燃烧与爆炸基本原理PPT精选文档

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1、1. 1. 燃烧和爆炸基本原燃烧和爆炸基本原理理化工安全工程1 1 燃烧与爆炸基本原理燃烧与爆炸基本原理主要内容主要内容l燃烧和爆炸的基本燃烧和爆炸的基本l燃烧与爆炸的必要条件燃烧与爆炸的必要条件l闪点、燃点、闪点、燃点、自燃点自燃点l爆炸极限爆炸极限l最大试验安全间隙最大试验安全间隙l密闭空间和开敞空间气体爆炸强度密闭空间和开敞空间气体爆炸强度l粉尘爆炸特性粉尘爆炸特性l物理蒸气爆炸物理蒸气爆炸l化学反应失控化学反应失控l压力容器爆炸威力压力容器爆炸威力l爆炸事故的划分爆炸事故的划分l爆炸波破坏准则爆炸波破坏准则氧化剂氧化剂是氧化还原反应里得到电子或有电子对偏向的物质，是氧化还原反应里得到电

2、子或有电子对偏向的物质，也即由高价变到低价的物质。也即由高价变到低价的物质。还原剂还原剂是在氧化还原反应里，是在氧化还原反应里，失去电子或有电子偏离的物质。失去电子或有电子偏离的物质。 燃烧是同时伴有燃烧是同时伴有发光、发热的激烈氧化还原反应发光、发热的激烈氧化还原反应。1.1.1 1.1.1 燃烧燃烧活泼非金属：活泼非金属：Cl2 、Br2、 O2等等 含高价金属阳离子的化合物：含高价金属阳离子的化合物：Fe3+ 等等 含高化合价元素的化合物：浓含高化合价元素的化合物：浓H2SO4 、 HNO3 、KMnO4 、HClO4、K2Cr2O7、K2FeO4等等氧化剂氧化剂活泼金属：活泼金属：K、

3、 Na、 Al、 Mg、 Zn等等含低价离子的化合物：含低价离子的化合物：Fe2+、S2-、I-等等 非金属单质：非金属单质：C、 H2、 Si等等 含低化合价元素化合物：含低化合价元素化合物：HCl 、 CO 、SO2、NH3等等 还原剂还原剂1.11.1燃烧的基本概念燃烧的基本概念3 3个特征个特征气体气体最容易燃烧，只要具有足够的热量即可迅速燃烧。最容易燃烧，只要具有足够的热量即可迅速燃烧。液体液体燃烧是在蒸气状态下进行的，首先液体受热蒸发，其蒸气燃烧是在蒸气状态下进行的，首先液体受热蒸发，其蒸气与氧化剂反应实现燃烧，通常称为蒸发燃烧。与氧化剂反应实现燃烧，通常称为蒸发燃烧。某些简单固体

4、某些简单固体，如，如S、P等，受热后先熔化，后蒸发，随后蒸气等，受热后先熔化，后蒸发，随后蒸气燃烧；燃烧；另外一些复杂固体另外一些复杂固体，如木材，受热后分解出可燃气体，再进行，如木材，受热后分解出可燃气体，再进行气体燃烧，通常称为分解燃烧。气体燃烧，通常称为分解燃烧。1.11.1燃烧的基本概念燃烧的基本概念可燃性气体可燃性气体燃烧可分为燃烧可分为预混燃烧预混燃烧和和扩散燃烧扩散燃烧预混燃烧预混燃烧可燃气体与空气（或氧气）混合后发生燃烧。可燃气体与空气（或氧气）混合后发生燃烧。扩散燃烧扩散燃烧可燃气体从管内流出后同周围空气（氧气）可燃气体从管内流出后同周围空气（氧气） 接触，边混合边燃烧。接触

5、，边混合边燃烧。反应速度快，反应速度快，温度高，温度高，易发生爆炸易发生爆炸反应速度慢，反应速度慢，温度低，温度低，不易发生爆炸不易发生爆炸1.11.1燃烧的基本概念燃烧的基本概念1.1.2 1.1.2 化学计量浓度化学计量浓度燃料的浓度称为燃料在氧气中的化学计量浓度燃料的浓度称为燃料在氧气中的化学计量浓度，表示为，表示为 燃料燃料 与氧气的混合比例恰好满足与氧气的混合比例恰好满足下列下列热化学方程式热化学方程式时时1.11.1燃烧的基本概念燃烧的基本概念 可燃气体在空气中燃烧时，若把空气组成视为氧气占可燃气体在空气中燃烧时，若把空气组成视为氧气占20.9520.95，其他占，其他占79.05

6、79.05，则当燃料，则当燃料 与空气的混合与空气的混合比例恰好满足热化学方程式比例恰好满足热化学方程式 燃料的浓度称为燃料在空气中的化学计量浓度燃料的浓度称为燃料在空气中的化学计量浓度 1.11.1燃烧的基本概念燃烧的基本概念若以燃料燃烧所需的氧原子数若以燃料燃烧所需的氧原子数n n代替摩尔数代替摩尔数 ，则可燃气体，则可燃气体在氧气中燃烧时，以摩尔分数表示化学计量浓度为在氧气中燃烧时，以摩尔分数表示化学计量浓度为可燃气体在空气中燃烧时，若把空气组成视为氧气占可燃气体在空气中燃烧时，若把空气组成视为氧气占20.9520.95，其他占其他占79.0579.05，以摩尔分数表示化学计量浓度，以摩

7、尔分数表示化学计量浓度甲烷与氧气混合物的化学计量浓度为甲烷与氧气混合物的化学计量浓度为甲烷与空气混合物的化学计量浓度为甲烷与空气混合物的化学计量浓度为 1.11.1燃烧的基本概念燃烧的基本概念1.1.3 1.1.3 完全与不完全燃烧完全与不完全燃烧 在燃烧爆炸过程中，燃料气体中的在燃烧爆炸过程中，燃料气体中的C C元素全部被氧化为元素全部被氧化为COCO2 2，H H元素全部氧化为元素全部氧化为H H2 2O O，S S元素全部被氧化为元素全部被氧化为SOSO2 2，则称为，则称为完全燃烧，其他情况均称为不完全燃烧或燃烧不完全。完全燃烧，其他情况均称为不完全燃烧或燃烧不完全。完全燃烧反应会有两

8、种情况完全燃烧反应会有两种情况燃料与空气混合气体中氧气燃料与空气混合气体中氧气含量含量 ，反应方程式，反应方程式燃料与空气混合气体中氧气燃料与空气混合气体中氧气含量含量 ，反应方程式，反应方程式 1.11.1燃烧的基本概念燃烧的基本概念 从燃料利用角度出发，完全燃烧比不完全燃烧放出的热从燃料利用角度出发，完全燃烧比不完全燃烧放出的热量多，燃料利用率高。同时，除排放量多，燃料利用率高。同时，除排放COCO2 2气体之外，没有环境气体之外，没有环境污染，也没有毒性气体污染，也没有毒性气体COCO生成。所以，实际生产中尽量保证生成。所以，实际生产中尽量保证完全燃烧。从烟囱中排出的烟气如果成白色，则燃

9、烧较完全；完全燃烧。从烟囱中排出的烟气如果成白色，则燃烧较完全；如果成黑色，则燃烧不完全如果成黑色，则燃烧不完全。 从防爆抑爆角度出发，完全燃烧比不完全燃烧放出的热从防爆抑爆角度出发，完全燃烧比不完全燃烧放出的热量多，燃烧速率大，爆炸压力高、压力上升速率大，因而更量多，燃烧速率大，爆炸压力高、压力上升速率大，因而更危险；一旦成灾，损失更严重。危险；一旦成灾，损失更严重。1.11.1燃烧的基本概念燃烧的基本概念不完全燃烧，会有三种情况不完全燃烧，会有三种情况氧气氧气不足，不足，燃料刚好燃尽燃料刚好燃尽，所有的，所有的C C元素首先被氧化为元素首先被氧化为COCO，无，无COCO2 2生成，所有生

10、成，所有H H元素被氧化为元素被氧化为H H2 2O O，所有，所有S S元素被氧化元素被氧化为为SOSO2 21.11.1燃烧的基本概念燃烧的基本概念氧气不足，燃料有剩余，氧气不足，燃料有剩余， 。在这种条件下，只有部在这种条件下，只有部分分C C元素被氧化为元素被氧化为COCO，无，无COCO2 2生成，部分生成，部分H H元素被氧化为元素被氧化为H H2 2O O，部分，部分S S元素被氧化为元素被氧化为SOSO2 2，剩余燃料气以气态分子形式存，剩余燃料气以气态分子形式存在，在，氧气不足，燃料燃尽，氧气不足，燃料燃尽， 。在这种条件下，所有在这种条件下，所有的的C C元素首先被氧化为元

11、素首先被氧化为COCO；由于此时仍有剩余；由于此时仍有剩余O O2 2，所以部，所以部分分COCO继续被氧化为继续被氧化为COCO2 2，全部，全部H H元素被氧化为元素被氧化为H H2 2O O，全部，全部S S元元素被氧化为素被氧化为SOSO2 2，1.11.1燃烧的基本概念燃烧的基本概念 燃料与助燃气体混合物的燃烧速率和放热量随混合燃料与助燃气体混合物的燃烧速率和放热量随混合比例而变化，当混合比达到某一值时，燃烧速率最大，比例而变化，当混合比达到某一值时，燃烧速率最大，放热量最多，称为放热量最多，称为最佳浓度最佳浓度。从防爆角度讲，该浓度下。从防爆角度讲，该浓度下爆炸压力最高，升压速率最

12、大，因而是爆炸压力最高，升压速率最大，因而是最危险浓度最危险浓度 。应。应该指出，最危险浓度并不是化学计量浓度，由于燃爆反该指出，最危险浓度并不是化学计量浓度，由于燃爆反应的不完全性，燃爆产物在高温下发生离解，以及某些应的不完全性，燃爆产物在高温下发生离解，以及某些二次反应等原因，通常使最危险浓度大于化学计量浓度，二次反应等原因，通常使最危险浓度大于化学计量浓度，常见气体的常见气体的最危险浓度是化学计量浓度的最危险浓度是化学计量浓度的1.1-1.31.1-1.3倍倍，个，个别情况会达到别情况会达到1.51.5倍。要精确计算最危险浓度，需要弄清倍。要精确计算最危险浓度，需要弄清反应机理，确定燃烧

13、产物的成分反应机理，确定燃烧产物的成分。1.1.41.1.4最危险浓度最危险浓度1.11.1燃烧的基本概念燃烧的基本概念预混火焰燃烧过程中，通常定义以下预混火焰燃烧过程中，通常定义以下3 种燃烧速度种燃烧速度:层流火焰燃烧速度层流火焰燃烧速度是指反应区相对于未燃混合气的移动速度。是指反应区相对于未燃混合气的移动速度。它它与反应物质有关，是反应物质的特征量与反应物质有关，是反应物质的特征量。常温常压下气体常温常压下气体的层流的层流火焰燃烧火焰燃烧速度称为速度称为基本燃烧速度基本燃烧速度。这个速度可在很多。这个速度可在很多手册中查到。手册中查到。燃料与纯氧混合物的基本燃烧速度比燃料与空气混合物的基

14、燃料与纯氧混合物的基本燃烧速度比燃料与空气混合物的基本燃烧速度高一个数量级本燃烧速度高一个数量级。如甲烷如甲烷/氧气混合物的基本燃烧速氧气混合物的基本燃烧速度为度为4.5m/s，甲烷，甲烷/空气混合物的基本燃烧速度则只为空气混合物的基本燃烧速度则只为0.40m/s。1.1 .5 燃烧速度与火焰速度燃烧速度与火焰速度 1.11.1燃烧的基本概念燃烧的基本概念常见碳氢燃料和空气混合物的基本燃烧速度气体分子式基本燃烧速度/ m/s气体分子式基本燃烧速度/ m/s甲烷CH40.40丙酮C3H6O0.54乙烷C2H60.47丁酮CH3COC2H50.42丙烷C3H80.46甲醇CH3OH0.56正丁烷C

15、4H100.45氢H23.12正戊烷C5H120.46一氧化碳CO0.46正己烷C6H140.46二氧化碳CS20.58乙烯C2H40.80苯C6H60.48丙烯C3H60.52甲苯C6H5CH30.411-丁烯C4H80.51汽油C6H5CH30.40乙炔C2H21.80航空燃料JP-10.40丙炔C3H40.82航空燃料JP-20.411-丁炔C4H80.681.11.1燃烧的基本概念燃烧的基本概念层层流流火火焰焰膨膨胀胀速速度度是是指指在在封封闭闭系系统统中中燃燃烧烧产产生生的的压压力力升升高高而引起燃烧产物的膨胀速度。而引起燃烧产物的膨胀速度。火火焰焰速速度度是是指指层层流流火火焰焰相

16、相对对于于静静止止燃燃烧烧壁壁面面的的运运动动速速度度。这这个个速速度度相相当当于于前前2个个速速度度之之和和。 即即在在化化学学爆爆炸炸过过程程中中，由于气体膨胀作用，火焰速度远远大于燃烧速度。由于气体膨胀作用，火焰速度远远大于燃烧速度。火火焰焰速速度度不不是是燃燃料料的的特特征征量量，可可燃燃气气体体种种类类、组组分分、压压力力、温度、流动或扰动状态等都会影响火焰速度的大小。温度、流动或扰动状态等都会影响火焰速度的大小。由由于于火火焰焰传传播播的的不不稳稳定定性性，故故火火焰焰速速度度的的测测定定易易受受各各种种条条件件的的影影响响。例例如如，气气体体流流动动中中的的耗耗散散性性、界界面面

17、效效应应、管管壁壁摩摩擦擦、密密度度差差、重重力力作作用用、障障碍碍物物绕绕流流及及射射流流效效应应等等可可能能引引起起湍湍流流和和漩漩涡涡，使使火火焰焰不不稳稳定定，其其表表面面变变得得皱皱褶褶不不平平，从从而而增增大大火火焰焰面面积积、体体积积和和燃燃烧烧速速率率，增增强强爆爆炸炸破破坏坏效效应应。在某些条件下燃烧可转变为爆轰，达到最大破坏效果。在某些条件下燃烧可转变为爆轰，达到最大破坏效果。1.11.1燃烧的基本概念燃烧的基本概念1.1.6 1.1.6 理论火焰温度理论火焰温度火焰温度火焰温度与燃烧条件有关，燃料特性、混合比、散热条件、与燃烧条件有关，燃料特性、混合比、散热条件、约束条件

