安全評估師考試輔導:爆炸極限的計算方法

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1 根據(jù)化學理論體積分數(shù)近似計算
    爆炸氣體完全燃燒時,其化學理論體積分數(shù)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(shù);
    c0——爆炸氣體完全燃燒時化學理論體積分數(shù)。若空氣中氧體積分數(shù)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(shù)。
    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(jù)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(shù),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(jù)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(shù),%。
    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(yè)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(guān)系式計算:
    c×Q=k
    式中c——爆炸下限濃度;
    Q——該物質(zhì)每靡爾的燃燒熱或每克的燃燒熱;
    k——常數(shù)。