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爆炸與防爆:影響爆炸極限的因素(3)

發(fā)布時(shí)間:2010-01-14 共1頁

  1 可燃?xì)怏w
  1.1 混合系的組分不同,爆炸極限也不同。
  1.2 同一混合系,由于初始溫度、系統(tǒng)壓力、惰性介質(zhì)含量、混合系存在空間及器壁材質(zhì)以及點(diǎn)火能量的大小等都能使爆炸極限發(fā)生變化。
  a.溫度影響
  因?yàn)榛瘜W(xué)反應(yīng)與溫度有很大的關(guān)系,所以,爆炸極限數(shù)據(jù)必定與混合物規(guī)定的初始溫度有關(guān)。初始溫度越高,引起的反應(yīng)越容易傳播。一般規(guī)律是,混合系原始溫度升高,則爆炸極限范圍增大即下限降低,上限增高。但是,目前,還沒有大量的系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。因?yàn)橄到y(tǒng)溫度升高,分子內(nèi)能增加,使原來不燃的混合物成為可燃、可爆系統(tǒng)。
  b.壓力影響
  系統(tǒng)壓力增高,爆炸極限范圍也擴(kuò)大,明顯體現(xiàn)在爆炸上限的提高。這是由于壓力升高,使分子間的距離更為接近,碰撞幾率增高,使燃燒反應(yīng)更容易進(jìn)行,爆炸極限范圍擴(kuò)大,特別是爆炸上限明顯提高。壓力減小,則爆炸極限范圍縮小,當(dāng)壓力降至一定值時(shí),其上限與下限重合,此時(shí)的壓力稱為為混合系的臨界壓力,低于臨界壓力,系統(tǒng)不爆炸。
  c.惰性氣體含量影響
  混合系中惰性氣體量增加,爆炸極限范圍縮小,惰性氣體濃度提高到某一數(shù)值時(shí),混合系就不能爆炸。
  惰性氣體種類不同,對(duì)爆炸極限的影響也不同。以汽油為例,其爆炸極限范圍按氮?dú)狻⑷紵龔U氣、二氧化碳、氟利昂21、氟利昂12、氟利昂11順序依次縮小。
  d.容器、管徑影響
  容器、管子直徑越小,則爆炸范圍越小,當(dāng)管徑小到一定程度時(shí),單位體積火焰所對(duì)應(yīng)的固體冷卻表面散發(fā)出的熱量就會(huì)大于產(chǎn)生的熱量,火焰便會(huì)中斷熄滅。火焰不能傳播的最大管徑稱為臨界直徑。
  容器材料也有很大影響,如氫和氟在玻璃器皿中混合,即使在液態(tài)空氣溫度下,置于黑暗處仍可發(fā)生爆炸,而在銀器中,在一般溫度下才能發(fā)生爆炸反應(yīng)。
  e.點(diǎn)火強(qiáng)度影響
  點(diǎn)火能的強(qiáng)度高,燃燒自發(fā)傳播的濃度范圍也就越寬。尤其是爆炸上限向可燃?xì)夂枯^高的方向移動(dòng)。如甲烷在100V電壓、1A電流火花作用下,無論何種混合比例情況均不爆炸;若電流增加到2A,其爆炸極限為5.9%-13.6%;電流上繁榮昌盛到3A時(shí),其爆炸極限為5.85%-14.8%。
  f.干濕度影響
  通常可燃?xì)馀c空氣混合物的相對(duì)濕度對(duì)于爆炸寬度影響雖小,但在極度干燥時(shí),爆炸范圍寬度為最大。
  g.熱表面、接觸時(shí)間的影響
  熱表面的面積大,點(diǎn)火源與混合物的接觸時(shí)間長等都會(huì)使爆炸極限擴(kuò)大。
  h.除此之外,混合系統(tǒng)接觸的封閉外殼的材質(zhì)、機(jī)械雜質(zhì)、光照、表面活性物質(zhì)等都可能影響到爆炸極限范圍。
