防火防爆;第二章 防爆基础原理;;;;;单一气体分解爆炸和其他混合气体爆炸情况一样，根据火焰传播速度不同有燃烧和爆炸两种状态。在燃烧的情况下，可由分解热导致分解的气体膨胀而产生爆炸压力。此时初压对爆炸压力有很大影响。环氯乙烷在125℃下，当初压由9.8×l04Pa（即1kgf／cm2）增至1.18×l06Pa（即12kgf／cm2）时，最大爆炸压力pm和初压p1之比，由2倍增至5.6倍以上。 乙炔分解爆炸产生的热量是 226kJ／mol，假定没有热损失，火焰温度可达3100℃。在容积 l.2L 的容器中，测定出乙炔分解爆炸产生的压???是初压的 11倍。 达到最高压力的时间，初压为 1.96×l05Pa（即2kgf／cm2）时，时间是0.18s；初压为 9.8×l05Pa（即10kgf／cm2）时，时间是0.03s。;;四、爆炸性混合物爆炸 如果可燃性气体或蒸气预先按特殊的比例与空气均匀混合，然后点燃、则因比较缓慢的气体扩散过程已经在燃烧以前完成，燃烧的速度即取决于化学反应速度。在这样的条件下，气体的燃烧就非常有可能达到爆炸的程度。这种气体或蒸气与空气的混合物，称为爆炸性混合物。 在一般的燃烧中，可燃气体或蒸气与助燃气体的混合是在燃烧过程中逐渐形成的，这时燃烧的速度取决于扩散的速度，作用比较缓慢，所进行的燃烧是扩散燃烧。若令可燃气体或蒸气预先与空气混合并达到适当的比例，燃烧的速度就不再取决于气体或蒸气扩散的速度，而取决于化学反应的速度，后者速度比前者速度大得多，这就成为爆炸。所以可燃性混合物的爆炸和可燃性气体的燃烧之不同点就在于爆炸是在瞬间完成的化学反应。;1燃爆特性 粉尘与空气(或氧气)组成的混合物均属此类。例如,一氧化碳与空气混合的爆炸反应: 2CO+02+3.76N2===2C02+3.76N2+Q 这类爆炸其实就是在火源作用下的一种瞬间燃烧反应。 通常称可燃性混合物为有爆炸危险的物质,它们只是在适当的条件下才变为危险的物质。这些条件包括可燃物质的含量、氧化剂含量以及点火源的能量等。可燃性混合物的爆炸危险性较低,但较普遍,工业生产里遇到的主要是这类爆炸事故。因此,下面将着重讨论可燃性混合物的危险性及其安全措施。;2.爆炸极限 可燃气体、可燃蒸气或可燃粉尘与空气构成的混合物,并不是在任何混合比例之下都有着火和爆炸的危险,而必须是在一定的比例范围内混合才能发生燃爆。混合的比例不同,其爆炸的危险程度亦不相同。例如,由一氧化碳与空气构成的混合物在火源作用下的燃爆实验情况见下表。;;;;;从机理上来说，爆炸性混合物与火源接触，便有原子或自由基生成而成为连锁反应的作用中心。爆炸混合物在一点上着火后，热以及连锁载体都向外传播，促使邻近的一层爆炸混合物起化学反应，然后这一层又成为热和连锁载体的源泉，而引起另一层爆炸混含物的反应。火焰以一层层同心圆球面的形式向各方面蔓延。火焰的速度在距离着火地点 0.5～lm 处是固定的，为每秒若干米或者还要小一些，但以后即逐渐加速，可达每秒数百米（爆炸）以至数千米（爆轰）。若在火焰扩散的路程上有遮挡物，则由于气体温度的上升，以及由此引起的压力的飞速增加，可造成极大的破坏作用。;;;;;;;;;;;;;;;;;;;通常在敞开系统中处理可以燃烧的液体而温度不高于闪点时被认为是安全的。一般都没有认识到，温度远低于其闪点的可以燃烧的液体雾滴，会完全像油气同空气混合物一样发生爆炸。通过充分的燃烧试验，其结果足以说明当可燃液体的雾滴温度远低于闪点时，可以传播火焰。 （3）雾滴燃烧特点 一般可燃液体的燃烧速度取决于蒸气压力，但是，大量的研究表，粒子的燃烧速度不是取决于蒸气压力，相反，几乎完全取决于以下因素。 ① 使微滴达到其沸点和液体蒸发所需要的热量。因此，在沸点下的蒸发热，而不是液体的蒸气压力，在雾滴爆炸中其有重要意义。辛普生对单独粒子燃烧所做的工作同样地指出，在蒸气着火之前有相当大的汽化反应。;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;图2-4 氢,一氧化碳,二氧化碳混合气体爆炸极限;图2-5 三成分系混合气组成三角坐标;;;;;;;;;;;;;;;;;;从一氧化碳燃烧反应式 2CO＋O2＝2CO2 能够准确的看出，0.2 mol 一氧化碳燃烧时，生成0.2mol二氧化碳，消耗0.l mol氧。1 mol混合物中，原有0.168 mo1氧，燃烧后应剩下0.168-0.1＝0.068 mol氧，氮的数量不发生明显的变化，则燃烧产物的组成是： 二氧化碳 0.2 mol; 氧 0.068 mol; 氮 0.632 mol。 假定爆炸温度为2 400 K，由表2-9查得二氧化碳、氧和氮的摩尔内能分别为105 507 36 J／mol、63 220.68 J／mol和 59 452.56 J／mol，则燃烧产物的内能为： 说明爆炸温度高于2 400 K，于是再假定爆炸温度为 260O K，则内能之和应为： ;;;;;;;;;;;;;影响炸药的敏感度的因素很多，主要有以下几种。①化学结构。一般的规律是：炸药分子中爆炸基团越活泼，数目趣多，其感度越大。 如 －O－NO2、==N－NO2、－NO2 的稳定性顺序为：－NO2 ==N－NO2－O－NO2，所以炸药感度就表现为:硝酸酯＞硝胺＞硝基化合物。 ②物态。这是指炸药所处的“相”状态。同一炸药在熔融状态的感度普遍要比固态高得多，是因为炸药从固相转变为液相时要吸收熔化潜热，它的内能较高，另外在液态时具有较高的蒸气压，所以很小的外界能量即可激发炸药爆炸，因此在操作的流程中应格外的注意安全。 ③温度。它能全面地影响炸药的感度，随着温度的升高，炸药的各种感度指标都升高。这是因为在高温下炸药的活化能降低了，极小的外界冲量即可使原子键破裂，引起爆炸变化。;;;;

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