物質(zhì)爆炸濃度極限
二、物質(zhì)爆炸濃度極限
(一)爆炸極限的基本理論及其影響因素
爆炸極限是表征可燃氣體、蒸汽和可燃粉塵危險性的主要示性數(shù)。當(dāng)可燃性氣體、蒸氣或可燃粉塵與空氣(或氧)在一定濃度范圍內(nèi)均勻混合，遇到火源發(fā)生爆炸的濃度范圍稱為爆炸濃度極限，簡稱爆炸極限。
將這一濃度范圍的混合氣體(或粉塵)稱作爆炸性混合氣體(或粉塵)。可燃性氣體、蒸氣的爆炸極限一般用可燃氣體或蒸氣在混合氣體中的所占體積分數(shù)來表示；可燃粉塵的爆炸極限是以在混合物中的質(zhì)量濃度(g／m3)來表示。
可燃性氣體的體積分數(shù)及質(zhì)量濃度比在20℃時的換算公式如下：
式中L——體積分數(shù)，
Y——質(zhì)量濃度，g／m3。
M——可燃性氣體或蒸氣的相對分子質(zhì)量；
22.4——標準狀態(tài)下(0℃，l atm) l mol物質(zhì)氣化時的體積。
例如，某空氣中甲烷氣體的體積濃度是10%，則換算為質(zhì)量濃度為：
Y = L×M/2.4 = 10×16/2.4 = 66.67 g／m3
把能夠爆炸的最低濃度稱作爆炸下限；能發(fā)生爆炸的濃度稱作爆炸上限。用爆炸上限與下限濃度之差與爆炸下限濃度之比值表示其危險度H，即：
H = (L上—L下)/ L下或H = (Y上—Y下)/ Y下(2—3)
例如，甲烷氣體的危險度為：
H 甲烷= (L甲烷上—L甲烷下)/ L甲烷下=（15－4.9）/4.9 = 2.06
乙炔氣體的危險度為：
H 乙炔= (L乙炔上—L乙炔下)/ L乙炔下=（80－2.55）/2.55 = 30.37
一般情況下，H值越大，表示可燃性混合物的爆炸極限范圍越寬，其爆炸危險性越大。
可燃性氣體、蒸氣或粉塵在爆炸極限范圍內(nèi)，遇到熱源(明火或溫度)，火焰瞬間傳播于整個混合氣體(或混合粉塵)空間化學(xué)反應(yīng)速度極快，同時釋放大量的熱，生成很多氣體，氣體受熱膨脹，形成很高的溫度和很大的壓力，具有很強的破壞力。
可燃性氣體、蒸氣或粉塵爆炸極限的概念可以用熱爆炸理論來解釋。當(dāng)可燃性氣體、蒸氣或粉塵的濃度小于爆炸下，由于在混合物中含有過量的空氣，過量空氣的冷卻作用及可燃物濃度的不足，導(dǎo)致系統(tǒng)得熱小于失熱，反應(yīng)不能延續(xù)下去；同樣，當(dāng)可燃性氣體(或粉塵)的濃度大于爆炸上，則會有過量的可燃物，過量的可燃物不僅因缺氧而不能參與反應(yīng)、放出熱量，反而起冷卻作用，阻止了火焰的蔓延。當(dāng)然，也還有爆炸上限達100％的可燃氣體和蒸氣(如環(huán)氧乙烷、硝化甘油等)，可燃性粉塵(如火炸藥粉塵)。這類物質(zhì)在分解時會自身供氧，使反應(yīng)持續(xù)進行下去。隨著氣體壓力和溫度的升高，越容易引起分解爆炸。
爆炸極限值不是一個物理常數(shù)，它是隨實驗條件的變化而變化，在判斷某工藝條件下的爆炸危險性時，需根據(jù)危險物品所處的條件來考慮其爆炸極限，如在火藥、起爆藥、炸藥烘干工房內(nèi)可燃蒸氣的爆炸極限與其他工房在正常溫度下的極限是不一樣的，在受壓容器和在正常壓力下的爆炸極限亦有所不同；其他因素如點火源的能量，容器的形狀、大小，火焰的傳播方向，惰性氣體與雜質(zhì)的含量等均對爆炸極限有影響。
