环氧丙烷爆炸压力实验报告

环氧丙烷蒸汽爆炸压力及其上升速率的研究

姓名：李鹏亮

单位：北京理工大学

【摘要】：为了更加深刻地了解可燃性气体的爆炸特性和过程，我们采用5L的爆炸罐进行实验，利用传感器与示波器直接将爆炸过程反映到计算机屏幕上，可以直截了当地得到可燃性气体的爆炸压力与爆炸压力上升速率。本次实验以环氧丙烷为研究对象，测试其爆炸过程中的最大爆炸压力以及爆炸压力上升速率。

【关键词】：环氧丙烷；爆炸压力；爆炸压力上升速率

1、引言：可燃性气体爆炸是工业生产和生活领域爆炸灾害的主要形式之一。〔1〕1857 年英国发生城市煤气管道爆炸以来，许多学者就开始了对气体爆炸的研究工作。20 世纪70 年代以后，随着石油化工和煤炭行业的蓬勃发展，大批贮气设施的建设和各大煤矿的开采，气、油罐和瓦斯爆炸事故的频繁发生，引起了世界各国的广泛关注。由于各国对气体爆炸的研究日益重视，检测技术与自动化程度的日益提高，使得爆炸研究的深度和广度也逐步增加，研究内容涉及的范围也日益扩大，取得了较高水平的研究成果。

2、实验方法：

1、实验装置

` 〔3〕测试系统由5L的圆柱状爆炸罐、配气系统（在此次实验中是用手直接将液态环氧丙烷倒入爆炸罐中）、控制系统（包括温度、压力和点火控制）和爆炸参数测定系统（本次实验用的是压电式压力传感器）组成。

2、试验条件

实验温度：41.5～44.4℃；实验室空气湿度：77 %；实验压强：常压。

3、实验步骤

1．准备

检查各管线是否完好，打开检测仪表、数据采集及点火控制系统，查看是否出于正常工作状态。

2．装点火头

打开爆炸反应容器上盖，在点火电极上装一只点火头，调整点火头到最佳位置，盖上容器上盖，拧紧螺栓。

3．查漏

〔2〕打开与精密数字压力计相连的阀门，其他阀门均关闭，将爆炸反应罐抽真空不大于668Pa 的真空度，然后关闭真空泵及阀门。经5 min 后，压力计下降不大于267Pa，则说明气密性良好。否则进一步查漏并除漏，直到确认气密性符合上述要求为止。

4．排空

打开与空气压缩机相连的阀和排气阀门，关闭其他阀门，启动空气压缩机将爆炸反应罐内气体置换为清洁空气。

5．配气

这个过程需两个同学配合进行。由于环氧丙烷在常温常压下极易挥发，所以这个过程中必须用玻璃片盖着装环氧丙烷的试管，待一个同学将1.7mL环氧丙烷液体倒入爆炸罐后，另一个同学迅速将阀门拧上，然后加热3分钟左右，是爆炸罐内的温度达到环氧丙烷的沸点35度以上，使其完全挥发成气体。

6．静置气体的形成

关闭爆炸反应罐内所有接口阀门和配气钢瓶阀门，待气体静置5 分钟，此时，爆炸反应罐内气体为静置气体。

7．点火及数据采集

待气体混合均匀后接好电极，按下开关点火，同时压力传感器采集爆炸过程

中的压力数据。这些数据经采集，在计算机上输出压力图形，显示最大压力上升速率，并可记录压力上升时间。

8．清理反应罐

爆炸结束后，打开排气阀门，然后打开空气压缩机及相应阀门，用空气将爆炸产物置换掉，然后打开爆炸罐，将点火后的点火头取下。

9．记录数据

将测得的数据记录在实验数据表中。再次重复1～5的操作。

3、实验结果

实验所得P-t曲线：

1-1第一次实验所得a处P-t曲线

1-2第一次实验所得b处P-t曲线

2-1第二次实验所得a处P-t曲线

2-2第二次所得b处P-t曲线

3-1第三次所得a处P-t曲线

3-2第三次所得b处P-t曲线

显然第三次实验出现了较大的偏差，在打开爆炸罐后冒出大量的黑烟，原因可能是没有密封完全，导致没有完全爆炸。

计算可得l.6mL的液体环氧丙烷在5L的爆炸罐内完全挥发后的浓度为16.7%，从上面的P-t曲线可得到16.7%的环氧丙烷最大爆炸压力为0.358Mpa，最大爆炸压力上升速率为40Mpa/s。

4、结论

为研究可燃性气体的爆炸特性，本实验采用5L圆柱型气体爆炸反应系统开展实验工作，选取了重要的可燃性气体环氧丙烷，对其爆炸特性进行了实验测定，本实验数据均在外界条件（点火能、容器扩展性、点火位置、容器避免性质等）相对固定、常温常压的5L圆柱型气体爆炸反应器中获得，得出以下主要结论：可燃性气体、蒸汽的爆炸是一个非常剧烈的过程，并且会产生强大的冲击波，在爆炸罐的不同部位受到的冲击差异也比较大。在以后实验的过程中，对蒸汽类爆炸物一定要做到完全挥发，混合均匀。

5、参考文献

1.沈正祥可燃液体蒸气的爆炸特性及其抑制研究[学位论文]2008

2.谭迎新. 可燃气体爆炸特性试验装置的电气控制设计与制作[ D] . 太原: 华

北工学院, 1987

3.赵衡阳. 气体和粉尘爆炸原理[M] . 北京: 北京理工大学