可燃气体粉尘爆炸特性实验装置
《粉尘爆炸实验的改进》PPT课件
塑料盖
金属罐
操作过程： 剪去空金属罐和小 塑料瓶的上部, 并在金 属罐和小塑料瓶的底侧各打一个比橡皮管外 径小的小孔.连接好装置,在小塑料瓶中放面 粉,点燃蜡烛,用塑料盖盖住罐。从橡皮管一 端鼓入大量的空气,使面粉充满罐,观察现象.
塑料盖 金属罐
按照教材上的方法 进行实验很难成功: 1.用金属罐看不到面粉燃烧的现象。 2.用小瓶装面粉，鼓气时易形成孔洞，导致实验难以 控制。 3.塑料盖密封不好，难以引起爆炸。 4.鼓气量不好控制。吹入的气流太少，面粉不能充满 金属罐；吹入气流太多，扬起的粉尘易使烛火熄灭，导致 实验失败。 5.塑料盖太重、太紧，不容易被掀开。
黑松驿初级中学 王宗发
九年级化学上册第七章 在介绍“易燃易爆物的安 全知识”时提到可燃性气 体或粉尘在有限的空间内 遇到明火会发生爆炸，学 生对面粉能引起爆炸很怀 疑。通过本实验，学生可 以观察到粉尘燃烧引起的 爆炸现象，了解粉尘爆炸 的危炸 事 故 现 场 煤 矿 粉 尘 爆 炸
1.装置简单,材料易得,具有实用性, 普及性,趣味性. 2.实验现象更为明显,不仅能观察到爆 炸现象,还能让学生更清楚地观察到粉尘的 燃烧现象,增强感性认识. 3.操作简单,安全可靠,可重复使用， 便于学生参与. 4.大大提高实验的成功率.
①实验简单,用废塑料瓶材料易 得 ②能观察到爆炸现象 ③能观察到粉尘燃烧现象 ④安全可靠，便于学生参与 ⑤成功率高
① 所用材料多为塑料制 品，安全性好； ② 利用打气筒与橡皮管 相连； ③ 莲蓬头可以使面粉均 匀雾化；
• 实验前将面粉适当的焙炒干燥效果更好； • 点燃蜡烛后迅速将上口密封，鼓气； • 可以事先在塑料杯或饮料瓶中存放一些氧 气，这样爆炸更明显； • 塑料杯或饮料瓶要大一些。
粉尘爆炸分析系列之五——装置(聚丙烯)粉尘危害性分析及对策措施
装置（聚丙烯）粉尘危害性分析及对策措施一、装置概述辽宁抚顺石化分公司聚丙烯装置引进HIMONT（现BASELL）环管生产技术，采用二环一气工艺布置，为连续本体法生产，设计能力达6万t/a，经扩建后达到9万t/a。
聚合级丙烯从装置外引入，经齐格勒-纳塔催化剂的引发，在液相丙烯中生产粉状的聚丙烯产品。
在环管反应器生成的粉状聚丙烯产品经高、低压闪蒸后进入汽蒸干燥单元，在氮气保护下，经风送系统送至造粒单元，在造粒单元添加各种助剂后进行水下切粒，最后经掺混后包装出厂。
工艺流程示意图见图1。
图1 聚丙烯生产工艺流程图二、聚丙烯特性聚丙烯是丙烯单体在一定温度和压力下通过特殊催化剂作用聚合而成的热塑性物质，具有可塑性和很好的耐热性，加工性能良好，具有优良的电绝缘性，有很好的化学和热化学稳定性。
聚丙烯本身无毒，但聚丙烯粉末吸入量过多，人体肺部会产生不适，严重时会引起尘肺病。
一般空气中的允许浓度为10mg/m3，空气中达到一定浓度（≥20 mg/m3）容易产生粉尘爆炸。
由于聚丙烯粉料、粒料运输过程中易形成静电积聚，人与之接触需防静电伤人，以及静电放电、局部温度过高而达到聚丙烯爆炸条件引发爆炸。
三、问题的提出在聚丙烯正常的生产过程中，时常有粉尘闪燃、自燃、闪爆的事情发生，如：事故排放罐粉尘闪燃；粒料仓碎屑闪燃；粒料仓粉尘闪爆，粉料结块，堵塞出口；事故排放罐粉尘自燃；汽蒸罐细粉结块引起装置停车；管线粘壁粉尘燃烧；丙烯缓冲罐粉尘闪燃。
该公司在该问题上最严重的一次是1998年5月21日D902料仓闪燃，由于闪燃瞬间产生的气浪将料仓的锥型仓顶鼓变形，仓内出现大饼料，堵塞输送管道影响正常生产，技术人员透过锥形顶部人孔观察，见仓内时有弧光放电。
如何彻底解决聚丙烯粉料的静电闪燃问题，成为该公司的一个重要研究课题。
四、聚丙烯料仓粉体闪燃现象原因分析（一）料仓粉体放电形式当带电粉体周围的电场强度超过介质（如空气）的击穿场强时，因介质产生的电离而使带电粉体上的静电荷沿击穿通道释放，从而产生静电放电。
关于粉尘爆炸的演示装置设计
• 208•ELECTRONICS WORLD ・技术交流粉尘爆炸是工业企业防火工程中不可忽略的问题，且还存在着在教育方面如何去安全科学地去演示粉尘爆炸的原理。
基于此种情况，我小组研究出一种新型粉尘爆炸演示器，利用面粉替代易燃易爆物，使得其更好更安全地能在一定程度上迎合工业企业和教育上的需求，增强当代人们避免粉尘爆炸的意识。
随着世界工业化发展，企业加工的器械和技术不断提高，粉尘直径减小，表面积增大，大大提高了粉尘爆炸的可能性。
除此之外，经济效益提高，导致某些小型企业合并或者被大型企业吞并，为了响应国家对大型企业高效节能的要求，使得设备的体积不断增大，设备的强度也随着时代的发展不断增强。
如果粉尘不能即时排出设备，那么造成爆炸的影响会比以往造成更严重的后果。
非但如此，当今企业重视过度重视经济效益，忽视了事故的预防措施，想要预防事故，最重要的是提高防患意识，最好的办法就是不断地模拟粉尘爆炸现场，引起每个人的重视。
