第三章爆炸基本原理1资料
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第3章 爆炸基本原理
3.1 爆炸及其分类 3.2 可燃气体爆炸 3.3 爆燃及爆轰 3.4 蒸气云爆炸 3.5 沸腾液体扩展蒸汽爆炸 3.6 喷雾爆炸 3.7 粉尘爆炸 3.8 爆炸温度、压力和强度
3.1 爆炸及其分类 3.1.1 爆炸概述
爆炸的特征
ห้องสมุดไป่ตู้
内部特征：气体和能量在极短时间和有限体积内产生、 积累，造成高温、高压。
—
—
冲击波超压对建筑物的损坏和对人体的伤害作用
超压Δp/MPa 0.005-0.006 0.006-0.015 对建筑物破坏作 超压Δp/MPa 用 门、窗玻璃部分 0.10-0.20 破碎 受压面的门窗玻 0.20-0.30 璃大部分破碎 对建筑物破坏作 用 防震钢筋混凝土 坏，小房屋倒塌 大型钢架结构破 坏
固相爆炸
爆炸性物质爆炸 固体物质混合爆炸 电缆爆炸
3.1.2 爆炸分类
按爆炸速度
轻爆
传播速度几十厘米~几米/秒。 爆炸 传播速度十米~数百米/秒。 爆轰 一千米~数千米/秒。
化学爆炸三阶段
化学爆炸的三阶段
第一阶段，物质受到外界激发发生高速化学反应，释放出 大量热能和生成大量气体； 第二阶段，热能加热气体产物，以一定的形式(定容、绝 热)转化为压缩能； 第三阶段，强压缩能急剧绝热膨胀对外作功，使周围物质 变形、移动或破坏。
3C2H2→2C+H2+226.04kJ/mol
3.2.1 单一气体分解爆炸
影响因素 压力：一般增加压力容易发生分解爆炸，每种物质有 一临界压力。 温度：温度升高容易发生分解爆炸。 点火能：点火能随温度和压力升高而降低。 易爆气体：乙炔及乙炔系物质、乙烯、丙烯、臭氧、环 氧乙烷、四氟乙烯、一氧化氮、二氧化氮等。
瑞典鲍弗斯公司硝化甘油爆炸事故对周围建筑物的破坏
项目
1 混凝土建筑 物
0~50m
—
100~200m
明显裂缝， 10%墙灰损 坏
100~200m
200~300m
轻度损坏， 轻度破坏 较小裂缝
2 砖建筑物
—
严重裂纹， 25%墙灰损 坏
完全损坏
严重损坏 15% 墙灰损坏
30%损坏
轻微裂缝，5% 墙灰损坏
可燃蒸气云爆炸
可燃蒸气云产生于设备蒸气泄漏喷出后所形成的滞留 状态。密度比空气小的气体浮于上方，反之则沉于地 面，滞留于低洼处。气体随风漂移形成连续气流，与 空气混合达到其爆炸极限时，在引火源作用下即可引 起爆炸。
3.1.2 爆炸分类
液相爆炸
聚合爆炸 蒸汽爆炸 液相炸药爆炸
3.1.2 爆炸分类
7 窗框、钢格 8 木床框和木 玻璃件
0~50m
100% 100%
100~200m
50% 50%
100~200m
60% 60%
200~300m
40% 40%
9 门、防火门
10 木门
100%
100%
50%
50%
60%
60% —
35%
35% —
11架空蒸汽管 完全会 防护板100%， 毁坏 保 温层50%损坏 12 架空高压 线 — 断线
化学爆炸三要素
（1）放热
CuC2O4=Cu+2CO2+23.8kJ HgC2O4=Hg+2CO2+75.7kJ
（2）快速 （3）生成大量气体
3.2 可燃气体爆炸 3.2.1 单一气体分解爆炸
例：乙炔受热受压聚合
3C2H2→C6H6+630kJ/mol
当温度达到700℃，压力超过0.15MPa时， 未聚合乙炔分子发生爆炸分解：
3.2 可燃气体爆炸 3.2.2 混合气体爆炸
容器（室）内/外可燃性气体混合系爆炸是化工类企业 最常见的爆炸事故，非常容易造成重大损失。 包括： 可燃气体容器内进入空气、氧气等引发爆炸； 可燃气体燃烧中断引发爆炸； 气体或挥发性液体泄漏在室内或低洼、不通风处积累 引起爆炸； 易燃气体或挥发性液体大量泄漏于室外形成气云爆炸 （VCE）。 ……
可燃气体混合物爆炸
