳、氧和氨的摩尔内能分别为105507.36Jmol、63220.68Jmol和59452.56Jmol，则燃烧产物的内能为：u 2= (0.2105507.36 + 0.0683220.68+0.63259452
10、.56)J=629745J阐明爆炸温度高于2400K，于是再假定爆炸温度为2600K，则内能之和应为；u 2”=(0.2116893.04+0.06869500.88+0.63285314.08)J=69383.17Ju 2”值又不小于u 2值，因相差不太大，因此精确的爆炸温度可用内插法求得：以摄氏温度表达为： t=(T273)=(2412273) = 2139 3爆炸压力的计算 可燃性混合物爆炸产生的压力与初始压力、初始温度、浓度、组分以及容器的形状、大小等因素有关。爆炸时产生的最大压力可按压力与温度及摩尔数成正比的规律拟定，根据这个规律有下列关系式：式中P、T和n爆炸后的最大压力、最高温度
11、和气体摩尔数； Po、To和m爆炸前的初始压力、初始温度和气体摩尔数。 由此可以得出爆炸压力计算公式：例设Po = 01MPaTo=27，T=2411K，求一氧化碳与空气混合物的最大爆炸压力。解当可燃物质的浓度等于或稍高于完全反映的浓度时，爆炸产生的压力最大，因此计算时应采用完全反映的浓度。先按一氧化碳的燃烧反映式计算爆炸前后的气体摩尔数： 2CO+O2+3.76N2=2C02+3.76N2 由此可得出m=6.76，n=5.76，代入式(28)，得： 24115.76 0.1P = = 0.69 3006.67以上计算的爆炸温度与压力都没有考虑热损失，是按理论的空气量计算的，所得的数值都是最大
12、值。爆炸上限和下限的计算，具有惰性气体构成混合物爆炸极限计算(三)爆炸上限和下限的计算，具有惰性气体构成混合物爆炸极限计算 1爆炸上限和下限的计算 (1)根据完全燃烧反映所需氧原子数，估算碳氢化合物的爆炸下限和上限，其经验公式如下：式中L下 碳氢化合物的爆炸下限； L上碳氢化合物的爆炸上限； N每摩尔可燃气体完全燃烧所需氧原子数。 例试求乙烷在空气中的爆炸下限和上限。 解写出乙烷的燃烧反映式，求出N值： C2H6+3.502 = 2C02+2H20 则N = 7。 将N值分别代入式(29)及式(210)，得；乙烷在空气中的爆炸下限浓度为338，爆炸上限浓度为107。实验测得乙烷的爆炸下限为30
13、，爆炸上限为125，对比上述估算成果，可知用此措施估算的爆炸上限值不不小于实验测得的值。(2)根据爆炸性混合气体完全燃烧时摩尔分散，拟定有机物的爆炸下限及上限。计算公式如下：式中X。为可燃气体摩尔分数，也就是完全燃烧时在混合气体中该可燃气体的含量。2多种可燃气体构成的混合物的爆炸极限计算由多种可燃气体构成爆炸性混合气体的爆炸极限，可根据各组分的爆炸极限进行计算。其计算公式如下：式中 Lm爆炸性混合气的爆炸极限，；L1、L2、L3构成混合气各组分的爆炸极限，；V1、V2、V3各组分在混合气中的浓度，。 V1+ V2+ V3+ = 100例如，某种天然气的构成如下：甲烷80，乙烷15，丙烷4，丁烷1。各组分相应的爆炸下限分别为5，3.22，2.37和1.86，则天然气的爆炸下限为；将各组分的爆炸上限代入式(2 13)，可求出天然气的爆炸上限。式(2一13)用于煤气、水煤气、天然气等混合气爆炸极限的计算比较精确，而对于氢与乙烯、氢与硫化氢、甲烷与硫化氢等混合气及某些含二硫化碳的混合气体，计算的误差较大。【例题】根据经验公式计算乙烷在空气中的爆炸下限和上限分别是（ ）。A3.38% 10.7% B5.38% 21.7% C