现代工业生产的特点是高温、高压、高速等特点，这也增加了造成剧烈粉尘爆炸的几率。
随着工业链的加长，再基于以上因素，会产生一些列连锁爆炸，造成更严重的影响。
在教育事业上，粉尘爆炸演示也有很大的教育意义，但是此项也存在很大的安全问题，因此许多学校不具备演示爆炸的仪器和环境，但是如果有一个更简易更具有安全性的装置，那么学生的实践与动手能力将大幅度提升。
随着电气工程的不断崛起，电热为引燃粉尘提供了安全的环境，并且可以在密闭装置下引燃，不会引入不可控的空气量，使现象能够在一定程度上达到可控的效果。
别于传统的粉尘爆炸实验，使用电动雾化装置更加安全，具有明显的爆炸现象实验，并且增加了物理实验的趣味性，能勾起学生对于科学文化的兴趣。
也使得学校不再担心进行物理实验过程中产生的安全性问题。
让学校不再因为害怕承担责任，而在某些实验上畏首畏尾，充分满足科学素养教育对于物理实验器材的需求。
如今国家需要的是创新能力的人才，而这种人才是需要从小进行科学素养方面的教育，而这种科学素养教育是薄弱的，其中与物理有关的实验器材急需更新。
密闭空间煤粉的爆炸特性
密闭空间煤粉的爆炸特性【摘要】：密闭空间的煤粉爆炸是众多可燃粉尘爆炸中一种，它在重型工业生产中较为常见，涉及化工、冶金、煤矿等众多行业，其爆炸力对生产和重工业从业人员的危害性巨大。
本文通过ISO6184/1和IEC推荐的20L球型密封空间装置进行煤粉爆炸检测试验，研究煤粉爆炸对点火温度、点火能量、爆炸极限，以及煤粉浓度对最大爆炸压力和最大爆炸压力上升率的影响。
近年来，煤粉爆炸致使厂损人亡、有害气体扩散、引发火灾，导致二次爆炸，直接对经济造成巨大损失，其危害性和破坏性不容忽视。
【关键词】：密封空间；煤粉爆炸；爆炸特性参数；防爆0 引言多年来，媒体对大大小小煤矿生产事故频频报道，政府对其事故产生原因和处理过程尤其重视。
煤粉爆炸作为物理因素影响较为复杂的事故之一，对其研究涉及爆炸力学、燃烧学、计算力学、化学动力学等多个学科内容，由于所学专业的局限性和测试技术的不完善，多数研究者只针对常见煤粉粉尘爆炸特性系数、防爆系统、以及煤粉爆炸所产生的破坏性进行研究。
工业生产中煤粉爆炸及引发的二次爆炸，所释放的能量和有毒物体，对现场和周围人员造成的危害极为严重。
因此，了解、预防、控制、处理煤粉爆炸，对消除和减少工业生产危害具有重大意义。
1 煤粉爆炸产生原因及危害煤粉是原始的煤炭资源在利用的过程中，经过磨制后产生的粉尘。
漂浮于空气中的粉尘，由于其重力作用向地面沉落。
沉积在地面的煤粉，在达到一定的浓度、适度的点燃能、足够的氧浓度时，可以产生自然并释放出有利于可燃性的物质和气体，该物质和可燃性气体与空气中的氧气混合燃烧，释放出巨大的热量。
这种热量以分子形式将热量和热能传导给周围未燃烧的粉尘，该粉尘受热燃烧，以此将热能和热量传递下去，使粉尘燃烧循环并逐步进行下去，最后形成巨大的燃烧体，燃烧速度和传热速度加大，形成煤粉爆炸。
煤粉爆炸不是小片区的形成，其爆炸的形成可能会引发周围可燃气体和物质的燃烧，当外部助燃环境达到一定条件时，粉尘爆炸波速度、爆炸压力等会急速增加，将可能产生二次煤粉爆炸，延续性爆炸成跳跃式的发展。
粉尘爆炸实验改进两则
粉尘爆炸实验改进两则作者：朱清勇孙鹏来源：《化学教学》2018年第09期摘要：粉尘爆炸实验是初中化学了解燃烧和爆炸条件的重要实验，但在实际教学中教师演示实验的成功率较低，更谈不上让学生亲手探究实验过程。
通过不断改进、尝试、优化，最终利用生活中常见器材点火枪和废弃塑料瓶等，设计了两种简约化的改进装置。
通过教学实践检验，改进后装置实验效果显著。
关键词：粉尘爆炸；生活化；简约化；实验改进文章编号： 10056629（2018）9007803 中图分类号： G633.8 文献标识码： B“化学实验是进行科学探究的重要方式，学生具备基本的化学实验技能是学习化学和进行探究活动的基础和保证”[1]。
上海教育出版社出版的九年级《化学》教材上册第95页有如图1的粉尘爆炸实验[2]，人民教育出版社出版的九年级《化学》教材上册第133页也有如图2的粉尘爆炸实验[3]，可见粉尘爆炸实验是初中生认识爆炸现象，了解燃烧和爆炸条件的必做实验。
可实际情况是大部分化学教师是以播放视频代替演示实验，更谈不上让学生自己动手做粉尘爆炸实验了。
为了改变现状，提高粉尘爆炸实验的可操作性和成功率，笔者对该实验作了初级版和加强版的两种改进，使本实验更易操作和简约化。
学生实验可以选择初级版体验，教师演示可选择加强版展示爆炸的声光特效。
沪教版上册教材第95页（如图1）中实验的不足之处有：（1）这种无底塑料瓶罐就是装食用油的瓶子。
吹入气体鼓起面粉的速度和分散空间对成功爆炸都有影响，不能保证实验的成功率。
（2）蜡烛固定位置在塑料瓶靠边的一侧，塑料瓶壁容易熔化而变形，不利于实验成功和反复操作。
人教版上册教材第133页（如图2）中实验的不足之处有：（1）这种金属茶叶罐或纸质茶叶罐都是不透明的，不利于观察容器内的实验现象，用蜡烛点燃不易操作，成功率低。