18、等都有重要影响。一般采用绝热燃烧温度来衡量约束条件等都有重要影响。一般采用绝热燃烧温度来衡量燃烧特性。燃烧特性。如果燃烧反应所放出的热量未传到外界，而全部用来加热如果燃烧反应所放出的热量未传到外界，而全部用来加热燃烧产物，使其温度升高，则这种燃烧称为燃烧产物，使其温度升高，则这种燃烧称为绝热燃烧绝热燃烧。在不计及离解作用的条件下，绝热燃烧时所能达到的温度在不计及离解作用的条件下，绝热燃烧时所能达到的温度最高，这一温度称为最高，这一温度称为理论燃烧火焰温度理论燃烧火焰温度。若绝热燃烧是在定压条件下进行的，则燃烧火焰温度称为若绝热燃烧是在定压条件下进行的，则燃烧火焰温度称为定压理论火焰温度定压理论

19、火焰温度；若绝热燃烧是在定容条件下进行的，则燃烧火焰温度称为若绝热燃烧是在定容条件下进行的，则燃烧火焰温度称为定容理论火焰温度定容理论火焰温度。1.11.1燃烧的基本概念燃烧的基本概念 根据热力学第一定律，若绝热燃烧时不作非体积功，则根据热力学第一定律，若绝热燃烧时不作非体积功，则定压燃烧火焰温度定压燃烧火焰温度计算为计算为式中式中 定压反应热、产物总焓和反应物总焓定压反应热、产物总焓和反应物总焓；n ni i、h hi i分别为物质摩尔数和焓值。分别为物质摩尔数和焓值。定容燃烧火焰温度的计算方法定容燃烧火焰温度的计算方法与定压燃烧火焰温度的计算与定压燃烧火焰温度的计算方法相似。在定容条件下绝

20、热燃烧，燃烧产物的压力将提方法相似。在定容条件下绝热燃烧，燃烧产物的压力将提高。依热力学第一定律高。依热力学第一定律对于定容爆炸，有了理论火焰温度即可计算爆炸压力对于定容爆炸，有了理论火焰温度即可计算爆炸压力P2，按理想气体方程式有按理想气体方程式有燃烧室容积燃烧室容积 1.11.1燃烧的基本概念燃烧的基本概念广义上广义上爆炸爆炸是一种极其迅速的物理或化学是一种极其迅速的物理或化学变化，特征是突然变化，特征是突然释放大量能量或者体积急剧膨胀，压力骤升形成压缩波或冲释放大量能量或者体积急剧膨胀，压力骤升形成压缩波或冲击波，击波，对对周围物质周围物质做功，引起被作用物体变形、移动或破坏。做功，引起

21、被作用物体变形、移动或破坏。经常经常伴有伴有光、热、声光、热、声效应。效应。1.2 爆炸的基本概念爆炸的基本概念爆炸过程中发生爆炸过程中发生物理变化的称为物理变化的称为物理爆炸，物理爆炸，如锅炉爆炸、压如锅炉爆炸、压力容器因内部介质超压破裂等力容器因内部介质超压破裂等。物理爆炸与燃烧没有任何关系。物理爆炸与燃烧没有任何关系。爆炸过程中发生爆炸过程中发生化学变化的称为化学变化的称为化学爆炸，化学爆炸，一般是一般是既有既有物理变物理变化化，又有，又有化学变化化学变化，如炸药爆炸、瓦斯爆炸、粉体爆炸等。，如炸药爆炸、瓦斯爆炸、粉体爆炸等。化学爆炸实质上是受到约束的燃烧，约束使压力骤升，产生压化学爆炸

22、实质上是受到约束的燃烧，约束使压力骤升，产生压力波或冲击波，因而危害性比燃烧更大。力波或冲击波，因而危害性比燃烧更大。狭义上的爆炸是指化学爆炸。狭义上的爆炸是指化学爆炸。不是特征不是特征1.2.1 1.2.1 爆炸及其分类爆炸及其分类气相爆炸气相爆炸爆炸发生爆炸发生时时爆炸介质完全处于气体状态，爆炸介质完全处于气体状态，它它又可又可分为以下分为以下2类类：混合气体爆炸混合气体爆炸：可燃性气体与助燃性气体混合并达到爆炸极可燃性气体与助燃性气体混合并达到爆炸极限后遇到火源就会引起爆炸限后遇到火源就会引起爆炸，如如氢气氢气、天然气、天然气、瓦斯爆炸、瓦斯爆炸等等。分解爆炸分解爆炸：某些气体即便在没有

23、空气或氧气的情况下同样可某些气体即便在没有空气或氧气的情况下同样可以发生爆炸，如乙炔在没有氧气的情况下，若被压缩到以发生爆炸，如乙炔在没有氧气的情况下，若被压缩到200kPa以上，遇火星就能引起爆炸。乙烯，氧化乙烯，氧化以上，遇火星就能引起爆炸。乙烯，氧化乙烯，氧化乙炔，四氟乙烯，丙烯，臭氧，一氧化氮等也具有类似的性乙炔，四氟乙烯，丙烯，臭氧，一氧化氮等也具有类似的性质。出现这种情况的原因在于这类气体在分解时能放出大量质。出现这种情况的原因在于这类气体在分解时能放出大量的热量，使分解出来的气体受热膨胀，造成压力急剧升高。的热量，使分解出来的气体受热膨胀，造成压力急剧升高。按发生爆炸时爆炸介质所

24、处的状态可分为按发生爆炸时爆炸介质所处的状态可分为5类类1.2 爆炸的基本概念爆炸的基本概念液相爆炸液相爆炸爆炸发生爆炸发生时时爆炸介质主要处于液体状态，当然爆爆炸介质主要处于液体状态，当然爆炸的实质仍是液体上方的蒸气炸的实质仍是液体上方的蒸气与助燃性气体混合并达到爆炸与助燃性气体混合并达到爆炸极限后遇到火源引起极限后遇到火源引起的的爆炸爆炸，如汽油、酒精等爆炸如汽油、酒精等爆炸。固相爆炸固相爆炸爆炸发生爆炸发生时时爆炸介质处于固体状态，如爆炸介质处于固体状态，如TNTTNT爆炸、爆炸、黑火药爆炸等。黑火药爆炸等。粉尘爆炸粉尘爆炸爆炸发生时爆炸发生时爆炸介质爆炸介质是是处于处于悬浮状态的粉尘，

25、如悬浮状态的粉尘，如煤粉、铝粉、面粉等煤粉、铝粉、面粉等爆炸。爆炸。爆炸冲击波在传播过程中，还会爆炸冲击波在传播过程中，还会扰动原来处于静止沉积状态的粉尘，使原来不具备粉尘爆炸扰动原来处于静止沉积状态的粉尘，使原来不具备粉尘爆炸条件的地区和场所具备了粉尘爆炸的条件，条件的地区和场所具备了粉尘爆炸的条件，从而从而引起二次爆引起二次爆炸。炸。化学反应失控化学反应失控放热化学反应如硝化、磺化、氧化、氯化、放热化学反应如硝化、磺化、氧化、氯化、聚合等失控引起温度迅速升高、反应速度急剧加快、内压急聚合等失控引起温度迅速升高、反应速度急剧加快、内压急剧上升。剧上升。1.2 爆炸的基本概念爆炸的基本概念密闭

26、空间内爆炸密闭空间内爆炸介质燃烧爆炸发生在封闭空间内，如压介质燃烧爆炸发生在封闭空间内，如压力容器或管道内的爆炸、厂房内的爆炸等力容器或管道内的爆炸、厂房内的爆炸等.开敞空间爆炸开敞空间爆炸可燃介质在室外大气中集聚后发生的爆炸，可燃介质在室外大气中集聚后发生的爆炸， 如工厂罐区内由于可燃气体泄漏形成的气云爆炸、在空间如工厂罐区内由于可燃气体泄漏形成的气云爆炸、在空间分布的聚乙烯粉体爆炸等。分布的聚乙烯粉体爆炸等。半封闭空间内的爆炸半封闭空间内的爆炸某些方向有约束而另外一些方向没某些方向有约束而另外一些方向没有约束的爆炸，如煤矿巷道内的瓦斯爆炸等。有约束的爆炸，如煤矿巷道内的瓦斯爆炸等。按按化学

27、爆炸发生的场合，化学爆炸发生的场合，可可分为分为3类类1.2 爆炸的基本概念爆炸的基本概念1.2.2 1.2.2 燃烧与燃烧与爆炸爆炸的基本模式的基本模式根根据据燃燃烧烧爆爆炸炸过过程程中中火火焰焰和和压压力力传传播播情情形形，可可燃燃气气体体的的燃燃烧烧爆爆炸炸可可有有四四种种模模式式：定定压压燃燃烧烧(burnning)、爆爆燃燃(deflagration)、爆轰爆轰(detonation)和定容爆炸和定容爆炸(explosion)。定定压压燃燃烧烧是是无无约约束束的的敞敞开开型型燃燃烧烧，燃燃烧烧过过程程中中，压压力力始始终终与与初初始始环环境境压压力力相相平平衡衡，压压力力保保持持恒恒

28、定定不不变变。整整个个过过程程中中，不不会会形形成成压压力力波波，也也不不会会形形成成具具有有破破坏坏性性的的空空气气冲冲击击波波。定定压压燃燃烧烧的的特特征征参参量量是是定定压压燃燃烧烧速速度度，大大多多饱饱和和烃烃类类气气体体与与空空气气混混合合物物的的燃烧速度为燃烧速度为0.5m/s量级。量级。 如如果果气气体体燃燃烧烧过过程程中中，火火焰焰遇遇到到约约束束，或或者者由由于于扰扰动动而而使使火火焰焰加加速速，则则会会形形成成压压力力波波，这这样样的的过过程程称称为为爆爆燃燃。爆爆燃燃是是一一种种带带有有压压力力波波的的燃燃烧烧，火火焰焰以以亚亚音音速速传传播播，压压力力波波则则以以当当地

29、地音音速速向向前传播，行进在火焰阵面之前，形成两波三区结构前传播，行进在火焰阵面之前，形成两波三区结构。1.2 爆炸的基本概念爆炸的基本概念爆轰爆轰是气体爆炸的最高形式，它以超音速传播，是气体爆炸的最高形式，它以超音速传播，火焰阵面与冲火焰阵面与冲击波阵面重合。击波阵面重合。跨过波阵面，压力和密度都是突变的。烃类气跨过波阵面，压力和密度都是突变的。烃类气体与空气混合物的爆轰速度大多在体与空气混合物的爆轰速度大多在1800m/s量级，爆轰压力在量级，爆轰压力在1.5-3MPa。在空气中喷洒易燃物质（气体、液体或固体），形。在空气中喷洒易燃物质（气体、液体或固体），形成可燃混合物，然后用雷管儿点燃

30、（点火能量大于成可燃混合物，然后用雷管儿点燃（点火能量大于1000J），从），从而迅速形成爆轰波，产生强大的杀伤力而迅速形成爆轰波，产生强大的杀伤力，这就是，这就是燃料燃料-空气炸药。空气炸药。定容爆炸定容爆炸是可燃气体与空气混合物在给定体积的刚性容器内的是可燃气体与空气混合物在给定体积的刚性容器内的燃烧过程。爆炸过程释放的能量被气体本身吸收，温度升高，燃烧过程。爆炸过程释放的能量被气体本身吸收，温度升高，压力升高。压力升高。1.2 爆炸的基本概念爆炸的基本概念 影响最小点火能量的因素主要有气体温度、浓度、压力影响最小点火能量的因素主要有气体温度、浓度、压力和惰性气体含量。气体温度越高、压力越

31、大、处于最危险浓和惰性气体含量。气体温度越高、压力越大、处于最危险浓度、惰性气体含量越小，点火能量越低。度、惰性气体含量越小，点火能量越低。1.3 1.3 燃烧和燃烧和爆炸的爆炸的必要必要条件条件l有合适浓度的有合适浓度的可燃气体可燃气体l有合适浓度有合适浓度的的助燃助燃气体气体（氧化剂）（氧化剂）l有足够能量的有足够能量的点火源点火源两金属电极间火花放电点火能量两金属电极间火花放电点火能量静电火花的点火能量静电火花的点火能量爆炸极限爆炸极限每种气体都有一个最低点火能量，当点火能量低于这个值每种气体都有一个最低点火能量，当点火能量低于这个值时就不会发生爆炸。时就不会发生爆炸。1. 3.11.

32、3.1气体燃烧与爆炸的基本条件气体燃烧与爆炸的基本条件工业中的粉体一般是粒径小于工业中的粉体一般是粒径小于850 m的固体颗粒的固体颗粒粒度越小，粒度越小，表面积越大，表面积越大，例如例如把直径为把直径为100mm的球切割成直的球切割成直径为径为0.1mm的球时，表面积增大了的球时，表面积增大了999倍倍，从而，从而化学活性越高，化学活性越高，氧化速度越快，燃烧越完全，爆炸下限越小，爆炸威力越大。氧化速度越快，燃烧越完全，爆炸下限越小，爆炸威力越大。粒度越小，粒度越小，越容易越容易均匀均匀悬浮于空气中，发生爆炸的几率也越大。悬浮于空气中，发生爆炸的几率也越大。 粉体的粉体的含湿量含湿量对其燃烧

33、性能影响很大，当可燃粉体的含湿对其燃烧性能影响很大，当可燃粉体的含湿量超过一定值后，就会成为不燃性粉体。量超过一定值后，就会成为不燃性粉体。粉体爆炸粉体爆炸的四个基本条件：的四个基本条件：l粉体粉体颗粒足够颗粒足够小小l有合适的可燃粉体浓度有合适的可燃粉体浓度l有合适浓度的氧气有合适浓度的氧气l有足够能量的点火源有足够能量的点火源1. 3.2 1. 3.2 粉尘燃烧与爆炸的基本条粉尘燃烧与爆炸的基本条件件1.3 1.3 燃烧和燃烧和爆炸的爆炸的必要必要条件条件1.4.1 1.4.1 闪点与燃点的概念闪点与燃点的概念 液体表面总有一定量的蒸气存在，可燃液体表面的蒸气与液体表面总有一定量的蒸气存在

34、，可燃液体表面的蒸气与空气接触就会形成空气接触就会形成可燃混合物可燃混合物，遇到火源就会燃烧甚至爆炸。，遇到火源就会燃烧甚至爆炸。 液体表面液体表面蒸气量与液体温度蒸气量与液体温度有关。温度很低时，液体表面有关。温度很低时，液体表面蒸气很少，它与空气的混合物不能被明火点燃；当蒸气很少，它与空气的混合物不能被明火点燃；当温度温度增加到增加到某一值时，混合物的燃烧只出现瞬间的某一值时，混合物的燃烧只出现瞬间的火苗或闪光火苗或闪光，称为，称为闪燃闪燃，此时的温度称为该液体的此时的温度称为该液体的闪点闪点。 可燃混合液体的闪点随其浓度不同而变化。如纯乙醇的闪可燃混合液体的闪点随其浓度不同而变化。如纯乙