二、物質(zhì)爆炸濃度極限
(一)爆炸極限的基本理論及其影響因素
爆炸極限是表征可燃氣體、蒸汽和可燃粉塵危險性的主要示性數(shù)。當(dāng)可燃性氣體、蒸氣或可燃粉塵與空氣(或氧)在一定濃度范圍內(nèi)均勻混合，遇到火源發(fā)生爆炸的濃度范圍稱為爆炸濃度極限，簡稱爆炸極限。
將這一濃度范圍的混合氣體(或粉塵)稱作爆炸性混合氣體(或粉塵)。可燃性氣體、蒸氣的爆炸極限一般用可燃氣體或蒸氣在混合氣體中的所占體積分數(shù)來表示；可燃粉塵的爆炸極限是以在混合物中的質(zhì)量濃度(g／m3)來表示。
可燃性氣體的體積分數(shù)及質(zhì)量濃度比在20℃時的換算公式如下：
式中L——體積分數(shù)，
Y——質(zhì)量濃度，g／m3。
M——可燃性氣體或蒸氣的相對分子質(zhì)量；
22.4——標準狀態(tài)下(0℃，l atm) l mol物質(zhì)氣化時的體積。
例如，某空氣中甲烷氣體的體積濃度是10%，則換算為質(zhì)量濃度為：
Y = L×M/2.4 = 10×16/2.4 = 66.67 g／m3
把能夠爆炸的最低濃度稱作爆炸下限；能發(fā)生爆炸的濃度稱作爆炸上限。用爆炸上限與下限濃度之差與爆炸下限濃度之比值表示其危險度H，即：
H = (L上—L下)/ L下或H = (Y上—Y下)/ Y下(2—3)
例如，甲烷氣體的危險度為：
H 甲烷= (L甲烷上—L甲烷下)/ L甲烷下=（15－4.9）/4.9 = 2.06
乙炔氣體的危險度為：
H 乙炔= (L乙炔上—L乙炔下)/ L乙炔下=（80－2.55）/2.55 = 30.37
一般情況下，H值越大，表示可燃性混合物的爆炸極限范圍越寬，其爆炸危險性越大。
可燃性氣體、蒸氣或粉塵在爆炸極限范圍內(nèi)，遇到熱源(明火或溫度)，火焰瞬間傳播于整個混合氣體(或混合粉塵)空間化學(xué)反應(yīng)速度極快，同時釋放大量的熱，生成很多氣體，氣體受熱膨脹，形成很高的溫度和很大的壓力，具有很強的破壞力。
可燃性氣體、蒸氣或粉塵爆炸極限的概念可以用熱爆炸理論來解釋。當(dāng)可燃性氣體、蒸氣或粉塵的濃度小于爆炸下，由于在混合物中含有過量的空氣，過量空氣的冷卻作用及可燃物濃度的不足，導(dǎo)致系統(tǒng)得熱小于失熱，反應(yīng)不能延續(xù)下去；同樣，當(dāng)可燃性氣體(或粉塵)的濃度大于爆炸上，則會有過量的可燃物，過量的可燃物不僅因缺氧而不能參與反應(yīng)、放出熱量，反而起冷卻作用，阻止了火焰的蔓延。當(dāng)然，也還有爆炸上限達100％的可燃氣體和蒸氣(如環(huán)氧乙烷、硝化甘油等)，可燃性粉塵(如火炸藥粉塵)。這類物質(zhì)在分解時會自身供氧，使反應(yīng)持續(xù)進行下去。隨著氣體壓力和溫度的升高，越容易引起分解爆炸。
爆炸極限值不是一個物理常數(shù)，它是隨實驗條件的變化而變化，在判斷某工藝條件下的爆炸危險性時，需根據(jù)危險物品所處的條件來考慮其爆炸極限，如在火藥、起爆藥、炸藥烘干工房內(nèi)可燃蒸氣的爆炸極限與其他工房在正常溫度下的極限是不一樣的，在受壓容器和在正常壓力下的爆炸極限亦有所不同；其他因素如點火源的能量，容器的形狀、大小，火焰的傳播方向，惰性氣體與雜質(zhì)的含量等均對爆炸極限有影響。