（2）装置不易加工，加工后密封性得不到保证。
笔者针对两套义务教育教材中粉尘爆炸装置的不足之处做了如下的兩则改进。
粉尘爆炸实验的改进
粉尘爆炸实验的改进作者：方洁芳张俊何桂华来源：《化学教学》2021年第04期摘要：结合教材分析文献中粉尘爆炸实验改进的六个要素，进而从容尘器具设计、配合震落扬尘、密封前点火三个要素改进粉尘爆炸实验装置。
根据塑料和金属两种不同的材质，在实验中发挥其各自的优点，落实和推广实验教学。
另外，从制作和操作等方面分析了改进装置的特点和教学效果。
关键词：粉尘爆炸实验;粉尘爆炸极限;实验改进文章编号：1005-6629（2021）04-0070-03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B1研究背景1.1已有的部分研究粉尘爆炸实验是2012年人教版九年级《化学》教材的实验，也是能极大程度激发初中学生探究化学的兴趣实验之一。
教材上实验装置（如图1）采用鼓风扬尘的方式，即将反应容器和容尘器具打孔，再用胶皮管连接后鼓风，设计相对复杂。
初中人教版教材以粉尘爆炸实验为例介绍可燃物在有限的空间内急剧地燃烧，就会在短时间内聚集大量的热，使气体的体积迅速膨胀而引起爆炸。
此类在有限空间内急剧地燃烧引起爆炸的实验装置是一线教师研究的重点。
对初中粉尘爆炸实验装置的改进进行文献综合研究，发现该装置主要从六个要素进行改进：反应容器、密闭方式、容尘器具、扬尘方法、火源种类、点火时刻。
其中反应容器主要在于容器材质的选择，包括塑料、金属和有机玻璃。
密闭方式有盖式和塞式两种，个别在侧面开孔密封。
容尘器具即放置粉尘的装置，和扬尘方法的配合有助于达到爆炸极限。
目前扬尘方法主要为鼓风扬尘，其改进的方面包括鼓风工具、蜡烛位置、容尘器具的选择及其在反应容器中的位置。
震落扬尘方法研究较少，一是利用纱布容尘并贴在塑料盖上。
二是制成带60目钢丝的铁丝架放置粉尘，盖上容器盖，再轻轻敲盖子。
三是用天然气喷火枪点燃蜡烛，再用遥控器控制电机转轴转动，进而带动塑料粉刷，使塑料盒中面粉均匀洒落。
震落扬尘操作简单，容尘器具一般放置在反应容器顶部，但文献已有的容尘器具制作较繁琐复杂。
气相爆轰实验系统设计
图 1 爆轰管示意
（２）压力传感器主要布置于实验段 ，间距 １ m 。 （３）应变片应贴在管道测点处 ，与超动态应变记 录仪连接 。 具体测点布置如图 ２ 所示 。
CH４ ＋ ２O２ ＝ CO２ ＋ ２H２O ＋ Q
Q ＝ ８９０ ．３ kJ／mol 理想气体状态方程 ：PV ＝ nRT ，根据文献 ［７］可 知 ，管道内混合气体爆轰后能够达到的最高温度可
* 基金项目 ：国家自然科学基金 （５１２０４０２６） ，“十二五”国家科技支撑计划（２０１１BAK０３B０８） 。
光电二极管是最常使用的光电传感器 ，而光电 三极管除了具有光电二级管的功能外 ，还可以放大 电信号 ，又具有很高的灵敏度 ，并且使用方便 ，成本 低 。 综合考虑 ，本实验采用光电三极管作为火焰传 感器 。 2 ．4 数据采集系统
1 ．2 技术要求 1 ．2 ．1 容器压力
气体 、粉尘的爆炸压力一般在 ２ MPa 左右 ，最大 不超过 ３ MPa ，安全系数取 ２ ．０ ，因此管道设计压力 为 ６ MPa 。 根据目前压力容器规范的要求并参考同 行单位相似设备的设计数据 ，选择 ６ MPa 。 为保证 安全 ，在管道上安装安全阀自动泄压 。 1 ．2 ．2 管道尺寸及选材
度为
σt ＝
Pc （Di ＋ ２ δe
δe ）
＝
６
×
（１３９ ＋ ３ ２ × ３ ．５
．５）
＝
１２２
．２
MPa
≤ ［σ］t φ ＝ １３７ MPa（其中有效厚度 δe ＝ δn － C）
粉尘爆炸参数的检测
目录一、检测仪器种类 (3)1、1CCD-500防爆测尘仪(粉尘仪) (3)1、1、1检测对象 (3)1、1、2检测原理 (3)1、1、3仪器特点 (3)1、2ACG-1型光电测尘仪 (3)1、2、1检测对象 (3)1、2、2检测原理 (3)1、3PKD20-L球爆炸测试仪 (3)1、3、1检测对象 (3)1、3、2检测原理 (3)1、4粉尘云最小点燃能量测定系统(MIE) (4)1、4、1适用条件 (4)1、4、2检测原理 (4)1、5 Hartmann管式粉尘爆炸实验仪 (4)1、5、1检测对象 (4)1、5、2 检测原理 (4)1、5、3仪器特点 (4)二、粉尘爆炸参数检测 (4)2、1测定参数解释 (5)2、2测量对象 (5)2、3实验过程 (5)2、4实验结果 (5)一、检测仪器种类1。
1ＣCD－５00防爆测尘仪(粉尘仪)1、1、1检测对象粉尘浓度1。
1。
2检测原理通过防爆型测尘仪(粉尘仪)对现场粉尘浓度进行实时监控,能有效降低粉尘爆炸得风险。
CＣD－50０防爆测尘仪采用激光光散射技术,利用激光光束照射到含尘气流上,使光束产生散射光,粉尘浓度越高,产生得散射光强度越大,由此测出粉尘浓度。