35、醇的闪点为点为99，乙醇含量为，乙醇含量为80%80%水溶液的闪点为水溶液的闪点为1919，乙醇含量为，乙醇含量为5%5%水溶液的闪点为水溶液的闪点为6262，乙醇含量为，乙醇含量为3%3%的水溶液不会闪燃。的水溶液不会闪燃。 1.4 1.4 闪点与燃点闪点与燃点 可燃液体的危险等级是根据闪点来划分的。闪点在可燃液体的危险等级是根据闪点来划分的。闪点在45以下以下的为的为易燃品易燃品，如汽油、煤油；闪点在，如汽油、煤油；闪点在45以上以上的为的为可燃品可燃品，如，如柴油、润滑油。柴油、润滑油。 闪点是评定可燃液体火灾爆炸危险性的主要指标闪点是评定可燃液体火灾爆炸危险性的主要指标 甲类液体甲类液

36、体：闪点小于：闪点小于28的液体，如原油、汽油等；的液体，如原油、汽油等； 乙类液体乙类液体：闪点大于或等于：闪点大于或等于28但小于但小于60的液体，如喷气的液体，如喷气燃料、灯用煤油；燃料、灯用煤油； 丙类液体丙类液体：闪点大于：闪点大于60以上的液体，如重油、柴油、润滑以上的液体，如重油、柴油、润滑油等。油等。 选用润滑油时，应根据使用温度考虑润滑油的闪点高低，一选用润滑油时，应根据使用温度考虑润滑油的闪点高低，一般要求润滑油的闪点比使用温度高般要求润滑油的闪点比使用温度高2030，以保证使用安全，以保证使用安全和减少挥发损失。闪点低的润滑油在工作过程中容易蒸发损失，和减少挥发损失。闪点

37、低的润滑油在工作过程中容易蒸发损失，严重时甚至引起润滑油粘度增大，影响润滑油的使用。严重时甚至引起润滑油粘度增大，影响润滑油的使用。1.4.2 1.4.2 闪点与燃点的用途闪点与燃点的用途1.4 1.4 闪点与燃点闪点与燃点1.4.3 闪点的测量闪点的测量开口闪点（开口闪点（GB/T 267）：适用于重质润滑油和深色石油产品）：适用于重质润滑油和深色石油产品闭口闪点（闭口闪点（GB/T 261）：适用于闪点在）：适用于闪点在150以下的轻质油品以下的轻质油品 同一个油品，其开杯闪点较闭杯闪点高同一个油品，其开杯闪点较闭杯闪点高20-30。 开口测量仪开口测量仪 闭口测量仪闭口测量仪1.4 1.

38、4 闪点与燃点闪点与燃点1.4.4 沸点与初馏点沸点与初馏点 沸点沸点为单一物质在一定压力下由液态转变为气态的温度值。为单一物质在一定压力下由液态转变为气态的温度值。 闪点和沸点都能表示物质的挥发性。闪点和沸点都能表示物质的挥发性。区别是只有易燃液体区别是只有易燃液体有闪点。有闪点。 碳氢化合物的闪点与沸点之间存在近似如下关系碳氢化合物的闪点与沸点之间存在近似如下关系 单一液体常用沸点表示剧烈挥发时的状态。混合液体由单一液体常用沸点表示剧烈挥发时的状态。混合液体由于每种液体有一个沸点，所以其沸腾温度是一个区间。于每种液体有一个沸点，所以其沸腾温度是一个区间。 初馏点初馏点指其刚刚开始沸腾时的温

39、度，由于是混合液体，指其刚刚开始沸腾时的温度，由于是混合液体，沸腾后其温度仍然会继续升高至其中沸点最高的一种液体沸沸腾后其温度仍然会继续升高至其中沸点最高的一种液体沸腾为止。初馏点越低其挥发性也越强。腾为止。初馏点越低其挥发性也越强。1.4 1.4 闪点与燃点闪点与燃点自燃自燃是在无外界火源条件下，物质是在无外界火源条件下，物质自发自发着火燃烧的现象。着火燃烧的现象。物质自燃可分为物质自燃可分为受热自燃受热自燃和和自热自燃自热自燃两种形式。两种形式。受热自燃受热自燃在外部热源作用下，物质温度不断升高，当达在外部热源作用下，物质温度不断升高，当达到自燃点时即发生着火燃烧。到自燃点时即发生着火燃烧

40、。自热自燃自热自燃在在没有没有外界热源情况下，由于物质内部发生外界热源情况下，由于物质内部发生化学、物理或生化过程而产生热量，使物质温度升高，化学、物理或生化过程而产生热量，使物质温度升高，达到自燃点时发生燃烧。达到自燃点时发生燃烧。发生自然时的温度称为发生自然时的温度称为自燃点自燃点（AITAIT）可燃介质的自燃温度也随可燃介质的自燃温度也随浓度浓度而变化。通常情况下，化学计而变化。通常情况下，化学计量比浓度下自燃点最低。量比浓度下自燃点最低。自燃温度还随自燃温度还随压力压力增高而降低。例如苯在增高而降低。例如苯在0.1MPa时，自燃时，自燃温度为温度为680，而在，而在1MPa时为时为59

41、0。1.5 1.5 自燃与自燃点自燃与自燃点1.6 爆炸极限爆炸极限爆炸极限爆炸极限：可燃物质可燃物质( (可燃气体、蒸气和粉尘可燃气体、蒸气和粉尘) )与空气与空气( (或氧或氧气气) )必须在一定的浓度范围内均匀混合，形成预混气，遇着必须在一定的浓度范围内均匀混合，形成预混气，遇着火源才会发生爆炸，这个浓度范围称为爆炸极限火源才会发生爆炸，这个浓度范围称为爆炸极限。可燃性混可燃性混合物能够发生爆炸的最低浓度和最高浓度，分别称为合物能够发生爆炸的最低浓度和最高浓度，分别称为爆炸下爆炸下限限和和爆炸上限爆炸上限。例如一氧化碳与空气混合的爆炸极限为例如一氧化碳与空气混合的爆炸极限为12125 5

42、8080。可燃性混合物的可燃性混合物的爆炸极限范围越宽、爆炸下限越低和爆炸上爆炸极限范围越宽、爆炸下限越低和爆炸上限越高时，其爆炸危险性越大限越高时，其爆炸危险性越大。爆炸下限越低则可燃物稍有。爆炸下限越低则可燃物稍有泄漏就会形成爆炸条件；爆炸上限越高则有少量空气渗入容泄漏就会形成爆炸条件；爆炸上限越高则有少量空气渗入容器，就能与容器内的可燃物混合形成爆炸条件。器，就能与容器内的可燃物混合形成爆炸条件。1.6.1 1.6.1 爆炸极限的爆炸极限的概念概念爆炸极限的单位爆炸极限的单位 ：气体或蒸气气体或蒸气的爆炸极限的单位，是以在混合物中所占体积的的爆炸极限的单位，是以在混合物中所占体积的百分比

43、百分比()来表示的，如氢与空气混合物的爆炸极限为来表示的，如氢与空气混合物的爆炸极限为475。可燃粉尘可燃粉尘的爆炸极限是以混合物中所占体积的质量比的爆炸极限是以混合物中所占体积的质量比gm3来表示的，可称为来表示的，可称为质量爆炸极限质量爆炸极限。例如铝粉的爆炸极限为例如铝粉的爆炸极限为40gm3。1.6 爆炸极限爆炸极限1.6.2 1.6.2 爆炸极限的影响因素爆炸极限的影响因素可燃气体或蒸气的种类及化学性质的影响可燃气体或蒸气的种类及化学性质的影响CC CC 型单键的碳氢化合物，爆炸上下限范围小；型单键的碳氢化合物，爆炸上下限范围小；C C三三C C 型三键相连的碳氢化物，爆炸上下限范围

44、较大；型三键相连的碳氢化物，爆炸上下限范围较大；C=C C=C 型二键相连的碳氢化合物，爆炸极限范围介于之间。型二键相连的碳氢化合物，爆炸极限范围介于之间。混合均匀程度的影响混合均匀程度的影响燃气与空气充分混合均匀燃气与空气充分混合均匀，爆炸极限范围大。爆炸极限范围大。温度的影响温度的影响爆炸性混合物的温度越高，爆炸性混合物的温度越高，爆炸范围就越宽爆炸范围就越宽1.6 爆炸极限爆炸极限初始压力的影响初始压力的影响真空度对丙酮爆炸极限的影响真空度对丙酮爆炸极限的影响正正压对甲烷爆炸极限的影响压对甲烷爆炸极限的影响1.6 爆炸极限爆炸极限初始压力初始压力/MPa/MPa甲烷甲烷一氧化碳一氧化碳/

45、%/%/%/%/%/%/%/%0.10130.10136.06.013.413.412.512.574.074.01.0131.0135.95.917.217.217.817.862.962.95.0655.0655.75.729.529.520.520.556.556.512.6612.665.75.745.545.520.720.751.751.7初始压力对爆炸极限的影响初始压力对爆炸极限的影响1.6 爆炸极限爆炸极限惰性介质或杂质的影响惰性介质或杂质的影响氮氮气气对对一一氧氧化化碳碳在在空空气气中中爆爆炸极限的影响炸极限的影响爆炸性混合物中惰性爆炸性混合物中惰性气体含量增加，其爆气体含量

46、增加，其爆炸极限范围缩小。当炸极限范围缩小。当惰性气体含量增加到惰性气体含量增加到某一值时，混合物不某一值时，混合物不再发生爆炸。再发生爆炸。1.6 爆炸极限爆炸极限惰性气体对甲烷在空气中爆炸极限影响惰性气体对甲烷在空气中爆炸极限影响CO2惰性气体的种类不惰性气体的种类不同对爆炸极限的影同对爆炸极限的影响亦不相同。响亦不相同。1.6 爆炸极限爆炸极限在在一一般般情情况况下下，爆爆炸炸性性混混合合物物中中惰惰性性气气体体含含量量增增加加，对对其其爆爆炸炸上上限限的的影影响响比比对对爆爆炸炸下下限限的的影影响响更更为为显显著著。这这是是因因为为在在爆爆炸炸性性混混合合物物中中，随随着着惰惰性性气气

47、体体含含量量的的增增加加氧氧的的含含量量相相对对减减少少，而而在在爆爆炸炸上上限限浓浓度度下下氧氧的的含含量量本本来来已已经经很很小小，故故惰惰性性气气体体含含量量稍稍微微增增加加一一点点，即即产产生生很很大大影影响响，使使爆爆炸炸上上限急剧下降。限急剧下降。水水等等杂杂质质对对其其反反应应影影响响很很大大。如如果果无无水水，干干燥燥的的氯氯没没有有氧氧化化功功能能；干干燥燥的的空空气气不不能能氧氧化化钠钠或或磷磷；干干燥燥的的氢氢氧氧混混合合物物在在10001000下下也也不不会会产产生生爆爆炸炸。少少量量的的水水会会急急剧剧加加速速臭臭氧氧、氯氯氧氧化化物物等等物物质质的的分分解解。少少量

48、量的的硫硫化化氢氢会会大大大大降降低水煤气及其混合物的燃点，加速其爆炸。低水煤气及其混合物的燃点，加速其爆炸。1.6 爆炸极限爆炸极限实验管径和材质的影响实验管径和材质的影响管径管径/mm爆炸极限爆炸极限 / %火焰向下传播火焰向下传播 火焰水平传播火焰水平传播 火焰向上传播火焰向上传播255.80-13.206.20-12.906.30-12.80505.40-14.255.65-13.956.12-13.25755.35-14.855.4-13.955.95-13.35甲烷甲烷/ /空气混合物的爆炸极限实验结果空气混合物的爆炸极限实验结果现在现在经常利用密闭管道或球形容器进行爆炸极限实验，

49、经常利用密闭管道或球形容器进行爆炸极限实验，判别是否发生爆炸的依据是观测到火焰或压力达到判别是否发生爆炸的依据是观测到火焰或压力达到200mmHg(26.66kPa)200mmHg(26.66kPa)。1.6 爆炸极限爆炸极限 点火能量的影响点火能量的影响气体气体体积分体积分数数/%能量能量/ mJ气体气体体积分体积分数数/%能量能量/mJ 甲烷甲烷8.500.280氧化丙烯氧化丙烯4.970.190乙烷乙烷4.020.031甲醇甲醇12.240.215丁烷丁烷3.420.380乙醛乙醛7.720.376乙烯乙烯6.520.016丙酮丙酮4.871.15丙烯丙烯4.440.282苯苯2.710

50、.550乙炔乙炔7.730.020甲苯甲苯2.272.50甲基乙炔甲基乙炔4.970.152氨氨21.80.77丁二烯丁二烯3.670.170氧氧29.20.019环氧乙烷环氧乙烷7.720.105二硫化碳二硫化碳6.520.015部分气体的最小引爆能量部分气体的最小引爆能量1.6 爆炸极限爆炸极限1.6.2 1.6.2 爆炸极限的计算爆炸极限的计算单一燃料在空气中的爆炸极限的单一燃料在空气中的爆炸极限的估算估算（1 1）若燃料完全燃烧所需的氧原子数为）若燃料完全燃烧所需的氧原子数为n n，则以可燃气体摩，则以可燃气体摩尔分数表示的爆炸极限为尔分数表示的爆炸极限为（2）依据燃料的化学计量浓度估

51、算）依据燃料的化学计量浓度估算1.6 爆炸极限爆炸极限（3）根据燃料闪点进行）根据燃料闪点进行计算计算（4）爆炸上限与爆炸下限之间近似）爆炸上限与爆炸下限之间近似关系关系燃料闪点下的饱和蒸气压燃料闪点下的饱和蒸气压 为总压为总压1.6 爆炸极限爆炸极限（5 5）对于有机物）对于有机物C Cn nH Hm mO Op p，可利用标准燃烧热进行估算，可利用标准燃烧热进行估算 对于有机物对于有机物C Cn nH Hm mO Op pN Nq q ( (包括胺类、硝基化合物、腈类及包括胺类、硝基化合物、腈类及含氮杂环化合物等含氮杂环化合物等) )，可利用标准燃烧热，可利用标准燃烧热进行估算进行估算Q

