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1、各种计算方法 2008-08-01 09:55:31| 分类： 安评方法及计算 | 标签： |字号大中小 订阅 1、水蒸气密度计算公式理想气体状态方程:PV=nRT PV=mRT/M,PM=RT =RT/PM P为压强(Pa),M为摩尔质量(H2O=18g/mol),T为温度(K),R=8.314J/(molK)2、爆炸极限计算方法 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 n
2、0）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 2O2CO2 2H2O此时n0=2则L下=0.5520.9/（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，假如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 P
3、2 P3）/（P1/UEL1 P2/UEL2 P3/UEL3）（V）此定律一直被证实是有效的。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/（
4、80/5 15/3.22 4/2.37 1/1.86）=4.3693) 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：cQ=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； 3、甲烷在空气中的爆炸极限是含甲烷5%15%，如果在相同状况下，1L甲烷与空气中氧气混合点燃使之恰好完全反应，则此时会不会爆炸？CH4+2O2=点燃=CO2+2H2O 又空气中氧气体积约为1/5 根据方程式则有1体积CH4与2体积O2，也就是10体积空气恰好反应。 所以CH4体积比例为1/1
5、1=9.09%，因此会爆炸。4、爆炸温度计算 1)根据反应热计算爆炸温度 理论上的爆炸最高温度可根据反应热计算。 例求YM与空气的混合物的爆炸温度。 解(1)先列出YM在空气中燃烧的反应方程式： C4H100 + 602 + 22.6N 4C02 + 5H2O + 22.6N2 式中，氮的摩尔数是按空气中N2O2=7921的比例确定的，即 602对应的N2应为： 67921 = 226 由反应方程式可知，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容计算式气 体热容(41868J(kmol) 单原子
6、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及其他) 所有五原于气体(CH4及其他)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) CO2的摩尔定容热容为(9.0 + 0.00058t)X41868
7、J(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情况。 (3)求爆炸最高温度。 先查得YM的燃烧热为2.7lO6Jmol，即2.7109Jkmol。 因为爆炸速度极快，是在近乎绝热
8、情况下进行的，所以全部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，但对计算结果的准确性并无显著的影响。 2)根据燃烧反应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利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各种物质内能及物质的燃烧热的总和相等的规律进行计算。用公式表达为： u 2=Q+u l (2-6) 式中u 2燃烧后产物的内能之总和； u 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。 解通常空气中氧占21，氮占79，所以混合物中氧和氮分别占氧 21/100（100-20）/100=16.8%氮 79/100（100-20）/100=63.2%由于气体体积之比等于其摩尔数之比，所以将体积百分比换算成摩尔数，即l mol混合物中应有0.2 mol一氧化碳、0.168mol氧和0.632 mol氮。