1.1、３仪器特点光散射法测定公共场所空气中粉尘浓度,无需称重,可直读粉尘浓度值,最快可实现0.１分钟快速测量。
具有快速、灵敏、稳定性好、体积小、重量轻、无噪声、操作简便、安全可靠等优点。
一方面该方法具有较高灵敏度而需要得样品量少,并可省去或者简化样品处理步骤,因此采样时间与分析时间均可大大缩短;另一方面,该方法无需样品储存,从而避免或减少了分析方法中得各种可能得误差因素、使用者可依据场所不同,设置报警浓度阈值,当粉尘测量浓度到达该值时,粉尘仪自启动报警装置,实现超标预警、粉尘仪也可联动喷淋、雾炮或换风装置,形成集监测、报警、降尘于一体得粉尘在线监控系统。
通过粉尘仪快速测尘及降尘设备得相互配合,会大大降低作业场所粉尘浓度,避免粉尘浓度持续升高而引起爆炸。
对“粉尘爆炸实验”的探究
对“粉尘爆炸实验”的探究作者：丁荣兵来源：《广西教育·A版》2014年第08期【关键词】粉尘爆炸实验探究初中化学【中图分类号】G 【文献标识码】A【文章编号】0450-9889（2014）08A-0089-02九年级化学教材中安排了大量的演示实验，其中一些演示实验由于所处的环境不同，实验效果并不理想，甚至有部分实验极易失败。
化学教师应做到勤思考，结合自身的实际，敢于创新，改进演示实验，确保在有限的条件下能显现出明显的实验现象，得出正确的实验结论。
下面以第七单元《燃烧和灭火》中的“粉尘爆炸实验”为例进行说明，其装置如下图所示：该实验作为演示实验必须要具有可视性，即能让学生清楚地看到在整个实验过程中所发生的现象。
教材中所用器材为金属罐（此仪器不透明），如按此装置进行实验，学生无法观察到粉尘燃烧及发生爆炸的过程，且实验成功率不高。
基于上述情况笔者对此实验进行了探究创新。
一、实验装置创新的设计思路就地取材使装置易制作、易操作，现象明显，易于观察。
二、装置制作过程1.取材一只透明的空饮料瓶（500ml）、一只小漏斗、橡皮管、铁皮、蜡烛、鼓气球、502胶水、火柴、刚经过暴晒的面粉、饮料吸管等。
2.仪器的组装（1）将大塑料瓶从距离瓶底大约处剪去，分成上下两部分。
（2）在大塑料瓶塞上打孔，将小漏斗插入瓶塞，用胶水将小漏斗末端与瓶盖粘密，保持气密性良好。
用饮料吸管将气囊与小漏斗连接，便于向装置中鼓气。
（3）将铁皮折成阶梯状，蜡烛放在阶梯上，再将整个装置悬挂在被剪去的塑料瓶的上半部分中。
（4）将塑料瓶剪去的底部套在塑料瓶的上半部分上。
为了两部分能紧密地连接在一起，可以进行如下处理：将塑料瓶剪去的底部放在温度稍高的热水中短暂烫一下（其目的使塑料瓶的底部比塑料瓶的上半部分的直径略大，这样两部分塑料瓶能紧密地套在一起），然后套在另一部分上。
改进后的实验装置如右图所示：3.实验探究过程（1）对所用实验用品进行探究。
工业粉尘云最低着火温度测试
学院工业粉尘云最低着火温度测试实验教学院学院专业班级班学生姓名学生学号合作人指导教师2012年6月15日工业粉尘云最低着火温度测试一、实验目的在工业粉尘加工，输送和储存过程中，粉尘经常处于悬浮的粉尘云状态。
此时，如果粉尘云遇到温度足够高的热源，就可能被点着，从而引发火灾或爆炸。
本实验的目的就是通过测试来了解不同的粉尘在粉尘云状态时的最低引燃温度（minimum ignition temperature.MIT）。
MIT是实施防火防爆安全管理措施的实验依据，也是设计和选择防爆电器表面最高允许温度依据。
二、实验依据标准GB/T16429-96粉尘云最低着火温度测定方法IEC31H粉尘云最低着火温度测试实验VDI2263第一部分可燃粉尘爆炸特性确定三、实验装置及原理粉尘云着火温度的测试装置国际上通用的有两种，一是BAM型测试炉，另一种是高德伯尔特-格润瓦尔德（Godbert-Greenwald）炉。
本实验采用第二种测试装置，结构如图1所示。
1—针阀；2—压力表；3—粉室；4—电磁阀；5—盛粉室；6—炉壳；7—加热电阻丝；8—绝热材料；9—控温用热电偶；10—炉壁温度记录用电热偶；11—石英炉管；12—反射镜图1 粉尘云着火温度测试装置伯尔特-格润瓦尔德炉的炉管为下口敞开的石英玻璃管，外管壁绕有加热用的镍烙电阻丝。
为保证管内温度的均衡性炉思两端较密而中间较疏。
管上端通过90度简扩弯头与装粉样的粉室相连。
粉室后部依次是单向止逆阀、电磁阀、储气室和手动调节阀（在面板上）。
炉管中部有两只热电偶，一只津贴外壁和控温仪连接用于检测和控制炉温，另一只与第一只呈90度紧贴内壁和高温表连接用于测试实验温度。
测试时，首先将炉内温度加热到一恒定值，然后利用高压气体将粉尘喷入炉膛，如果3秒以内从炉管下端敞口处有火焰喷出，则此时的炉管内壁温度称为粉尘云的着火温度。
通过调整粉尘质量和喷吹压力，使得粉尘云着火的最低炉管内壁温度即为粉尘云的最低着火温度。
15气体与粉尘爆炸极限计算