52、Q为有机物标准燃烧热为有机物标准燃烧热，kJ/molkJ/mol，以以若若难以查到燃烧热时难以查到燃烧热时C C为燃料分子中为燃料分子中C C原子总数；原子总数；X X为为结构参数，由有机物官能团结构参数，由有机物官能团结构确定结构确定2.4 2.4 爆炸极限的计算爆炸极限的计算 有机物官能团结构参数有机物官能团结构参数X取值取值1.6 爆炸极限爆炸极限（6 6）利用）利用1mol1mol有机可燃气体按化学计量浓度燃烧所有机可燃气体按化学计量浓度燃烧所需的氧气摩尔数需的氧气摩尔数 进行进行计算计算1.6 爆炸极限爆炸极限多种可燃气体混合物在空气中的爆炸极限的估算多种可燃气体混合物在空气中的爆炸

53、极限的估算（1 1）在已知各组分在空气中爆炸极限的情况下，根据）在已知各组分在空气中爆炸极限的情况下，根据理理- -查德里查德里(Le Chatelier)(Le Chatelier)法则进行计算法则进行计算y yi i 是组分是组分i i的摩尔分数的摩尔分数 y yLiLi是组分是组分i i的爆炸下限的爆炸下限 y yUiUi是组分是组分i i的爆炸上限的爆炸上限1.6 爆炸极限爆炸极限（2 2）利用）利用1mol1mol有机可燃气体完全燃烧所需的氧气摩尔有机可燃气体完全燃烧所需的氧气摩尔数数 进行计算进行计算 假设一种由假设一种由n n种有机可燃气体组成的混合气体，其种有机可燃气体组成的混

54、合气体，其各组分的体积百分数分别为各组分的体积百分数分别为y yi i(i=1,2,n)(i=1,2,n)，各组分完，各组分完全燃烧所需要的氧气系数分别为全燃烧所需要的氧气系数分别为y yccicci(i=1,2,n) (i=1,2,n) ，则，则1mol1mol体积的混合气体处于爆炸极限时所需的氧气摩尔数体积的混合气体处于爆炸极限时所需的氧气摩尔数应当为各组分处于爆炸极限时所需的氧气摩尔数之和应当为各组分处于爆炸极限时所需的氧气摩尔数之和1.6 爆炸极限爆炸极限 当只有两个可燃组分时，爆炸极限可用三角形表示当只有两个可燃组分时，爆炸极限可用三角形表示 应用时，应用时，过组分过组分A A所占比

55、例点作与所占比例点作与B B线平线平行的线；同理，过组分行的线；同理，过组分B B所占比例点作与所占比例点作与A A线平线平行的线，两者的交点就行的线，两者的交点就是世纪所处位置，从而是世纪所处位置，从而可以判别是否处于爆炸可以判别是否处于爆炸极限之内极限之内。爆炸下限爆炸下限爆炸下限爆炸下限1.6 爆炸极限爆炸极限可燃气体与惰性气体混合物的爆炸极限的估算可燃气体与惰性气体混合物的爆炸极限的估算（1 1）若可燃气体为甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、一氧化碳）若可燃气体为甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、一氧化碳和（或）氢气，则首先将混合物分成以下组合和（或）氢气，则首先将混合物分成以下组合CO+COCO+CO2

56、 2CO+NCO+N2 2H H2 2+CO+CO2 2H H2 2+ N+ N2 2CHCH4 4+CO+CO2 2CHCH4 4+ N+ N2 2 计算各组中惰性气体与可燃气体的摩尔比计算各组中惰性气体与可燃气体的摩尔比，查图得各，查图得各组分爆炸极限。组分爆炸极限。1.6 爆炸极限爆炸极限1.6 爆炸极限爆炸极限（2 2）若可燃气体为其他气体，则按）若可燃气体为其他气体，则按下下式进行估算式进行估算y yfLfL、y yfU fU 为混合物中可燃气体混合物的爆炸下限和上限为混合物中可燃气体混合物的爆炸下限和上限B B 为惰性气体含量为惰性气体含量1.6 爆炸极限爆炸极限例例1 1 试估算

57、甲烷的爆炸极限试估算甲烷的爆炸极限。解法一：甲烷的完全燃烧反应方程解法一：甲烷的完全燃烧反应方程 ， 所需的氧原子数为所需的氧原子数为 解法二：甲烷的化学计量浓度为解法二：甲烷的化学计量浓度为1.6 爆炸极限爆炸极限解法三：甲烷的完全燃烧反应方程为解法三：甲烷的完全燃烧反应方程为 ， 所需的氧气摩尔数为所需的氧气摩尔数为 ， 解法四：利用燃烧热解法四：利用燃烧热计算公式计算公式1.6 爆炸极限爆炸极限例例2 2 苯的闪点为苯的闪点为1414，查得，查得1414下的饱和蒸气压为下的饱和蒸气压为1.47kPa1.47kPa，试计算，试计算100kPa100kPa下苯的爆炸极限下苯的爆炸极限。解：解

58、：1.6 爆炸极限爆炸极限例例3 3 某混合气体摩尔组成为甲烷某混合气体摩尔组成为甲烷8080，乙烷，乙烷1515，丙烷，丙烷4 4，丁烷，丁烷1 1，试计算爆炸极限。，试计算爆炸极限。解法一：查得各组份的爆炸极限为解法一：查得各组份的爆炸极限为甲烷：甲烷：乙乙烷：烷：丙丙烷：烷：丁丁烷：烷：1.6 爆炸极限爆炸极限解法二：解法二：代入代入得得1.6 爆炸极限爆炸极限例例4 4 某混合物的摩尔组成为某混合物的摩尔组成为5858COCO，1919COCO2 2，2 2H H2 2，2020N N2 2，1 1O O2 2，试计算爆炸极限，试计算爆炸极限。解法一解法一： 58CO19CO277（C

59、O+CO2）查图得查图得2H220N222（H2N2）1.6 爆炸极限爆炸极限查图得查图得1.6 爆炸极限爆炸极限解法二解法二： 58CO20N278（CO+N2）查图得查图得2H219CO221（H2CO2）查图得查图得1.6 爆炸极限爆炸极限解法解法三：三：由于由于1.6 爆炸极限爆炸极限1.6.4 可燃气体在氧气中的爆炸可燃气体在氧气中的爆炸极限极限可燃气体在氧气中的爆炸极限具有以下特性可燃气体在氧气中的爆炸极限具有以下特性（1 1）可燃气体在氧气中的爆炸下限与可燃气体在空气）可燃气体在氧气中的爆炸下限与可燃气体在空气中的爆炸下限相差不大。中的爆炸下限相差不大。 这是因为，无论对于可燃气

60、体与氧气混合物还是对这是因为，无论对于可燃气体与氧气混合物还是对于可燃气体与空气混合物，在爆炸下限处存在大量的过于可燃气体与空气混合物，在爆炸下限处存在大量的过量氧气，两者的不同之处就在于以氧气替换了氮气，而量氧气，两者的不同之处就在于以氧气替换了氮气，而氧气与氮气的物理性质，例如比热容、密度等，都非常氧气与氮气的物理性质，例如比热容、密度等，都非常接近，所以对点燃过程影响不大接近，所以对点燃过程影响不大。1.6 爆炸极限爆炸极限这是因为，对于可燃气这是因为，对于可燃气体与空气混合物，在爆体与空气混合物，在爆炸上限处氧气是不足的，炸上限处氧气是不足的，此时以氧气替换氮气，此时以氧气替换氮气，无

61、疑补充了氧气的不足，无疑补充了氧气的不足，满足了爆炸过程对氧气满足了爆炸过程对氧气的需求，从而使本来不的需求，从而使本来不能发生爆炸的气体变成能发生爆炸的气体变成了可爆气体了可爆气体。表表2-7YL(Air)YU(Air)YL(O2)YU(O2)（2 2）可燃气体在氧气中的爆炸上限远远高于可燃气体在空）可燃气体在氧气中的爆炸上限远远高于可燃气体在空气中的爆炸上限。气中的爆炸上限。1.6 爆炸极限爆炸极限（3）与可燃气体在空气中的爆炸极限相似，当压力）与可燃气体在空气中的爆炸极限相似，当压力增大时，爆炸上限增加很大，而爆炸下限变化不大增大时，爆炸上限增加很大，而爆炸下限变化不大。（4）对于多组分

62、可燃气体混合物在氧气中的爆炸极）对于多组分可燃气体混合物在氧气中的爆炸极限也可利用理限也可利用理-查德里法则进行估算查德里法则进行估算。（5）爆炸范围随温度的升高而增大）爆炸范围随温度的升高而增大。（6）有些气体或蒸汽在空气中是不会被点燃的，但）有些气体或蒸汽在空气中是不会被点燃的，但在氧气中却会发生爆炸在氧气中却会发生爆炸。1.6 爆炸极限爆炸极限1.6.5 可燃气体在其他氧化剂中的爆炸极限可燃气体在其他氧化剂中的爆炸极限气体yL-yU(O2)/%yL-yU(N2O)/%yL-yU(NO)/%yL-yU(Cl2)/%氢气4.0-94.05.8-86.07.0-66.08.0-86.0氨气13

63、.5-79.02.2-72.020.0-65.0/硫化氢4.0-88.5/20-55/一氧化碳15.5-94.010.0-85.031.0-48.0/甲烷5.1-61.02.2-36.09.0-22.05.6-70.0乙烷3.0-66.02.7-29.7/6.1-58.0丙烷2.3-55.02.1-25.0/6.1-59.0丁烷1.8-49.01.8-21.07.0-13.0/乙烯3.0-80.05.0-40.0/丙烯2.1-53.01.8-26.8/环丙烷2.5-60.01.6-30.0/氯甲烷8.0-66.0/10.0-63.0二氯甲烷13.0-70.0/16.0-53.01.6 爆炸极限

64、爆炸极限可燃气体在可燃气体在N2O、NO、Cl2中的爆炸极限有以下特点中的爆炸极限有以下特点（1）可燃气体在一氧化二氮中的爆炸下限一般比在氧气中）可燃气体在一氧化二氮中的爆炸下限一般比在氧气中的爆炸下限还低，这是因为的爆炸下限还低，这是因为N2O容易发生分解反应，而分解容易发生分解反应，而分解过程中会放出热量过程中会放出热量。（2）与可燃气体在空气中的爆炸极限相似，当压力增大时，）与可燃气体在空气中的爆炸极限相似，当压力增大时，爆炸上限增加很大，而爆炸下限变化不大爆炸上限增加很大，而爆炸下限变化不大。（3）对于多组分可燃气体混合物在氧气中的爆炸极限也可）对于多组分可燃气体混合物在氧气中的爆炸极

65、限也可利用理利用理-查德里法则进行估算查德里法则进行估算。（4）爆炸范围随温度的升高而增大。）爆炸范围随温度的升高而增大。1.6 爆炸极限爆炸极限1.6.6 1.6.6 含氧量安全限值含氧量安全限值 除了控制可燃组分浓度之外，还可以通过控制混合除了控制可燃组分浓度之外，还可以通过控制混合气中氧气的含量来为防止可燃气体爆炸。气中氧气的含量来为防止可燃气体爆炸。 利用惰性气体替换空气，即可使混合气中的氧含量利用惰性气体替换空气，即可使混合气中的氧含量降低。惰性气体的热容越大，抑爆效果越好。氮气、水降低。惰性气体的热容越大，抑爆效果越好。氮气、水蒸气、二氧化碳等都是常用的惰性气体，抑爆效果依次蒸气、

66、二氧化碳等都是常用的惰性气体，抑爆效果依次提高，用于惰化时所允许的氧含量（安全限值）越高。提高，用于惰化时所允许的氧含量（安全限值）越高。与控制可燃组分浓度类似，控制氧气浓度也必须考虑混与控制可燃组分浓度类似，控制氧气浓度也必须考虑混合气体组分。合气体组分。1.6 爆炸极限爆炸极限/% 爆炸性气体不同，爆炸性气体不同，或惰性气体不同，含或惰性气体不同，含氧量安全限值都是不氧量安全限值都是不同的，有的气体差别同的，有的气体差别较大。事实上，氮气较大。事实上，氮气对氯气、粉尘的爆炸对氯气、粉尘的爆炸下限几乎没有影响。下限几乎没有影响。1.6 爆炸极限爆炸极限部分有机物质的含氧量安全限值计算结果部分

67、有机物质的含氧量安全限值计算结果 与爆炸极限类似，最精与爆炸极限类似，最精确的获得含氧量安全限值确的获得含氧量安全限值 的的方法就是针对具体工况进行方法就是针对具体工况进行试验。在缺乏实验数据的情试验。在缺乏实验数据的情况下，利用氮气作为惰性气况下，利用氮气作为惰性气体时，最小氧含量处于爆炸体时，最小氧含量处于爆炸下限的可燃气体完全燃尽所下限的可燃气体完全燃尽所需要的氧含量，根据反应方需要的氧含量，根据反应方程式程式计算计算1.6 爆炸极限爆炸极限例例5 试求一氧化碳在空气中的爆炸的最小氧含量。已知一试求一氧化碳在空气中的爆炸的最小氧含量。已知一氧化碳在空气中的爆炸下限是氧化碳在空气中的爆炸下

68、限是12.5%。解：一氧化碳爆炸的化学反应方程式解：一氧化碳爆炸的化学反应方程式故故1.6 爆炸极限爆炸极限最大试验安全间隙（最大试验安全间隙（MESGMESG）是）是按按标标准准进行试验，火焰不能进行试验，火焰不能通过通过25mm25mm长的长的接合面接合面的最大间隙。的最大间隙。将一个可调间隙将一个可调间隙的标准外壳置于试验箱内，并在标准的标准外壳置于试验箱内，并在标准外壳与试验箱内同时充以已知的相同外壳与试验箱内同时充以已知的相同浓度的爆炸性气体混合物，然后点燃浓度的爆炸性气体混合物，然后点燃标准外壳内部的混合物，通过箱体上标准外壳内部的混合物，通过箱体上的观察窗观测标准外壳外部的混合物

69、的观察窗观测标准外壳外部的混合物是否被点燃爆炸。通过调整标准外壳是否被点燃爆炸。通过调整标准外壳的间隙和改变混合物的浓度，找出在的间隙和改变混合物的浓度，找出在任何浓度下都不发生传爆现象的最大任何浓度下都不发生传爆现象的最大间隙，间隙，即为即为所需要测定的最大试验安所需要测定的最大试验安全间隙全间隙(MESG)(MESG)。1.7 1.7 最大试验安全间隙最大试验安全间隙部分可燃性气体或蒸气的最大试验安全间隙值部分可燃性气体或蒸气的最大试验安全间隙值序号可燃性气体或蒸气名称最易传爆混合物摩尔浓度/MESG/mm123456789101112一氧化碳甲烷丙烷丁烷戊烷己烷庚烷异辛烷正辛烷环己酮丙酮