  i.可燃?xì)怏w的爆炸上限和氧與氮在空氣中的比例幾乎無關(guān)。因?yàn)檠鹾偷谋葻嵯嘟紵裏醾鬟f到這兩種氣體都會(huì)導(dǎo)致相同的燃燒溫度,所以,混俁氣體一旦被點(diǎn)燃,過剩的氧是否被氮所取代,無關(guān)緊要。
  j.在生產(chǎn)實(shí)踐中,爆炸上限與空氣中的氧含量有很大的關(guān)系。這是由于可燃?xì)饣蚩扇颊魵膺^剩,也就是氧氣不足所致
  2 可燃蒸氣
  a.可燃蒸氣的爆炸極限是由可燃液體產(chǎn)生的蒸氣濃度決定的。對(duì)于可燃液體而言,爆炸下限對(duì)應(yīng)的閃點(diǎn)溫度又可以稱為爆炸下限溫度,爆炸上限濃度對(duì)應(yīng)的液體溫度又可以稱為爆炸上限溫度。
  b.可燃蒸氣的爆炸上限和氧與氮在空氣中的比例幾乎無關(guān)。原因與上述2.1.2i一樣。
  c.爆炸上限與空氣中的氧含量有很大的關(guān)系。原因也是由于氧氣不足致使可燃?xì)饣蚩扇颊魵膺^剩。
  3 可燃粉塵
  3.1 可燃粉塵爆炸機(jī)理
  粉塵爆炸是因其粒子表面氧化而發(fā)生的。其爆炸過程如下:
  粒子表面接受熱能時(shí),表面溫度上升;粒子表面的分子產(chǎn)生熱分解或干餾作用成為氣體排放在粒子周圍;該氣體同空氣混合成為爆炸性混合氣體,發(fā)火產(chǎn)生火焰;這種火焰產(chǎn)生的熱,進(jìn)一步促進(jìn)粉末的分解不斷成為氣相,放出可燃?xì)怏w與空氣混合而發(fā)火、傳播。
  3.2 粉塵爆炸極限受以下因素影響
  (1)粒度 粉塵爆炸下限受粒度的影響很大,粒度越高(粒徑越小)爆炸下限越低。
  (2)水分 含塵空氣有水分存在時(shí),爆炸下限提高,甚至失去爆炸性。欲使產(chǎn)品成為不爆炸的混合物,至少使其含50%的水。
  (3)氧的濃度 粉塵與氣體的混合物中,氧氣濃度增加將導(dǎo)致爆炸下限降低。
  (4)點(diǎn)燃源 粉塵爆炸下限受點(diǎn)燃源溫度、表面狀態(tài)的影響。溫度高、表面積大的點(diǎn)燃源,可使粉塵爆炸下限降低。
  4 對(duì)爆炸極限的正確認(rèn)識(shí)
  以上敘述表明,決不可把爆炸特性值看作是物理常數(shù)。而在實(shí)際工作中,卻有很多人把其當(dāng)作一個(gè)常數(shù),這對(duì)處理實(shí)際工作中遇到的特殊情況有很大的危害。這些值與測定時(shí)所采用的方法有很大的關(guān)系。正因如此,同一種氣體,其爆炸極限數(shù)值在國內(nèi)、國外權(quán)威部門發(fā)布的數(shù)據(jù)也是有所不同。
  但是,這些數(shù)值由于本身差別并不大,而在進(jìn)行氣體監(jiān)測報(bào)警時(shí),更是取其爆炸下限的10%進(jìn)行報(bào)警,因此,差別就更加微小,一般情況下不影響正常使用,但是,作為一個(gè)管理者而言,應(yīng)該知道這個(gè)數(shù)值的來源,并根據(jù)自己的實(shí)際情況予以科學(xué)掌握使用,特別是在特殊情況下,比如熱表面的面積大、點(diǎn)火源與混合物的接觸時(shí)間長的情況下,就應(yīng)該充分考慮到爆炸極限的擴(kuò)大。如果一成不變,死搬教條,就易引發(fā)事故,影響生產(chǎn)的正常運(yùn)行。

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