V1’=可燃气的体积+空气体积 N1 =可燃气的爆炸极限 V1 =（可燃气的体积+惰气体积） V1’=（可燃气的体积+惰气体积）+空气体积 N1 =（可燃气和惰气）的爆炸极限
V
' 1
V1惰 气
V
' 1
例题4 煤气组成为：H2-12.4% ，CO-27.3%， CO2-6.2%，O2-0%，CH4-0.7%，N2-53.4%； 求煤气的爆炸极限。
Kd
CH4+2O2+7.5N2 →CO2+2H2O+7.5N2
4 n2T2 2 n2T2 π( ) ( 1) K 3 n1T1 n1T1
3 3 l
S t P K d P1 P1 V1
P2 P1 v t
( Pa /s )
例题2：某容器中装有甲烷和空气预混气，体积为9升， 甲烷的体积浓度为9.5%，爆炸前初温T1=298K，初始压 力P1=1atm，爆炸时温度T2=2300K，最大爆炸压力 P2=8.0756×105Pa，甲烷火焰传播速度为Sl=34.7cm/s ，取热容比K=1.4，求甲烷爆炸时平均升压速度。
第二节
可燃气体爆炸极限
二、爆炸极限的计算
（二）通过可燃气在空气中完全燃烧 时的化学计量浓度x0计算
x下 0.55x0
x上 4.8 x0
100 x% % 1 4.76 n
计算步骤： 1、写出化学反应方程式； 2、计算x0，n是化学计量比中的氧分子数； 3、代入公式计算（x0代百分号前面的数值）。
可燃气爆炸时升压速度的计算
（二）瞬时压力
4 n2T2 2 n2T2 S t ) ( 1) K P K d P1 P1 K d π( 3 n1T1 n1T1 V1
粉尘防爆原理与粉尘环境用防爆电气设备
粉尘爆炸的基本特征 (2)可燃性粉尘爆炸特性的研究 (5)粉尘爆炸与粉尘防爆电气设备 (7)粉尘爆炸研究进展 (11)粉尘爆炸的机理及爆炸产生的直接原因 (17)与可燃性混合气体爆炸相比,粉尘爆炸的特点 (18)粉尘爆炸火灾的危害 (19)粉尘爆炸的特点 (21)爆炸性粉尘环境用电气设备的选型 (22)粉尘爆炸的基本特征世界上第一次有记载的粉尘爆炸发生在1785 年意大利的一个面粉厂,此后200 多年里,粉尘爆炸事故不断发生,虽然各国在这方面进行了大量的研究,但粉尘爆炸是一个非常复杂的过程,受很多物理因素的影响,其爆炸机理至今尚不十分清楚。
随着现代工业的发展,粉体技术应用越来越广泛,其爆炸危险性几乎涉及到所有的工业部门,常见可爆粉尘材料包括:农林( 粮食、饲料、食品、农药、肥料、木材、糖、咖啡等) 、矿冶( 煤炭、钢铁、金属、硫磺等) 、纺织( 塑料、纸张、橡胶、染料、药物等) 、化工( 多种化合物粉体) 。
常见粉尘爆炸场所有:室内( 通道、地沟、厂房、仓库等) 和设备内( 集尘器、除尘器、混合机、输送机、筛选机、料斗、高炉、打包机等) 。
因此研究粉尘爆炸性质和机理对预防和控制爆炸事故具有重要的现实意义。
1 可燃粉尘爆炸的条件粉尘爆炸的条件归结起来有以下5 个方面的因素:其一,要有一定的粉尘浓度。
粉尘爆炸所采用的化学计量浓度单位与气体爆炸不同,气体爆炸采用体积百分数表示,而粉尘浓度采用单位体积所含粉尘粒子的质量来表示,单位是g/m3 或mg/L,如浓度太低,粉尘粒子间距过大,火焰难以传播。
其二,要有一定的氧含量。
( 含能粉尘除外) 一定的氧含量是粉尘得以燃烧的基础。
其三,要有足够的点火源。
粉尘爆炸所需的最小点火能量比气体爆炸大1～2 个数量级, 大多数粉尘云最小点火能量在5 mJ～50 mJ 量级范围。
其四,粉尘必须处于悬浮状态,即粉尘云状态。
这样可以增加气固接触面积,加快反应速度。
其五,粉尘云要处在相对封闭的空间,压力和温度才能急剧升高,继而发生爆炸。
粉尘发生装置原理
粉尘发生装置原理引言：粉尘发生装置是一种常用的实验装置，用于研究和观察粉尘在特定条件下的行为。
本文将介绍粉尘发生装置的原理及其应用。
一、粉尘发生装置的原理粉尘发生装置主要由以下几个部分组成：粉尘发生器、气体源、混合室、排放装置和控制系统。
其工作原理如下：1. 粉尘发生器：粉尘发生器是粉尘发生装置的关键组成部分，用于产生粉尘颗粒。
一般采用粉末状的物质，如细砂、面粉等。
粉尘发生器通过控制粉尘的输入量和颗粒大小，使粉尘在后续的实验过程中具有可控的特性。
2. 气体源：气体源提供稳定的气体流动，将粉尘颗粒带入混合室。
常见的气体源有压缩空气和氮气等。
气体源通过调节气体流速和压力，控制粉尘的输送速度和浓度，以满足实验需求。
3. 混合室：混合室是粉尘与气体混合的场所，也是粉尘发生的地方。
当粉尘颗粒进入混合室时，会与气体发生作用力，形成粉尘云。
混合室的设计应考虑到粉尘与气体的均匀混合，以及粉尘云的形成和稳定性。
4. 排放装置：排放装置用于控制粉尘的排放和收集。
一般采用抽风机将粉尘排出实验室，以防止粉尘对实验环境的污染。
排放装置还可配备过滤器和收集器，用于捕捉和回收粉尘颗粒，以便进行后续的分析和观察。
5. 控制系统：控制系统用于控制粉尘发生装置的各个部分，使其按照预定的参数和条件工作。