70、丁酮408824232255252320194305945480941140920980930930911040940951020921.7 1.7 最大试验安全间隙最大试验安全间隙1.8.1 火焰传播火焰传播理想情况：理想情况：火焰始终以球面沿径向向球火焰始终以球面沿径向向球形容器壁传播，没有沿壁面形容器壁传播，没有沿壁面的运动，也不会有边界层形的运动，也不会有边界层形成。火焰把球形容器分成成。火焰把球形容器分成3 3个个区：已燃区、燃烧区和未燃区：已燃区、燃烧区和未燃区。由于燃烧放热，已燃区区。由于燃烧放热，已燃区和燃烧区气体温度迅速上升和燃烧区气体温度迅速上升至火焰温度，从而使容器内至火

71、焰温度，从而使容器内压力升高。压力升高。1.8 密闭空间内气体爆炸强度密闭空间内气体爆炸强度火焰在开始阶段上呈球面向外传播，随着传播距离的增大，靠火焰在开始阶段上呈球面向外传播，随着传播距离的增大，靠近壁面处，由于受到避免冷却和摩擦作用，火焰有所变形，远近壁面处，由于受到避免冷却和摩擦作用，火焰有所变形，远离壁面处，仍近似以球面向外传播。离壁面处，仍近似以球面向外传播。随着火焰接近障碍物，火焰阵面下部的气体流动受阻，使得此随着火焰接近障碍物，火焰阵面下部的气体流动受阻，使得此处火焰滞后，而火焰的上部，由于流通截面变小而使得气体加处火焰滞后，而火焰的上部，由于流通截面变小而使得气体加速流动，火焰

72、前锋越过障碍物后，火焰阵面发生急剧变形，在速流动，火焰前锋越过障碍物后，火焰阵面发生急剧变形，在障碍物后形成漩涡，燃烧速率显著加快。障碍物后形成漩涡，燃烧速率显著加快。1.8 密闭空间内气体爆炸强度密闭空间内气体爆炸强度1.8.2 爆炸强度爆炸强度衡量爆炸强度的指标主要有爆炸压力、爆炸压力上升速率和衡量爆炸强度的指标主要有爆炸压力、爆炸压力上升速率和爆炸指数。爆炸指数。爆炸指数爆炸指数KG（对气体爆炸）或（对气体爆炸）或Kst（对粉尘爆炸）是指最大爆炸（对粉尘爆炸）是指最大爆炸升压速率与爆炸容器容积的立升压速率与爆炸容器容积的立方根的乘积，即方根的乘积，即对各种浓度下的可燃混合气进行爆炸试验，

73、测得各个对各种浓度下的可燃混合气进行爆炸试验，测得各个pm最大最大值称为最危险爆炸压力值称为最危险爆炸压力pmax ，各个，各个 的最大值称为最危险升的最大值称为最危险升压速率压速率 ，各个各个KG的最大值称为最危险爆炸指数的最大值称为最危险爆炸指数1.8 密闭空间内气体爆炸强度密闭空间内气体爆炸强度可燃气体爆炸可燃气体爆炸压力压力随气体浓度的变化呈现先增大后减小的随气体浓度的变化呈现先增大后减小的趋势，在略大于化学计量浓度出达到极值点。趋势，在略大于化学计量浓度出达到极值点。1.8 密闭空间内气体爆炸强度密闭空间内气体爆炸强度甲烷甲烷/ /空气爆炸压力与浓度的关系空气爆炸压力与浓度的关系 氢

74、气氢气/ /空气爆炸压力与浓度的关系空气爆炸压力与浓度的关系可燃气体爆炸可燃气体爆炸压力上升速率压力上升速率随气体浓度的随气体浓度的变化呈现先增变化呈现先增大后减小的趋大后减小的趋势，在略大于势，在略大于化学计量浓度化学计量浓度出达到极值点。出达到极值点。1.8 密闭空间内气体爆炸强度密闭空间内气体爆炸强度甲烷甲烷- -空气爆炸压力空气爆炸压力- -时间曲线时间曲线容器内爆炸压力容器内爆炸压力与容器体积与容器体积和和容器容器长径长径的关系的关系对于长径比相同的对于长径比相同的圆筒形容器或球形圆筒形容器或球形容器容器立方根定律立方根定律容器内爆炸压力容器内爆炸压力与初始压力成正与初始压力成正比；

75、比；与容器体积无关，与容器体积无关，但容器长径比较但容器长径比较大时，由于火焰大时，由于火焰过快接触管壁，过快接触管壁，散热较快，所以散热较快，所以实际测得的爆炸实际测得的爆炸压力偏低压力偏低。1.8 密闭空间内气体爆炸强度密闭空间内气体爆炸强度容器内爆炸压力容器内爆炸压力上上升速率与初始压力升速率与初始压力成正比；成正比；1.8 密闭空间内气体爆炸强度密闭空间内气体爆炸强度最大爆炸压力最大爆炸压力与初始压力、与初始压力、初始温度之间初始温度之间的关系的关系C1是取决于气体是取决于气体组成的常数组成的常数1.8 密闭空间内气体爆炸强度密闭空间内气体爆炸强度最大爆炸压力上最大爆炸压力上升速率与初

76、始压升速率与初始压力、初始温度之力、初始温度之间的关系间的关系C1和和 C2是取决于气是取决于气体组成的常数，体组成的常数，C3 是取决于气体组成是取决于气体组成和容器特征尺寸的和容器特征尺寸的常数常数1.8 密闭空间内气体爆炸强度密闭空间内气体爆炸强度1.9.11.9.1凝聚相爆炸的特性凝聚相爆炸的特性典型代表：火药、炸药等典型代表：火药、炸药等起爆后在极短时间（微秒量级）内即发展成爆炸的最高形起爆后在极短时间（微秒量级）内即发展成爆炸的最高形式式爆轰。它是一种定常的稳态流动过程。爆轰。它是一种定常的稳态流动过程。爆炸产生的空气冲击波（爆炸波），一般在理论上被简爆炸产生的空气冲击波（爆炸波）

77、，一般在理论上被简化成一种理想点源爆炸，可以用相似理论或点源爆炸理化成一种理想点源爆炸，可以用相似理论或点源爆炸理论计算爆炸场。论计算爆炸场。1.9 开敞空间爆炸强度开敞空间爆炸强度理想爆源的显著特征：理想爆源的显著特征：l能能量量密密度度大大，爆爆源源体体积积可可忽略不计，视为点源；忽略不计，视为点源；l爆爆炸炸过过程程中中，能能量量瞬瞬时时释释放放，点点火火后后爆爆炸炸压压力力瞬瞬就就达达到最大值到最大值；l爆爆源源区区压压力力高高，爆爆炸炸产产生生的的 冲冲 击击 波波 初初 始始 压压 力力 可可 达达50MPa量量级级，爆爆炸炸破破坏坏的的主主要要形形式式是是由由空空气气冲冲击击波波

78、造造成成，破破坏坏作作用用范范围围可可达达对对比比距距离离为为 =501.9 开敞空间爆炸强度开敞空间爆炸强度 1.9.2 1.9.2 可燃气体或粉体爆炸特性可燃气体或粉体爆炸特性可燃气体泄漏，可能发生可燃气体泄漏，可能发生4 4种情况：种情况：l泄漏的可燃气体在泄漏的可燃气体在没有着没有着火火之前就消散掉，之前就消散掉，不形成爆炸不形成爆炸危险性危险性；l泄漏的可燃气体在泄漏的可燃气体在泄放口泄放口上高速喷射、磨擦或静电点火，上高速喷射、磨擦或静电点火，一般只引起一般只引起着火而不爆炸着火而不爆炸；l泄漏物泄漏物扩散到广阔的区域扩散到广阔的区域，经过一段延滞时间后，可燃，经过一段延滞时间后，

79、可燃气云被点燃气云被点燃，火焰不受任何约束，火焰不受任何约束，发生发生定压燃烧定压燃烧；l泄漏物泄漏物扩散到扩散到半包围区半包围区域域或或有障碍物（树木、管道等）有障碍物（树木、管道等）的区域的区域，经过一段延滞时间后，可燃气云被点燃，经过一段延滞时间后，可燃气云被点燃，产生产生较强压力波或者较强压力波或者火焰火焰经过经过较长距离较长距离的传播而加速的传播而加速，甚至甚至使使爆燃转变爆燃转变为为爆轰爆轰，产生危险的爆炸冲击波产生危险的爆炸冲击波。1.9 开敞空间爆炸强度开敞空间爆炸强度开敞空间可燃气体或粉体爆炸不再符合理想爆源的特征，称开敞空间可燃气体或粉体爆炸不再符合理想爆源的特征，称为非理

80、想爆源。爆源的能量密度远远低于凝聚相炸药为非理想爆源。爆源的能量密度远远低于凝聚相炸药，能量能量释放速率也远远小于凝聚相炸药释放速率也远远小于凝聚相炸药，大多数情况属于爆燃，个，大多数情况属于爆燃，个别受到约束强、且传播较远时会发生爆轰。别受到约束强、且传播较远时会发生爆轰。非理想爆源非理想爆源爆炸过程爆炸过程也有也有3个显著特征个显著特征l爆源体积不能忽略，且随着爆爆源体积不能忽略，且随着爆炸的进行，爆源体积在增大；炸的进行，爆源体积在增大；l能量的释放速率有限，逐层燃能量的释放速率有限，逐层燃烧，逐层释放；烧，逐层释放；l爆源区压力较低，且与爆源体爆源区压力较低，且与爆源体积有关，通常为几

81、千帕到几百积有关，通常为几千帕到几百千帕。千帕。1.9 开敞空间爆炸强度开敞空间爆炸强度1.9.3 1.9.3 影响气云爆炸强度的因素影响气云爆炸强度的因素可燃气体反应活性越强，分子扩散快，则它爆炸产生可燃气体反应活性越强，分子扩散快，则它爆炸产生的火焰速度和超压值越高，产生爆轰的可能性也越大。的火焰速度和超压值越高，产生爆轰的可能性也越大。反应活性反应活性可燃气体可燃气体低反应活性低反应活性氨氨 甲烷甲烷 氯乙烯氯乙烯中等反应活性中等反应活性乙烷乙烷 丙烷丙烷 乙烯乙烯 n-丁烷丁烷 高烷烃高烷烃高反应活性高反应活性氢氢 乙炔乙炔 苯苯1.9 开敞空间爆炸强度开敞空间爆炸强度密度相对于空气小

82、的可燃气体在空气中将向上漂移，不会密度相对于空气小的可燃气体在空气中将向上漂移，不会在地面上形成很大的气云，这能够减小近地面物体所受爆在地面上形成很大的气云，这能够减小近地面物体所受爆炸的危害；密度较大的可燃气体泄漏时贴着地面运动，可炸的危害；密度较大的可燃气体泄漏时贴着地面运动，可进入隧道、地下沟槽及其他一些受到限制的区域，这有利进入隧道、地下沟槽及其他一些受到限制的区域，这有利于在地面上形成体积较大的气云，潜在的危害就比较大。于在地面上形成体积较大的气云，潜在的危害就比较大。1.9 开敞空间爆炸强度开敞空间爆炸强度1.9 开敞空间爆炸强度开敞空间爆炸强度u地形条件的影响地形条件的影响地形条

83、件对气云爆炸影响很大。例如在山洼处，可燃气泄漏时地形条件对气云爆炸影响很大。例如在山洼处，可燃气泄漏时可燃气云发生积聚，容易形成体积较大的气云。爆炸过程中，可燃气云发生积聚，容易形成体积较大的气云。爆炸过程中，产生的冲击波受到周围山体的反射，强度也会升高。产生的冲击波受到周围山体的反射，强度也会升高。在可燃气体泄漏点附近，如果存在隧道、沟槽等地形情况，可在可燃气体泄漏点附近，如果存在隧道、沟槽等地形情况，可燃气体进入这些区域并形成气云。如果在其内部点火，会产生燃气体进入这些区域并形成气云。如果在其内部点火，会产生较高的超压。较高的超压。1.9 开敞空间爆炸强度开敞空间爆炸强度约束物（约束物（c

84、onfinementconfinement）是指在气云边界，把气云限制成）是指在气云边界，把气云限制成一定体积和形状的物体。一定体积和形状的物体。一维传播的可燃气云爆炸所产生的超压最高，二维传播时一维传播的可燃气云爆炸所产生的超压最高，二维传播时次之，而三维传播时最低。因此，管内气云爆炸超压最高，次之，而三维传播时最低。因此，管内气云爆炸超压最高，两平板之间气云爆炸超压次之，球形气云爆炸超压最小。两平板之间气云爆炸超压次之，球形气云爆炸超压最小。u约束物对爆炸强度的影响约束物对爆炸强度的影响u障碍物对爆炸强度的影响障碍物对爆炸强度的影响障碍物（障碍物（obstruction）是指在气云内部，在

85、爆炸过程中火焰）是指在气云内部，在爆炸过程中火焰波会与其发生碰撞，并最终能够越过的物体。波会与其发生碰撞，并最终能够越过的物体。障碍物更强烈障碍物更强烈的火焰伸长和折叠，进而又使燃烧速度增加，从而使爆炸强的火焰伸长和折叠，进而又使燃烧速度增加，从而使爆炸强度提高。这被称为度提高。这被称为气体流动与燃烧过程之间的正反馈机理气体流动与燃烧过程之间的正反馈机理。1.9 开敞空间爆炸强度开敞空间爆炸强度天气情况的影响天气情况的影响可可燃燃气气体体发发生生泄泄漏漏时时，如如果果风风力力较较大大则则不不易易形形成成可可燃燃气气云云。气气云云引引爆爆后后，如如果果遇遇到到雨雨、雪雪、雾雾等等天天气气，空空气

86、气中中湿湿度度较较大大，水水汽汽蒸蒸发发吸吸收收大大量量热热量量，使使火火焰焰温温度度降降低低，降低爆炸强度，甚至使火焰完全熄灭。降低爆炸强度，甚至使火焰完全熄灭。 可可燃燃气气体体在在大大气气中中扩扩散散形形成成气气云云，大大气气温温度度越越高高，可可燃燃气气体体与与大大气气之之间间的的扩扩散散越越快快，越越有有利利于于可可燃燃气气云云的的形形成成和和加加速速均均匀匀化化。温温度度越越高高，气气云云初初始始能能量量越越大大，越越有有利利于于点点火火和和产产生生大大的的超超压压。火火焰焰速速度度 随随初初始始温温度度T T0 0的的升高而增加。升高而增加。1.9 开敞空间爆炸强度开敞空间爆炸强

