爆炸與防爆：爆炸極限的計算（4）
發布時間：2010-01-14 共1頁
1 根據化學理論體積分數近似計算
爆炸氣體完全燃燒時，其化學理論體積分數可用來確定鏈烷烴類的爆炸下限，公式如下：
L下≈0.55c0
式中 0.55——常數；
c0——爆炸氣體完全燃燒時化學理論體積分數。若空氣中氧體積分數按20.9%計，c0可用下式確定
c0=20.9/（0.209+n0）
式中 n0——可燃氣體完全燃燒時所需氧分子數。
如甲烷燃燒時，其反應式為
CH4+2O2→CO2+2H2O
此時n0=2
則L下=0.55×20.9/（0.209+2）=5.2由此得甲烷爆炸下限計算值比實驗值5%相差不超過10%。
2 對于兩種或多種可燃氣體或可燃蒸氣混合物爆炸極限的計算
目前，比較認可的計算方法有兩種：
2.1 萊·夏特爾定律
對于兩種或多種可燃蒸氣混合物，如果已知每種可燃氣的爆炸極限，那么根據萊·夏特爾定律，可以算出與空氣相混合的氣體的爆炸極限。用Pn表示一種可燃氣在混合物中的體積分數，則：
LEL=（P1+P2+P3）/（P1/LEL1+P2/LEL2+P3/LEL3） （V%）
混合可燃氣爆炸上限：
UEL=（P1+P2+P3）/（P1/UEL1+P2/UEL2+P3/UEL3） （V%）
此定律一直被證明是有效的。
2.2 理·查特里公式
理·查特里認為，復雜組成的可燃氣體或蒸氣混合的爆炸極限，可根據各組分已知的爆炸極限按下式求之。該式適用于各組分間不反應、燃燒時無催化作用的可燃氣體混合物。
Lm=100/（V1/L1+V2/L2+……+Vn/Ln）
式中Lm——混合氣體爆炸極限，%；
L1、L2、L3——混合氣體中各組分的爆炸極限，%；
V1、V2、V3——各組分在混合氣體中的體積分數，%。
例如：一天然氣組成如下：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 可燃粉塵
許多工業可燃粉塵的爆炸下限在20-60g/m3之間，爆炸上限在2-6kg/m3之間。
碳氫化合物一類粉塵如能完全氣化燃盡，則爆炸下限可由布爾格斯-維勒關系式計算：
c×Q=k
式中c——爆炸下限濃度；
Q——該物質每靡爾的燃燒熱或每克的燃燒熱；
k——常數。
爆炸氣體完全燃燒時，其化學理論體積分數可用來確定鏈烷烴類的爆炸下限，公式如下：
L下≈0.55c0
式中 0.55——常數；
c0——爆炸氣體完全燃燒時化學理論體積分數。若空氣中氧體積分數按20.9%計，c0可用下式確定
c0=20.9/（0.209+n0）
式中 n0——可燃氣體完全燃燒時所需氧分子數。
如甲烷燃燒時，其反應式為
CH4+2O2→CO2+2H2O
此時n0=2
則L下=0.55×20.9/（0.209+2）=5.2由此得甲烷爆炸下限計算值比實驗值5%相差不超過10%。
2 對于兩種或多種可燃氣體或可燃蒸氣混合物爆炸極限的計算
目前，比較認可的計算方法有兩種：
2.1 萊·夏特爾定律
對于兩種或多種可燃蒸氣混合物，如果已知每種可燃氣的爆炸極限，那么根據萊·夏特爾定律，可以算出與空氣相混合的氣體的爆炸極限。用Pn表示一種可燃氣在混合物中的體積分數，則：
LEL=（P1+P2+P3）/（P1/LEL1+P2/LEL2+P3/LEL3） （V%）
混合可燃氣爆炸上限：
UEL=（P1+P2+P3）/（P1/UEL1+P2/UEL2+P3/UEL3） （V%）
此定律一直被證明是有效的。
2.2 理·查特里公式
理·查特里認為，復雜組成的可燃氣體或蒸氣混合的爆炸極限，可根據各組分已知的爆炸極限按下式求之。該式適用于各組分間不反應、燃燒時無催化作用的可燃氣體混合物。
Lm=100/（V1/L1+V2/L2+……+Vn/Ln）
式中Lm——混合氣體爆炸極限，%；
L1、L2、L3——混合氣體中各組分的爆炸極限，%；
V1、V2、V3——各組分在混合氣體中的體積分數，%。
例如：一天然氣組成如下：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 可燃粉塵
許多工業可燃粉塵的爆炸下限在20-60g/m3之間，爆炸上限在2-6kg/m3之間。
碳氫化合物一類粉塵如能完全氣化燃盡，則爆炸下限可由布爾格斯-維勒關系式計算：
c×Q=k
式中c——爆炸下限濃度；
Q——該物質每靡爾的燃燒熱或每克的燃燒熱；
k——常數。