通过控制系统，可以调节粉尘发生器的输入量、气体源的流速和压力等参数，以实现对粉尘发生过程的精确控制。
二、粉尘发生装置的应用粉尘发生装置在科学研究、环境监测和工程实践中有着广泛的应用。
以下列举几个典型的应用领域：1. 粉尘燃烧研究：粉尘发生装置可以用于研究粉尘的燃烧特性和爆炸行为。
通过调节粉尘的浓度和颗粒大小，可以模拟不同条件下的粉尘爆炸，并研究其发生机制和防控措施。
2. 粉尘颗粒分析：粉尘发生装置可以用于产生不同类型和大小的粉尘颗粒，供科学家和工程师进行粉尘颗粒的分析和测试。
通过观察和测量粉尘颗粒的形态、大小和浓度等参数，可以了解粉尘的物理特性和对环境的影响。
气体和粉尘燃爆机理实验平台设计
气体和粉尘燃爆机理实验平台设计周宁;刘超;刘珈铨;刘晅亚;赵会军;袁雄军;黄维秋【期刊名称】《实验技术与管理》【年(卷),期】2016(033)012【摘要】设计了一种多结构、多段式气体、粉尘燃爆机理实验平台.该实验平台可实现直管、弯管和分叉管自由组合,可以模拟各种工业实际工况下气云、粉尘燃爆实验,探究燃爆事故机理,提出事故防治技术措施.详细阐述了实验平台功能需求、平台构成、爆炸管段设计计算、数据处理、实验结果分析等.学生通过实验,可以了解易燃易爆气体、粉尘燃烧爆炸的基本现象、爆炸效应及爆炸机理,掌握燃烧、爆炸测试中高频数据采集、处理的方法,加深了学生对可燃气体、粉尘燃烧爆炸规律与防治的认识,提高了学生的安全意识.【总页数】5页(P80-84)【作者】周宁;刘超;刘珈铨;刘晅亚;赵会军;袁雄军;黄维秋【作者单位】常州大学江苏省油气储运技术重点实验室,江苏常州 213016;常州大学江苏省油气储运技术重点实验室,江苏常州 213016;常州大学江苏省油气储运技术重点实验室,江苏常州 213016;公安部天津消防研究所,天津 300381;常州大学江苏省油气储运技术重点实验室,江苏常州 213016;常州大学江苏省油气储运技术重点实验室,江苏常州 213016;常州大学江苏省油气储运技术重点实验室,江苏常州 213016【正文语种】中文【中图分类】X924.2;G484【相关文献】1.管道式气体、粉尘爆炸实验装置设计尺寸的确定 [J], 李延鸿;谭立新2.甲磺草胺粉尘燃爆特性实验研究 [J], 张庆武; 骆泰愚; 李云浩; 喻源; 蒋军成3.锂离子电池热失控气体燃爆特征实验研究 [J], 阚强;陈满;任常兴4.一种有毒有害气体粉尘检测综合实训平台的设计与应用 [J], 庞波5.浅议气体钻燃爆监测气体捕集装置工艺设计 [J], 明晓峰因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
粉尘爆炸实验
化学实验报告单
年级班姓名成绩
实验组别：实验合作者：
指导老师：
实验日期：年月日第节
实验步骤：
剪去金属管和小塑料瓶的上部，并在金属管和小塑料瓶的底侧个打一个比橡皮管外径略小的小孔。
连接好装置，在小塑料瓶中放入干燥的面粉，点燃蜡烛，用塑料盖盖住罐从橡皮管一端快速鼓入大量的空气（人应该离装置远一些），使面粉充满罐。
实验现象：
出现爆炸气浪，掀开盖子
简易装置图：
实验结论：
在生产和运输的时候必须按照有关规定严格遵守，我们必须得要认真的去实行这个规定，面粉这类的东西是可燃物，我们在使用的时候必要小心。
所以加油站就严禁烟火，我们应该隔离，使用一些防爆装置，降低自己的伤害，面粉厂爆炸也有其因。
我们在接触可燃物时，要禁止使用明火。
不要走到有电等地方去实验，这样会造成生命财产的损失。
问题讨论：。
九年级化学探究实验设计之粉尘爆炸实验知识点分析
探究实验设计之粉尘爆炸实验1. 化学反应原理干燥的粉尘遇明火会燃烧，粉尘和空气充分接触时在有限的空间内剧烈燃烧会发生爆炸。
2. 实验仪器：金属罐、小塑料瓶、导管、气囊、胶卷盒（或小塑料瓶）、2 L大塑料饮料瓶、橡皮塞、坩埚钳、铁丝等实验药品：面粉、蜡烛、脱脂棉、酒精等3. 探究方案方案①：剪去空金属罐和小塑料瓶的上部，并在金属罐和小塑料瓶的底侧各打一个比橡皮管外径略小的小孔。
连接好装置，在小塑料瓶中放入面粉，点燃蜡烛，用塑料盖盖住罐（如图20-1所示）。
从橡皮管一端鼓入大量的空气（人距离该装置远一些），使面粉充满金属罐，面粉在有限的空间里剧烈燃烧而发生爆炸。
方案②：在饮料瓶的底部打一个孔，孔的大小能插入一根导管，导管的另一端和气囊相连；在瓶壁上打一个较大的孔，孔的大小与橡胶塞一致。
在橡皮塞的正中打一个小孔，将一根细铁丝对折绞合在一起后，穿过橡胶塞，在铁丝的前端绞入脱脂棉。
将胶卷盒去盖后倒扣在瓶口上，实验器就制作完成了。
实验时取适量干燥的面粉于大塑料饮料瓶中，并将胶卷盒倒扣在饮料瓶瓶口上；将带气囊的橡皮管出气口对准瓶中的面粉，并插进粉尘中；拨出橡胶塞，将棉球浸上酒精，点燃酒精棉球并迅速塞进饮料瓶中（如图20-2所示），同时快速按压气囊从橡皮管一端鼓入空气，使饮料瓶中的面粉扬起充满饮料瓶，面粉在饮料瓶中剧烈燃烧而引起爆炸，胶卷盒被高高掀起。