87、度点火能量、点火位置的影响点火能量、点火位置的影响 工业现场存在的静电、电闸火花、电机起动引起的火花，工业现场存在的静电、电闸火花、电机起动引起的火花，以及高温物体表面都可作为点火源引发气云爆炸。这种工业以及高温物体表面都可作为点火源引发气云爆炸。这种工业现场存在的点火源被称为现场存在的点火源被称为弱点火源，点火能量一般小于弱点火源，点火能量一般小于100mJ100mJ。相对应，雷管等相对应，雷管等强点火源，点火能量一般大于强点火源，点火能量一般大于10103 3J J。 点火能量对可燃气云爆炸有重要影响。点火能量对可燃气云爆炸有重要影响。采用弱点火源时，采用弱点火源时，可燃气云爆炸只能发生爆

88、燃，超压在可燃气云爆炸只能发生爆燃，超压在kPakPa量级。而采用强点火量级。而采用强点火源（如高能炸药）点火时，则有可能直接引发爆轰，超压可源（如高能炸药）点火时，则有可能直接引发爆轰，超压可达达MPaMPa量级量级。 点火位置不同可以引起爆炸超压数量级的变化。点火位置不同可以引起爆炸超压数量级的变化。在可燃在可燃气云中心点火，爆炸超压要高于在气云边缘处点火；在局部气云中心点火，爆炸超压要高于在气云边缘处点火；在局部受约束区域（如一端开口的容器），在容器内部点火，超压受约束区域（如一端开口的容器），在容器内部点火，超压要高于开口处点火。要高于开口处点火。1.9 开敞空间爆炸强度开敞空间爆炸强

89、度1.9.4 1.9.4 气云爆炸强度预测气云爆炸强度预测在军事领域，在军事领域，TNTTNT炸药爆炸场炸药爆炸场预预测已比较成熟测已比较成熟uTNTTNT当量法当量法1.9 开敞空间爆炸强度开敞空间爆炸强度 TNT TNT爆炸超压值爆炸超压值根据气云爆炸的破坏作用推算爆根据气云爆炸的破坏作用推算爆炸力，并与炸力，并与TNTTNT爆炸的破坏作用相爆炸的破坏作用相比拟，从而把气云爆炸转化为一比拟，从而把气云爆炸转化为一定量的定量的TNTTNT炸药爆炸，这个与气云炸药爆炸，这个与气云爆炸破坏作用相当的爆炸破坏作用相当的TNTTNT质量称为质量称为TNTTNT当量。当量。由于爆炸的威力与爆炸反应热直

90、接相关。因此，由于爆炸的威力与爆炸反应热直接相关。因此，TNTTNT当量可表示当量可表示为为 A.LannoyA.Lannoy等对等对2323起事故的起事故的120120余个点进行了统计分析，发现余个点进行了统计分析，发现TNTTNT当量效率分布在当量效率分布在0.020.0215.9%15.9%之间，当量效率低于之间，当量效率低于1010的的情况占情况占9797，当量效率近似于，当量效率近似于4 4的情况占的情况占6060。显然，显然， 值值过于分散，实际应用中，偏差过大过于分散，实际应用中，偏差过大。实际应用时一般取实际应用时一般取4%4%。QTNT4.124.69MJ/kg1.9 开敞空

91、间爆炸强度开敞空间爆炸强度气云爆炸与气云爆炸与TNTTNT爆炸有本质的区别：爆炸有本质的区别：1 1、TNTTNT爆炸时的爆源体积可忽略，而气云的体积较大，爆炸时的爆源体积可忽略，而气云的体积较大，不能忽略，且随着爆炸的进行，爆源体积在增大；不能忽略，且随着爆炸的进行，爆源体积在增大；2 2、TNTTNT爆炸时能量是瞬间释放的，而气云爆炸过程中能爆炸时能量是瞬间释放的，而气云爆炸过程中能量的释放速率有限；量的释放速率有限；3 3、TNTTNT爆炸过程形成的冲击波强度大，但衰减速度快，爆炸过程形成的冲击波强度大，但衰减速度快，而气云爆炸多属爆燃过程，压力波强度较小，升压速而气云爆炸多属爆燃过程，

92、压力波强度较小，升压速度和衰减速度均较小度和衰减速度均较小, , 所以所以TNTTNT当量法往往高估了气当量法往往高估了气云爆炸近场的超压，而低估了远场的超压。云爆炸近场的超压，而低估了远场的超压。4 4、气云爆炸是爆燃过程，在无约束的条件下，超压较低，、气云爆炸是爆燃过程，在无约束的条件下，超压较低，有约束时，超压升高，有约束时，超压升高，TNTTNT当量法没有考虑这些影响。当量法没有考虑这些影响。TNTTNT当量法只适用于很强的气云爆炸，且用以描述远场时当量法只适用于很强的气云爆炸，且用以描述远场时偏差小，用于近场时偏差较大。偏差小，用于近场时偏差较大。1.9 开敞空间爆炸强度开敞空间爆炸

93、强度u多能（多能（Multi-Energy）模型）模型多多能能模模型型是是Van den berg于于1985年年提提出出来来的的。其其基基本本观观点点是是，开开敞敞空空间间气气云云是是由由于于可可燃燃气气体体泄泄漏漏而而在在大大气气中中逐逐渐渐扩扩散散形形成成的的，较较难难形形成成均均匀匀混混合合的的气气云云，所所以以极极难难产产生生爆爆轰轰，而而爆爆炸炸威威力力主主要要取取决决于于边边界界条条件件。既既然然约约束束条条件件是是增增强强气气云云爆爆炸炸的的关关键键因因素素，所所以以，只只有有受受约约束束的的那那部部分分气气云云才才对对爆爆炸炸强强度度的的增增强强有有作作用用，而而不不受受约约

94、束束的的那那部部分分气气云云对对爆爆炸炸强强度度的的增增强强几几乎乎没没有有贡贡献献。这这样样，如如果果受受限限气气云云的的体体积积已已知知，就就可可计计算算对对爆爆炸炸强强度度增增强强有有贡贡献献的的燃燃烧烧能能量量。大大多多数数化化学学计计量量比比条条件件下下烃烃类类的的平平均均燃燃烧烧能能密密度度为为 =3.5MJ/m3。以以此此为为依依据据，通通过过对对不不同同火火焰焰速速度度下下爆爆炸炸的的数数值值计计算算，得得到到了了气气云云爆爆炸炸的的最最大大超超压与距离的关系曲线压与距离的关系曲线。1.9 开敞空间爆炸强度开敞空间爆炸强度1.9 开敞空间爆炸强度开敞空间爆炸强度缺点：缺点：该该

95、模模型型认认为为，处处于于完完全全开开敞敞空空间间的的气气云云是是混混合合不不均均匀匀的的气气体体混混合合物物，不不会会维维持持爆爆轰轰的的传传播播，因因而而可可以以忽忽略略其其对对爆爆炸炸强强度度的的贡贡献献。这这对对大大多多数数反反应应不不太太激激烈烈的的气气云云（如如氨氨、甲甲烷烷、氯氯乙乙烯烯等等）的的爆爆炸炸是是正正确确的的，但但如如果果气气云云形形成成的的时时间间较较长长，尤尤其其是是反反应应激激烈烈的的气气云云，在在完完全全开开敞敞的的空空间间内内形形成成了了均均匀匀混混合合物物，则则也也可可能能产产生生爆爆轰轰。这这种种现现象象在在工工业业实实际中已出现过。际中已出现过。如何确

96、定受限区域的尺寸是个难以解决的问题。如何确定受限区域的尺寸是个难以解决的问题。如如果果将将整整个个气气云云分分成成了了几几个个爆爆炸炸源源，它它们们的的总总强强度度如如何何叠加尚无定论。叠加尚无定论。爆炸强度图中的爆炸强度图中的10个级别如何选取？个级别如何选取？爆爆炸炸强强度度与与障障碍碍物物的的大大小小、形形状状、密密度度等等有有关关，实实际际情情况与图中的十条曲线无法对应。况与图中的十条曲线无法对应。1.9 开敞空间爆炸强度开敞空间爆炸强度u比例缩放方法比例缩放方法这这种种观观点点认认为为，气气云云的的爆爆炸炸威威力力可可根根据据气气云云的的尺尺寸寸进进行行缩缩放放。密密闭闭容容器器内内

97、可可燃燃气气体体爆爆炸炸时时升升压压速速度度与与容容器器体体积积之之间间存存在在立立方方根根定定律律，即即升升压压速速度度与与容容器器体体积积的的1/3次次方方成成反反比比。与与此此类类比，气云爆炸的当量距离与气云体积的比，气云爆炸的当量距离与气云体积的1/3次方成反比。次方成反比。1.9 开敞空间爆炸强度开敞空间爆炸强度1.9 开敞空间爆炸强度开敞空间爆炸强度u火球热辐射危害估算火球热辐射危害估算开敞空间气云爆炸除了爆炸超压和冲击波的破坏危害之外，开敞空间气云爆炸除了爆炸超压和冲击波的破坏危害之外，还有火球产生的强烈热辐射危害。还有火球产生的强烈热辐射危害。火球半径火球半径可按下式计算可按下

98、式计算式中式中D为火球半径，为火球半径，m；W为火球中消耗的可燃物质量，为火球中消耗的可燃物质量，kg。对单罐储存，对单罐储存，W 取罐容量的取罐容量的50 %；对双罐储存，；对双罐储存，W取罐容取罐容量的量的70 %；对多罐储存，；对多罐储存，W取罐容量的取罐容量的90 %。火球持续时间火球持续时间可按下式计算可按下式计算式中式中t为火球持续时间，为火球持续时间，s。1.9 开敞空间爆炸强度开敞空间爆炸强度火球燃烧过程中释放出的热辐射通量火球燃烧过程中释放出的热辐射通量可按下式计算可按下式计算式中式中Q为火球燃烧过程中释放出的热辐射通量，为火球燃烧过程中释放出的热辐射通量，W；HC为为燃烧热

99、，燃烧热，J /kg；为效率因子，为效率因子， ；p为储罐内为储罐内LNG的饱和蒸的饱和蒸汽压，汽压，Pa。目标位置接受到的入射热辐射强度目标位置接受到的入射热辐射强度可按下式计算可按下式计算式中式中: TC为传导系数，保守计算取值为为传导系数，保守计算取值为1；x为目标位置距火为目标位置距火球中心的水平距离，球中心的水平距离，m。1.9 开敞空间爆炸强度开敞空间爆炸强度 火火灾灾热热辐辐射射强强度度不不同同入入射射通通量对人员和设备影响量对人员和设备影响1.9 开敞空间爆炸强度开敞空间爆炸强度1） 死亡半径计算死亡半径计算将将入射通量入射通量 I=37500 W/m2 代入式代入式 计算得到

100、的计算得到的x就是相应的死亡半径就是相应的死亡半径R1 2）重伤半径估算）重伤半径估算将入射通量为将入射通量为I=25000 W/m2 代入代入式式 计算得到的计算得到的x就是就是计算相应的重伤半径为计算相应的重伤半径为R2 3）轻伤半径计算）轻伤半径计算将入射通量为将入射通量为I=12500 W/m2代入代入式式 计算计算得到的得到的x就是就是相应的轻伤半径为相应的轻伤半径为R3 1.9 开敞空间爆炸强度开敞空间爆炸强度1.10.1 1.10.1 粉尘爆炸极限粉尘爆炸极限1.10 粉尘爆炸特性粉尘爆炸特性l爆炸下限介于爆炸下限介于2060 g/m3之间之间左右左右l爆炸上限爆炸上限2000g

101、/m3左右左右单纯从反应放热来说，粉尘爆炸与气体爆炸没有什么区别，单纯从反应放热来说，粉尘爆炸与气体爆炸没有什么区别，因而也应该有最危险浓度，也应该有爆炸极限。因而也应该有最危险浓度，也应该有爆炸极限。粉体爆炸的粉体爆炸的下限浓度下限浓度应为应为考虑考虑悬浮粉体与空气之比悬浮粉体与空气之比。1.10.2 1.10.2 粉尘浓度与气体浓度的差别粉尘浓度与气体浓度的差别粉尘层：堆积在某处的处于静止状态的粉尘粉尘层：堆积在某处的处于静止状态的粉尘粉尘云：悬浮在空间的处于运动状态的粉尘。粉尘云：悬浮在空间的处于运动状态的粉尘。气体气体与与空气容易空气容易形成形成均匀混合物均匀混合物，而粉体却容易，而粉

102、体却容易下沉下沉，浓，浓度随时间而变化度随时间而变化。玉米粒径对爆炸下限影响玉米粒径对爆炸下限影响一一旦旦受受到到扰扰动动（震震动动、气气流流、局局部部爆爆炸炸等等等等）或或者者有有某某一一很很小小区区域域内内发发生生爆爆炸炸，粉粉尘尘层层就就会会被被扬扬起起，引引起起整整个个系系统统内内的的爆爆炸炸。从从这这种种意意义义上上讲讲，粉粉尘尘爆炸不存在爆炸极限爆炸不存在爆炸极限。粉尘粒度对爆炸极限影响很大。粉尘粒度对爆炸极限影响很大。1.10 粉尘爆炸特性粉尘爆炸特性1.10.3 含杂混合物的影响含杂混合物的影响含杂混合物是指粉尘含杂混合物是指粉尘/空气混合物中含有可燃气或可燃蒸空气混合物中含有

103、可燃气或可燃蒸气。粉尘气。粉尘/空气混合物中含有可燃气或可燃蒸气时，其爆空气混合物中含有可燃气或可燃蒸气时，其爆炸下限随可燃气炸下限随可燃气(或蒸气或蒸气)浓度的增加急剧地下降浓度的增加急剧地下降物质含量物质含量 含杂混合物爆炸下限含杂混合物爆炸下限/%甲烷甲烷/% 4.85 3.70 3.00 1.70 0.60 0.00煤尘煤尘/ g/m3 0.00 10.30 17.40 27.90 37.50 47.80 含杂混合物的最小点火能量与含杂气体的最小点火能含杂混合物的最小点火能量与含杂气体的最小点火能量相近，远远低于粉尘的最小点火能量。量相近，远远低于粉尘的最小点火能量。1.10 粉尘爆炸

104、特性粉尘爆炸特性l二次爆炸破坏力更强。二次爆炸破坏力更强。局部爆炸不断使堆积的粉尘受到扰动局部爆炸不断使堆积的粉尘受到扰动而飞扬形成粉尘雾，从而会连续产生二次三次爆炸。单纯悬而飞扬形成粉尘雾，从而会连续产生二次三次爆炸。单纯悬浮粉尘爆炸产生的破坏范围较小，而浮粉尘爆炸产生的破坏范围较小，而 层状粉尘发生爆炸的层状粉尘发生爆炸的范围往往是整个车间或整个巷道，对生命和财产造成的危害范围往往是整个车间或整个巷道，对生命和财产造成的危害和损失巨大。和损失巨大。l由于粉尘粒子远远大于分子，所以由于粉尘粒子远远大于分子，所以粉尘爆炸粉尘爆炸总是伴有总是伴有不完全不完全燃烧燃烧，会产生大量，会产生大量COC

105、O，极易引起中毒。，极易引起中毒。l粉尘爆炸时，若有粒子飞出，更容易伤人或引爆其他可燃物。粉尘爆炸时，若有粒子飞出，更容易伤人或引爆其他可燃物。l爆炸能量大。对于料仓而言，由于底部有大量堆积的粉尘，爆炸能量大。对于料仓而言，由于底部有大量堆积的粉尘，可以说可燃组分供应充足，直至氧气消耗殆尽，因此爆炸释可以说可燃组分供应充足，直至氧气消耗殆尽，因此爆炸释放出的总能量一般比气体爆炸大，造成的危害也大。放出的总能量一般比气体爆炸大，造成的危害也大。p容器形状与容积、初始压力和温度等的影响也与气体爆炸完容器形状与容积、初始压力和温度等的影响也与气体爆炸完全类似。全类似。1.10.4 粉尘爆炸与气体爆炸

106、的异同粉尘爆炸与气体爆炸的异同1.10 粉尘爆炸特性粉尘爆炸特性l沸腾液体蒸气膨胀沸腾液体蒸气膨胀爆炸爆炸（BLEVE） 盛装液化气体的盛装液化气体的容器容器一旦破裂，高压一旦破裂，高压蒸气迅速蒸气迅速喷出，容器内的压力急剧下降，喷出，容器内的压力急剧下降，致使致使液体处于过热状态，液体处于过热状态，并并迅速迅速气气化，体积急剧膨胀，化，体积急剧膨胀，造造成成容器容器爆炸爆炸。例如锅炉、例如锅炉、液化气的储罐、罐车等液化气的储罐、罐车等爆炸均会爆炸均会引发引发BLEVE，且，且喷出的液化气又可能急剧燃烧喷出的液化气又可能急剧燃烧引发开敞空引发开敞空间爆炸，间爆炸，危害危害极大极大。1.11 物

107、理物理爆炸爆炸的特性的特性l液体液体膨胀爆炸膨胀爆炸充满液体的容器，由于继续加入液体或由充满液体的容器，由于继续加入液体或由于温度升高引起液体膨胀引发容器破裂。工业生产中很少于温度升高引起液体膨胀引发容器破裂。工业生产中很少见，灾害也较轻。见，灾害也较轻。l气体膨胀爆炸气体膨胀爆炸充满气体的容器，由于继续加入气体或由充满气体的容器，由于继续加入气体或由于温度升高引起气体膨胀引发容器爆炸。例如气体储罐爆于温度升高引起气体膨胀引发容器爆炸。例如气体储罐爆炸，爆炸威力很大。炸，爆炸威力很大。高温物体与低温液体迅速混合引发的蒸气爆炸高温物体与低温液体迅速混合引发的蒸气爆炸当两种不同温当两种不同温度的液

108、体激烈混合，或细碎的热固体材料与很冷的液体迅速混度的液体激烈混合，或细碎的热固体材料与很冷的液体迅速混合时，就会发生物理蒸气爆炸。合时，就会发生物理蒸气爆炸。引起这种爆炸的引起这种爆炸的4 4种情形：种情形：低沸点液体进入高温系统；低沸点液体进入高温系统；冷热液体相混且温度已超过其中一种液体的沸点；冷热液体相混且温度已超过其中一种液体的沸点；分层液体中高沸点液体受热后将热量传给低沸点液体使之气化；分层液体中高沸点液体受热后将热量传给低沸点液体使之气化；封闭层下的液体受热气化。封闭层下的液体受热气化。在炼钢或炼锌工业中，当将熔化的金属倒进含有水分的容器内在炼钢或炼锌工业中，当将熔化的金属倒进含有

109、水分的容器内时、就发生过这样的爆炸。当液化天然气（其中有近时、就发生过这样的爆炸。当液化天然气（其中有近1010比甲比甲烷分子量高的碳氢化合物）溅到水上时，也会观察到物理蒸气烷分子量高的碳氢化合物）溅到水上时，也会观察到物理蒸气爆炸。在这种情况下，冷液体是液化天然气，而不是水。火山爆炸。在这种情况下，冷液体是液化天然气，而不是水。火山喷发产生的灾难性爆炸也属于物理爆炸。海水（或河水）与邻喷发产生的灾难性爆炸也属于物理爆炸。海水（或河水）与邻近的岩浆相混合，立即气化而发生爆炸。近的岩浆相混合，立即气化而发生爆炸。 1.11 物理物理爆炸爆炸的特性的特性l核核爆爆炸炸原原子子弹弹是是由由铀铀235

110、或或钚钚239的的重重核核裂裂变变制制成成的的，氢氢弹弹是是由由氕氕氘氘氚氚等等轻轻核核的的同同位位素素聚聚变变原原理理制制成成的的。核核武武器器或或核核装装置置在在几几微微秒秒的的瞬瞬间间释释放放出出大大量量能能量量的的过过程程核核反反应应释释放放的的能能量量能能使使反反应应区区介介质质温温度度升升高高到到数数千千万万K，压压强强增增到到几几亿亿MPa，成成为为高高温温高高压压等等离离子子体体，并并向向外外膨膨胀胀。加加热热并并压压缩缩周围空气使之急速膨胀，产生高压周围空气使之急速膨胀，产生高压冲击波冲击波。地面和空中核爆炸，。地面和空中核爆炸，还会在周围空气中形成火球，发出很强的还会在周围

111、空气中形成火球，发出很强的光辐射光辐射。核反应还产。核反应还产生各种射线和生各种射线和放射性放射性物质碎片；向外辐射的强脉冲射线与周围物质碎片；向外辐射的强脉冲射线与周围物质相互作用，造成电流的增长和消失过程，其结果又产生电物质相互作用，造成电流的增长和消失过程，其结果又产生电磁脉冲。产生磁脉冲。产生强冲击波、光辐射强冲击波、光辐射、早期核辐射早期核辐射、放射性沾染放射性沾染和和核电磁脉冲核电磁脉冲等杀伤破坏作用。等杀伤破坏作用。1.11 物理物理爆炸爆炸的特性的特性1.12 1.12 化学反应失控化学反应失控反应失控反应失控：受到某种干扰（例如催化剂太多、失去了足够的：受到某种干扰（例如催化

112、剂太多、失去了足够的冷却、不适当的搅拌等）的放热反应，会导致反应容器内的冷却、不适当的搅拌等）的放热反应，会导致反应容器内的温度超出正常的规定范围而异常升高，会使反应速度按指数温度超出正常的规定范围而异常升高，会使反应速度按指数规律而增长，导致压力迅速升高，引起爆炸事故。如果物料规律而增长，导致压力迅速升高，引起爆炸事故。如果物料是液体，并且该液体的温度高于瞬时挥发温度，则还会发生是液体，并且该液体的温度高于瞬时挥发温度，则还会发生BLEVE。a)蒸汽型，即超压完全由反应物的蒸汽压引起蒸汽型，即超压完全由反应物的蒸汽压引起,在失在失 控过程中随温度的升高而升高；控过程中随温度的升高而升高；b)

113、气体型，即超压完全由反应生成的不凝气导致；气体型，即超压完全由反应生成的不凝气导致；c)混合型，即超压由反应生成的气体及温升引起的混合型，即超压由反应生成的气体及温升引起的蒸汽压升高共同作用导致。蒸汽压升高共同作用导致。三类三类1.13 压力容器爆炸威力压力容器爆炸威力物理爆炸：物理爆炸：只由压力容器破裂引发的事故只由压力容器破裂引发的事故化学爆炸化学爆炸两类两类压力容器内部发生化学爆炸破裂引发的压力容器内部发生化学爆炸破裂引发的事故，计算方法与物理爆炸相同事故，计算方法与物理爆炸相同由于内部介质（如可燃）喷出后产生由于内部介质（如可燃）喷出后产生化学爆炸引发的事故，计算方法与开化学爆炸引发的

114、事故，计算方法与开敞空间气云爆炸相同；总危害应为物敞空间气云爆炸相同；总危害应为物理爆炸与气云爆炸两者的叠加。理爆炸与气云爆炸两者的叠加。物理爆炸的能量物理爆炸的能量物理爆炸如压力容器破裂时，气体膨胀所释放的能量不仅与气物理爆炸如压力容器破裂时，气体膨胀所释放的能量不仅与气体压力和容器的容积有关，且与介质在容器内的物性相态有关。体压力和容器的容积有关，且与介质在容器内的物性相态有关。 （1）压缩气体与水蒸气容器爆破能量）压缩气体与水蒸气容器爆破能量（2）液体的爆破能量）液体的爆破能量1.13 压力容器爆炸威力压力容器爆炸威力（3）液化气体与高温饱和水的爆破能量）液化气体与高温饱和水的爆破能量饱

115、和水锅炉的爆破能量饱和水锅炉的爆破能量（4 4）爆炸威力计算）爆炸威力计算1.13 压力容器爆炸威力压力容器爆炸威力1.14 爆炸事故的划分爆炸事故的划分1.14.11.14.1爆炸火灾危险场所划分三类八级爆炸火灾危险场所划分三类八级。 第一类是气体或蒸汽爆炸性混合物的场所，共分为三级第一类是气体或蒸汽爆炸性混合物的场所，共分为三级： Q1Q1级级场所，在正常情况下能形成爆炸性混合物场所；场所，在正常情况下能形成爆炸性混合物场所；Q2Q2级级场所，正常情况下不能形成，仅在不正常情况下才场所，正常情况下不能形成，仅在不正常情况下才能形成爆炸性混合物场所；能形成爆炸性混合物场所；Q3Q3级级场所，

116、在不正常情况下整个空间形成爆炸性混合物场所，在不正常情况下整个空间形成爆炸性混合物的可能性较小，爆炸后果较轻的场所。的可能性较小，爆炸后果较轻的场所。 第二类是粉尘或纤维爆炸性混合物的场所，共分为两级第二类是粉尘或纤维爆炸性混合物的场所，共分为两级：G1G1级级场所，正常情况下能形成爆炸性混合物（如镁粉、铝场所，正常情况下能形成爆炸性混合物（如镁粉、铝粉、煤粉等与空气的混合物）的场所；粉、煤粉等与空气的混合物）的场所；G2G2级级场所，正常情况下不能形成，仅在不正常情况下能形场所，正常情况下不能形成，仅在不正常情况下能形成爆炸性混合物的场所。成爆炸性混合物的场所。第三类是火灾危险场所，共分为三

117、级第三类是火灾危险场所，共分为三级 H H11级级场所，在生产过程中产生，使用、加工贮存或转运闪点场所，在生产过程中产生，使用、加工贮存或转运闪点高于场所环境温度的可燃物体，而它们的数量和配置能引起火高于场所环境温度的可燃物体，而它们的数量和配置能引起火灾危险的场所；灾危险的场所；H H22级级场所，在生产过程中出现的悬浮状、堆积可燃粉尘或可场所，在生产过程中出现的悬浮状、堆积可燃粉尘或可燃纤维，它们虽然不会形成爆炸性混合物，但在数量上与配置燃纤维，它们虽然不会形成爆炸性混合物，但在数量上与配置上能引起火灾危险的场所；上能引起火灾危险的场所；H H33级级场所，有固体可燃物质，在数量上和配置上

118、能引起火灾场所，有固体可燃物质，在数量上和配置上能引起火灾危险的场所。危险的场所。1.14 爆炸事故的划分爆炸事故的划分1.14.21.14.2按损失程度划分按损失程度划分凡符合下列条件之一，为特大事故凡符合下列条件之一，为特大事故：（1 1）一次事故造成死亡）一次事故造成死亡1010人及以上。人及以上。（2 2）一次事故直接经济损失）一次事故直接经济损失500500万元及以上。万元及以上。凡符合下列条件之一，为重大事故凡符合下列条件之一，为重大事故：（l l）一次事故造成死亡）一次事故造成死亡3939人。人。（2 2）一次事故造成重伤）一次事故造成重伤1010人及以上。人及以上。（3 3）一

119、次事故造成直接经济损失）一次事故造成直接经济损失100100万元及以上，万元及以上，500500万元以万元以下。下。1.14 爆炸事故的划分爆炸事故的划分凡符合下列条件之一，为一级事故凡符合下列条件之一，为一级事故：（1 1）一次事故造成重伤）一次事故造成重伤1919人。人。（2 2）一次事故造成死亡）一次事故造成死亡1212人。人。（3 3）一次事故直接经济损失在）一次事故直接经济损失在1010万元及以上，万元及以上，100100万元以下。万元以下。凡符合下列条件，为二级事故凡符合下列条件，为二级事故：一次事故直接经济损失在一次事故直接经济损失在1 1万元及以上，万元及以上，1010万元以下

120、。万元以下。凡符合下列条件，为三级事故凡符合下列条件，为三级事故：一次事故直接经济损失在一次事故直接经济损失在60006000元及以上，元及以上，l l万元以下。万元以下。凡符合下列条件，为四级事故凡符合下列条件，为四级事故：一次事故直接经济损失在一次事故直接经济损失在10001000元及以上，元及以上，60006000元以下。元以下。1.14 爆炸事故的划分爆炸事故的划分1.15 1.15 爆炸波破坏准则爆炸波破坏准则1.15.11.15.1爆炸波的结构和破坏机理爆炸波的结构和破坏机理理想点源自由场爆炸波结构理想点源自由场爆炸波结构(a)(a)为不同时刻爆炸场不同点的最大为不同时刻爆炸场不同