4. 探究评价方案①的成功率不高，鼓入空气的速度很难控制。
鼓入空气的速度太快有可能将烛火吹灭，扬起的粉尘也太多，可能将烛火扑灭；鼓入空气的速度太慢扬起的粉尘不够，无法剧烈燃烧而爆炸。
方案②实验装置简单，容易制作，材料随手可得，具有实用性、普及性；透明度大、直观性强，实验现象更为明显，不仅能观察到爆炸现象，更能让我们清楚地观察到粉尘的燃烧现象；实验成功率高。
5. 创新思维由于方案①中采用鼓气扬尘实验的成功率低，将鼓气扬尘变成敲击落尘，操作简单，易于掌握。
为了防止蜡烛在罐体振动时翻倒，用中心挖洞的泡沫塑料板固定蜡烛，取一只带盖且密封性良好的金属罐（如奶粉罐），将一个纱布袋绑在罐盖下方，要求留一个口便于添加面粉。
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§第二节 炸药的爆轰理论
一、冲击波的基本概念
1、压缩波基本概念
P P P1
P0
x
均 匀 区
扰 动 区
未扰 动区
P0 x
§第二节 炸药的爆轰理论
在无限长气筒活塞右侧充满压力为P0 的气体，当活塞在F力的作用下向右运动 时，活塞右侧气体存在三个区域：
P
压力为P1的均匀区 压力介于P1与P0之间的扰动区 压力仍为P0的未扰动区
1、形成“燃气活塞”； 2、产生系列压缩波；
3、形成激波；
4、正常火焰传播与激波合二为一，产生爆轰。
二、爆轰形成条件
（一）初始正常火焰传播能形成压缩扰动；
（二）管道足够长或容器空间足够大； 爆轰前期距离：管道中的可燃混气从开始燃烧 到发生爆轰之间的距离。 （三）可燃气浓度处于爆轰极限浓度范围内；
（四）管道直径大于爆轰临界直径。
2
18.05 14.13 14.39
3583 2620 2685
(2H2+O2)+5N
1850
1822
三、爆轰波波速和压力 （一）爆轰波波速
3、混气性质对爆轰波的影响 密度 混合比
爆轰波波速（m/s）
成反比
3000 2500 1500 1000
3.6 20
40
60
80 92 100 C2H2%
乙炔-氧气爆轰波波速
三、爆轰波波速和压力 （一）爆轰波波速
2、计算
瑞利方程 PP P 2 2 2 2 m 2 ρ u ρP uP 1/ρP 1/ρ
混合物
P2(105Pa)
T2(K)
U1(m/s) 计算 值 2806 1732 实验 值 2819 1700
2H2+O2 (2H2+O2)+5O
Pu P0u0 1 2 E E0 (u 2 u0 ) (5) 2 0 ( D u )
• 冲击绝热方程
在u0=0的条件下，并将李曼方程式（1）和式（2）代入(5)得： 1 E E0 ( p p0 )(V0 V ) (6) 2
p ( K 1) ( K 1) 0 (6' ) 理想气体冲击绝热方程： p0 ( K 1) 0 ( K 1) pV ( K 1) p ( K 1) p0 变换形式 E (6' ' ) K 1 ( K 1) p ( K 1) p
6爆炸极限测量装置
7摩擦敏感度测量装置
8撞击感度测量装置
爆轰
一、爆轰的发生
激波：弱压缩波在传播过程中叠加形成的、使 介质状态参数突跃变化的强压缩波。
横 波
纵 波
一、爆轰的发生 （一）激波的产生
O B B A A
压力P 密度ρ
O
温度T
a1
KRT1 MS
a2
KR(T1 ΔT) MS
临界直径：管道中的可燃混气能形成爆轰的管 道的最小直径。
实验室图片
三、爆轰波波速和压力 （一）爆轰波波速
1、精确测量 混合物 2H2+O2 2CO+O2 CH4+2O2 CH4+1.5O2+2.5N2 C2H6+3.5O2 C2H4+3O2 C2H4+2O2+8N2 C2H2+1.5O2 U0(m/s) 2821 1264 2146 1880 2363 2209 1743 2716
三、爆轰波波速和压力 （二）爆轰波压力 拐弯处压力成倍增加
四、爆轰波破坏特点
（一）爆轰波波速快，可能使常用的防爆泄 压装置失效； （二）爆轰波波压大，碰到器壁时会产生反 射增压现象；
（三）爆轰波对生物具有杀伤作用；
（四）爆轰波体现为动压冲击作用。
§第二节 炸药的爆轰理论 自19世纪末期以来，炸药和起爆器材有了很 大的发展和完善，有关传爆过程的理论研究也 出现了许多学说，其中比较接近生产实际的是 建立在以流体动力学为基础的爆轰理论。 流体动力学爆轰理论的基本观点： • 炸药的爆轰是冲击波在炸药中传播而引起的； • 炸药在冲击波作用下的快速化学反应所释放出 的能量支持了冲击波的传播，使其波速保持恒 定而不衰减； • 爆轰参数是以流体动力学为基础计算的。
P
x
一、爆轰的发生 （一）激波的产生
O B B A A
压力P 密度ρ
O
温度T
a1
KRT1 MS
a2
KR(T1 ΔT) MS
一、爆轰的发生 （一）激波的产生
激波的产生过程 1、活塞由静止向右运动；
2、活塞前气体被压缩，压力增高，产生拢动， 向前传播；
3、第一道波的传播速度 4、第二道波的传播速度