121、点的最大超压，超压，(b)(b)是静观察者所看到的压力是静观察者所看到的压力波形，即仪器所测量得到的波形。波形，即仪器所测量得到的波形。 为某一时刻观察者看到的最为某一时刻观察者看到的最大超压。大超压。爆炸波的两个性质爆炸波的两个性质冲击波超压冲击波超压正压区冲量正压区冲量I Is s 在（在（P P，I I）平面中，）平面中，可表示可表示三种不同的破坏体制，即三种不同的破坏体制，即冲量破冲量破坏区坏区、超压破坏区超压破坏区和和动态破坏区动态破坏区。临界破临界破坏冲量坏冲量值值临界破临界破坏超压坏超压值值冲量冲量破坏区破坏区爆炸波爆炸波正压区作用正压区作用时间时间小小于物体的特征响应时间于物体

122、的特征响应时间时时，施加于物体的冲量是最重要的破施加于物体的冲量是最重要的破坏指标，而最大超压不是很重要坏指标，而最大超压不是很重要的的，物体的最大破坏效应发生在物体的最大破坏效应发生在压力急剧下降之压力急剧下降之后后。超压超压破坏破坏区区爆炸波爆炸波正压区正压区作用时间作用时间大大于物体的特征响于物体的特征响应时间应时间时时，决定物体破坏变，决定物体破坏变形的是最大超压值形的是最大超压值，物体的物体的最大破坏效应发生在压力急最大破坏效应发生在压力急剧下降之前剧下降之前。1.15 1.15 爆炸波破坏准则爆炸波破坏准则1.15.21.15.2爆炸波破坏准则爆炸波破坏准则爆炸冲击波爆炸冲击波对目

123、标破坏对目标破坏作用通常用作用通常用峰值超压峰值超压、正压作用正压作用时间时间和和冲量冲量三个参数来度量三个参数来度量。相应的相应的破坏准则破坏准则有有超压准超压准则则、冲量准则冲量准则和和超压超压冲量冲量准则准则。 超压准则超压准则爆炸过程所造成的破坏是由于压力达到了建筑物、结构、爆炸过程所造成的破坏是由于压力达到了建筑物、结构、人员、动物等目标所能承受的极限而引起的，即只有爆炸人员、动物等目标所能承受的极限而引起的，即只有爆炸波的超压波的超压 达到某一临界值达到某一临界值 时，才会对目标造成一时，才会对目标造成一定程度的破坏或损伤。定程度的破坏或损伤。1.15 1.15 爆炸波破坏准则爆炸

124、波破坏准则爆炸超压对结构及人员的破坏程度爆炸超压对结构及人员的破坏程度到达结构或人体表面时的超压到达结构或人体表面时的超压p/kPa完全毁坏完全毁坏 严重毁坏严重毁坏 中等毁坏中等毁坏 轻度毁坏轻度毁坏 轻微毁坏轻微毁坏钢筋混凝钢筋混凝土建筑土建筑80100508030501030310多层砖建筑多层砖建筑20402030102051035少层砖建筑少层砖建筑35452535152571535木建筑物木建筑物203012208125835工业钢架工业钢架建筑物建筑物50803050203052035人员人员死亡死亡致命伤致命伤重伤骨折、重伤骨折、内出血内出血中伤内伤、中伤内伤、耳聋耳聋轻伤内伤

125、、轻伤内伤、耳鸣耳鸣40060010050100305020401.15 1.15 爆炸波破坏准则爆炸波破坏准则冲量冲量准则准则 某些爆炸中产生的超压并不很大，但依然造成了灾某些爆炸中产生的超压并不很大，但依然造成了灾难性破坏。为此，出于对超压准则的修正，提出了冲量难性破坏。为此，出于对超压准则的修正，提出了冲量破坏准则。即只有爆炸波的冲量破坏准则。即只有爆炸波的冲量t t+ +为正压区作用时间为正压区作用时间P(t)P(t)为为作用于目标的动态压力作用于目标的动态压力 只只有有当当正正压压作作用用时时间间小小于于目目标标自自振振周周期期的的1/41/4时时，冲冲量才对目标破坏起决定作用。量才

126、对目标破坏起决定作用。1.15 1.15 爆炸波破坏准则爆炸波破坏准则压力压力冲量冲量准则准则以目标性质、毁坏水平、爆炸波压力及爆炸波总冲量四个参以目标性质、毁坏水平、爆炸波压力及爆炸波总冲量四个参数作为特征值，数作为特征值，提出了提出了压力压力冲量破坏准则。它认为，爆炸冲量破坏准则。它认为，爆炸波对目标毁伤效应由超压和冲量共同决定，只有当两者同时波对目标毁伤效应由超压和冲量共同决定，只有当两者同时达到或超过某一临界值时，才能对目标造成一定程度的毁伤达到或超过某一临界值时，才能对目标造成一定程度的毁伤作用作用。目标（构件）受到爆炸载荷作用时，冲量值目标（构件）受到爆炸载荷作用时，冲量值和和特征

127、时间值特征时间值为为1.15 1.15 爆炸波破坏准则爆炸波破坏准则对于特定的目标（建筑物、构件、动物等）来说，对于特定的目标（建筑物、构件、动物等）来说， 和和 可视为可视为定值。例如，通过对大量爆破试验数据进行综合处理后，得定值。例如，通过对大量爆破试验数据进行综合处理后，得到砖木结构房屋的爆炸波破坏临街参数为到砖木结构房屋的爆炸波破坏临街参数为 ，。工程中常用可以用工程中常用可以用 来评价爆炸波的破坏威力，提出了可将破来评价爆炸波的破坏威力，提出了可将破坏效应（划分为破坏等级）、目标性质及爆炸源性质三者结坏效应（划分为破坏等级）、目标性质及爆炸源性质三者结合的破坏模型。砖木结构房屋的破坏

128、等级、合的破坏模型。砖木结构房屋的破坏等级、 值、破坏程度之值、破坏程度之间的关系间的关系见下见下表表， 1.15 1.15 爆炸波破坏准则爆炸波破坏准则砖木结构房屋破坏等级标准砖木结构房屋破坏等级标准破坏等级破坏等级DN, Pa2s破坏程度破坏程度1级级(基本无破坏基本无破坏)3.610107砖墙倒塌，钢筋混凝土屋顶塌下砖墙倒塌，钢筋混凝土屋顶塌下1.15 1.15 爆炸波破坏准则爆炸波破坏准则1.1.什么是燃烧？什么是爆炸？在工业实际中一般会发生哪几什么是燃烧？什么是爆炸？在工业实际中一般会发生哪几类燃烧或爆炸？类燃烧或爆炸？2.2.什么是化学计量比浓度与最危险浓度？它们有什么区别？什么是

129、化学计量比浓度与最危险浓度？它们有什么区别？3.3.什么是闪点？什么是燃点？什么是自燃点？它们对预防工什么是闪点？什么是燃点？什么是自燃点？它们对预防工业灾害有何作用？业灾害有何作用？4.4.什么是沸点和初馏点？各有何用途？什么是沸点和初馏点？各有何用途？5.5.什么是燃烧速度？什么是火焰速度？他们与哪些因素有关什么是燃烧速度？什么是火焰速度？他们与哪些因素有关？6.6.什么是理想爆源爆炸和非理想爆源，各有什么特点？开敞什么是理想爆源爆炸和非理想爆源，各有什么特点？开敞空间气体与粉尘爆炸属于哪类爆炸？空间气体与粉尘爆炸属于哪类爆炸？7.7.气体燃烧爆炸模式有哪些？爆燃与爆轰有哪些主要联系与气体

130、燃烧爆炸模式有哪些？爆燃与爆轰有哪些主要联系与区别？区别？8.8.可燃气体或粉尘发生爆炸要满足哪几个基本条件？可燃气体或粉尘发生爆炸要满足哪几个基本条件？9.9.表征气体爆炸特征的参数主要有哪几个？表征气体爆炸特征的参数主要有哪几个？10.10.影响可燃气体或粉尘爆炸威力的因素有哪些？影响可燃气体或粉尘爆炸威力的因素有哪些？ 思思 考考 题题11.11.爆炸极限的含义是什么？什么是爆炸上限、下限？爆炸极限爆炸极限的含义是什么？什么是爆炸上限、下限？爆炸极限如何估算？如何估算？12.12.爆炸极限主要与哪些因素有关？你从数据手册中查到的爆炸爆炸极限主要与哪些因素有关？你从数据手册中查到的爆炸极限

131、精确度如何？极限精确度如何？13.13.什么是含氧量安全限值？如何估算？什么是含氧量安全限值？如何估算？14.14.什么是最大试验安全间隙？有何用途？什么是最大试验安全间隙？有何用途？15.15.除空气、氧气外，还有除空气、氧气外，还有哪哪些物质也具有助燃性质。些物质也具有助燃性质。16.16.衡量密闭空间内可燃气体爆炸强度的指标有哪些？其影响因衡量密闭空间内可燃气体爆炸强度的指标有哪些？其影响因素有哪些？影响规律如何？素有哪些？影响规律如何？17.17.立方根定律的适用条件是什么？立方根定律的适用条件是什么？18.18.影响可燃气云爆炸强度，主要有哪些因素？影响可燃气云爆炸强度，主要有哪些因

132、素？19.19.开敞空间气云爆炸强度的预测难点是什么？开敞空间气云爆炸强度的预测难点是什么？20.20.什么是什么是TNTTNT当量模型？其基本思路是什么？在实际中如何使当量模型？其基本思路是什么？在实际中如何使用？用？21.21.什么是多能模型？其基本思路是什么？在实际中如何使用？什么是多能模型？其基本思路是什么？在实际中如何使用？ 思思 考考 题题22.22.什么是比例缩放方法？其基本思路是什么？在实际中如何使用什么是比例缩放方法？其基本思路是什么？在实际中如何使用？23.23.气云爆炸的火球热辐射危害如何估算？气云爆炸的火球热辐射危害如何估算？24.24.什么是粉尘？工业中会发生爆炸的粉

133、尘有哪几类？什么是粉尘？工业中会发生爆炸的粉尘有哪几类？ 25.25.影响粉尘爆炸极限的主要因素有哪些影响粉尘爆炸极限的主要因素有哪些? ?为什么说过于关注粉尘为什么说过于关注粉尘爆炸极限没有实际意义？爆炸极限没有实际意义？26.26.粉尘爆炸的主要特点有哪些？与气体爆炸的相同点和不同点是粉尘爆炸的主要特点有哪些？与气体爆炸的相同点和不同点是什么？什么？27.27.影响粉尘爆炸压力、爆炸压力上升速率、爆炸指数的主要因素影响粉尘爆炸压力、爆炸压力上升速率、爆炸指数的主要因素有哪些？影响规律如何？有哪些？影响规律如何？28.28.使用立方根定律的条件是什么？使用立方根定律的条件是什么？29.29.

134、什么是物理蒸气爆炸？有几种情况？危害如何？什么是物理蒸气爆炸？有几种情况？危害如何？30.30.什么是化学反应失控？危害如何什么是化学反应失控？危害如何? ?31.31.压力容器爆炸有几种情况？爆炸威力如何计算？压力容器爆炸有几种情况？爆炸威力如何计算？32.32.爆炸火灾危险场所是如何分类和分级的？爆炸火灾危险场所是如何分类和分级的？33.33.工程中常用的爆炸工程中常用的爆炸破坏准则有哪些？各适用于什么情况？破坏准则有哪些？各适用于什么情况？思思 考考 题题1.1.试估算丙烷在空气中的爆炸极限及最小氧含量。试估算丙烷在空气中的爆炸极限及最小氧含量。2.2.试估算苯在空气中的爆炸极限及最小氧

135、含量。试估算苯在空气中的爆炸极限及最小氧含量。3.3.试估算氢气在空气中的爆炸极限及最小氧含量。试估算氢气在空气中的爆炸极限及最小氧含量。4.4.某燃料的化学计量浓度为某燃料的化学计量浓度为8%8%，试估算其在空气中爆炸极限及，试估算其在空气中爆炸极限及最小氧含量。最小氧含量。5.5.某燃料的闪点为某燃料的闪点为4545，试估算其在空气中爆炸极限及最小氧，试估算其在空气中爆炸极限及最小氧含量。含量。6.6.某混合气体摩尔组成为甲烷某混合气体摩尔组成为甲烷6060，丙烷，丙烷2424，丁烷，丁烷1616，试，试计算其在空气中爆炸极限及最小氧含量。计算其在空气中爆炸极限及最小氧含量。7.7.某混合

136、气体摩尔组成为甲烷某混合气体摩尔组成为甲烷9595，乙烷，乙烷3 3，丙烷，丙烷1 1，氮气，氮气1 1，试计算其爆炸极限及最小氧含量。，试计算其爆炸极限及最小氧含量。8.8.某混合物的摩尔组成为某混合物的摩尔组成为5555COCO，2222CHCH4 4，3 3H H2 2，2020N N2 2，试，试计算其在空气中爆炸极限及最小氧含量。计算其在空气中爆炸极限及最小氧含量。9.9.某混合气体摩尔组成为甲烷某混合气体摩尔组成为甲烷5555，丙烷，丙烷2020，丁烷，丁烷1616，丁，丁烯烯3%3%，氢气，氢气6%6%，试计算其在空气中爆炸极限及最小氧含量。，试计算其在空气中爆炸极限及最小氧含量

137、。习习 题题在一容积为在一容积为4dm34dm3的密闭球形容器内发生了常压下甲烷的密闭球形容器内发生了常压下甲烷- -空气混合空气混合物爆炸，测得最大爆炸压力为物爆炸，测得最大爆炸压力为0.76MPa0.76MPa，升压速率为，升压速率为5 5 MPaMPa/s/s。如。如果同样的甲烷果同样的甲烷- -空气混合物爆炸发生在空气混合物爆炸发生在1m31m3的密闭球形容器内，且的密闭球形容器内，且初始压力为初始压力为0.2MPa0.2MPa，试计算爆炸压力和压力上升速率。，试计算爆炸压力和压力上升速率。在一长在一长1m1m、直径、直径0.4m0.4m的密闭圆筒形容器内发生了常压下氢气的密闭圆筒形容器内发生了常压下氢气- -空空气混合物爆炸，测得最大爆炸压力为气混合物爆炸，测得最大爆炸压力为0.72MPa0.72MPa，升压速率为，升压速率为55 55 MPaMPa/s/s。如果该爆炸发生在长。如果该爆炸发生在长3m3m、直径、直径1m1m的密闭圆筒形容器内，的密闭圆筒形容器内，试计算爆炸压力和压力上升速率；如果初始压力变为试计算爆炸压力和压力上升速率；如果初始压力变为0.2MPa0.2MPa，试，试计算爆炸压力和压力上升速率。计算爆炸压力和压力上升速率。习习 题题