0 (D u0 )(u u0 )
在u0=0的条件下，上式可简化为： p p0
0 Du
（2）
• 李曼方程
由式（1）和式（2）联立求解，并利用ρ＝1/V（V为比容）(3) V0 V
p p0 u (V0 V ) (4) V0 V
T p ( K 1) p0 ( K 1) p T0 p0 ( K 1) p ( K 1) p0
爆轰波 冲击波 压缩波 波
波的基本概念
• 扰动：在外界作用下，介质局部的平衡状态到 不平衡状态的变化称为扰动。 • 波：扰动在介质中的传播称为波。 • 质点速度：由于扰动而引起介质质点的速度。 • 纵波(P波)：在扰动过程中，介质质点运动速 度与波的传播方向一致的波。 • 横波(S波)：在扰动过程中，介质质点运动速 度与波的传播方向垂直的波。 • 音波 音波是介质中传播的弱扰动纵波，其传播 速度称为音速，音波是介质质点在其平衡位置 上做往复式弹性震动所形成的。
§第二节 炸药的爆轰理论
（4）波阵面 介质中已受扰动区和未受扰动区 P P 的界面。
1
（5）波速
均 匀 扰 区区
动
波阵面
未扰 动区
P0 x
扰动波沿介质传播的速度，也 就是波阵面的传播速度。
§第二节炸药的爆轰理论
2、冲击波 （1）冲击波的形成
如图（下页），当时间为t1时，气筒中气体 状态如前所述，当活塞的运动足够快，大于气体 的音速c时，因气体中的音速c与其压力P成正比， 扰动区内左侧部分音速c高于右侧部分。
• 19世纪末，法国化学家P.维埃耶为研究矿井中的爆炸，制 成第一根激波管,并成功地做了实验。1946年,美国的W.布 利克尼在研究报告中首先使用“激波管”这个名称。激波 管早期主要应用于燃烧、爆炸和非定常波运动的研究以及 压力传感器的标定等。1950年以来，由于研制洲际导弹和 核武器的需要，激波管得到了蓬勃发展。激波管结构简单, 使用方便而且价格低廉,能提供范围宽广的实验参量,因此 得到广泛的应用。例如,在空气动力学、气体物理学、化 学动力学和航空声学的研究中都广泛地使用激波管。近来， 激波管又开始在气体激光、环境科学和能源科学的研究中 发挥作用。为满足导弹、核武器等的发展需要，研制出了 多种多样的激波管，并产生了诸如激波风洞等多种新型实 验装置。
3最小点火能测量装置
4最小点火温度测量装置
5激波管 实验室中产生激波以达到迅速升至高温的装置。该装置 分为两部分，对化学反应为惰性的高压传动气体及装有反 应气体的低压部分，两部分间由金属薄膜或其他材料的膜 隔开。当用适当的控制针把薄膜刺破，由于高压气体的膨 胀，并以1～10马赫的速度向低压传播，低压气体被绝热 压缩，在波阵面上产生高温(1000～10000K)。这种对介 质施加的压力变化，就会引发密度、温度急剧增大和以超 声速传播的不连续面，即激波。当在激波管的不同部位设 置监测装置，即可测量不同时间的反应物或中间物、产物 的浓度，以研究高温反应。激波管法可看成单脉冲的弛豫 法。因其升温速率非常快，约1ns，又不需要特殊的热源， 初温和高温间可产生任意所需温度的激波，适于研究气相 高温快速反应。这一技术已在研究中受到重视，如燃烧反 应之研究。
• 质量守恒方程
在波稳定传播的条件下，单位时间内从波面右 侧流入的介质量等于从左侧流出的量。即 0 ( D u0 ) ( D u)
在u0=0的条件下，上式可简化为： 0 D ( D u) （1）
• 动量守恒方程
冲击波传播过程中，单位时间内作用于介质的冲量等于其动量的改 变。即 p p0
一、可燃气体粉尘爆炸特性实验装置
1 哈特曼管
粉尘云最小着火能量测定方法
GB／T 16428—1996 功能 可测最小点火能 最低爆炸浓度（粉尘爆炸下限） 爆炸压力和压力上升速度
20L爆炸球实验装置
功能： 1、空气中可燃气体爆炸指数（包括气体最大爆 炸压力、气体最大压力上升速率） 2、空气中可燃气体爆炸极限（包括爆炸下限、 爆炸上限） 3、粉尘云最大爆炸压力、最大压力上升速率 4、粉尘云爆炸下限浓度
压缩波与稀疏波
受扰动后波阵面上介质的压力、密度等状态 参数升高的波称为压缩波。可见，当介质中有压 缩波传播时，将引起介质压力P,密度ρ 等状态参 数增大，介质运动的方向与波的传播方向相同。
受扰动后波阵面上介质的压力、密度等状态 参数下降的波称为膨胀波（稀疏波），它是一种 弱扰动波。膨胀波传播所引起的介质状态变化是 连续的，任意两个相邻截面的介质状态参数都差 一个无穷小量，并且介质运动的方向与波传播方 向相反。
当t2至t3，从t3至t4，扰动区渐渐缩小，直至 消失。在t4情况下均匀区与未扰动区直接接触， 形成了冲击波。
§第二节 炸药的爆轰理论
P
t1
t2
t3
t4
P0
t1 t2 t3 t4
F
§第二节 炸药的爆轰理论
（2）定义 冲击波是炸药爆炸后在介质中产生的 传播速度高于介质声速的一种压缩波，其 波阵面有陡峭的前沿，介质压力在波阵面 发生突跃上升。 经长距离传播后，压力上升逐渐趋于 平缓或下降，冲击波最终将衰减成声波。