可燃气体或可燃液体蒸气与助燃气体，如空气按一定比例混 合，在引火源的作用下引起的爆炸； • 受约束的 • 不受约束的
可燃粉尘爆炸
可燃固体的微细粉尘，以一定浓度呈悬浮状态分散在空气等 助燃气体中，在引火源作用下引起的爆炸；
可燃液体雾滴爆炸
可燃液体在空气中被喷成雾状，剧烈燃烧时引起的爆 炸；
外部特征：对外部形成急剧突跃的压力的冲击，造成机 械性破坏作用，周围介质受振动产生声响。
3.1.1 爆炸概述
爆炸的破坏作用
冲击波：直接的、主要的破坏力量
冲击波是爆炸瞬间形成的高温火球猛烈向外膨胀、 压缩周围空气形成的高压气浪。它以超音速向四周传 播，随距离的增加，传播速度逐渐减慢，压力逐渐减 小最后变成声波。 破片：容器发生粉碎性的爆炸，碎片冲击将造成大面 积的伤亡。 震荡：爆炸使物体产生震荡，造成建筑物松散、开裂。 二次破坏：引起房屋倒塌、火灾、有害物质泄漏引起 的中毒和环境污染等进一步伤害。
0.015-0.02 0.02-0.03
0.04-0.05
窗框损坏 墙裂缝
超压Δp/MPa 0.02-0.03
对人体伤害作用 轻微损害
听觉器官损伤或 骨折 内脏严重损伤或 死亡 大部分人员死亡
墙大裂缝，屋瓦 0.03-0.05 掉下 木建筑厂房方柱 0.05-0.10 折断、 房架松动 砖墙倒塌 > 0.10
0.06-0.07
0.07-0.10
遵义一炼铁厂剧烈爆炸
8名工人被烧伤,强烈冲击波震裂周围民房
3.1.2 爆炸分类
按爆炸能量来源
物理爆炸
化学爆炸 核爆炸 日本广岛、长崎；切尔诺贝
利、福岛核电站都是石墨爆炸
物理爆炸
物质因状态或压力发生突变而形成的爆炸。
锅炉爆炸 压缩气体 液化气体超压爆炸等
化学爆炸
简单分解爆炸——爆炸但并不一定燃烧
叠氮铅、乙炔银、乙炔铜、碘化氮、氯化 氮 复杂分解爆炸——爆炸伴随燃烧，分解时提 供O2 炸药 爆炸性混合物爆炸 极普遍
3.1.2 爆炸分类
按反应相
气相爆炸 液相爆炸 固相爆炸
3.1.2 爆炸分类
气相爆炸
气体分解爆炸
纯组分气体出于分解反应产生大量的热而引起的爆炸
15%损坏
3 木建筑物
—
4 带有板衬和 钢框架的建筑 物
5 带有石棉水 泥衬和钢或 木框架的建 筑物 6 玻璃损坏
—
—
板衬80% 框架40% 损坏
100%
板衬50%、框 架5%损坏
石棉水泥衬 90% 框架5%损坏 75%
—
—
100%
100%
100%
瑞典鲍弗斯公司硝化甘油爆炸事故对周围建筑物的破坏
项目
3.1 爆炸及其分类 3.2 可燃气体爆炸 3.3 爆燃及爆轰 3.4 蒸气云爆炸 3.5 沸腾液体扩展蒸汽爆炸 3.6 喷雾爆炸 3.7 粉尘爆炸 3.8 爆炸温度、压力和强度
3.1 爆炸及其分类 3.1.1 爆炸概述
爆炸的特征
ห้องสมุดไป่ตู้
内部特征：气体和能量在极短时间和有限体积内产生、 积累，造成高温、高压。
—
—
冲击波超压对建筑物的损坏和对人体的伤害作用
超压Δp/MPa 0.005-0.006 0.006-0.015 对建筑物破坏作 超压Δp/MPa 用 门、窗玻璃部分 0.10-0.20 破碎 受压面的门窗玻 0.20-0.30 璃大部分破碎 对建筑物破坏作 用 防震钢筋混凝土 坏，小房屋倒塌 大型钢架结构破 坏
固相爆炸
爆炸性物质爆炸 固体物质混合爆炸 电缆爆炸
3.1.2 爆炸分类
按爆炸速度
轻爆
传播速度几十厘米~几米/秒。 爆炸 传播速度十米~数百米/秒。 爆轰 一千米~数千米/秒。
化学爆炸三阶段
化学爆炸的三阶段
第一阶段，物质受到外界激发发生高速化学反应，释放出 大量热能和生成大量气体； 第二阶段，热能加热气体产物，以一定的形式(定容、绝 热)转化为压缩能； 第三阶段，强压缩能急剧绝热膨胀对外作功，使周围物质 变形、移动或破坏。
3C2H2→2C+H2+226.04kJ/mol
3.2.1 单一气体分解爆炸
影响因素 压力：一般增加压力容易发生分解爆炸，每种物质有 一临界压力。 温度：温度升高容易发生分解爆炸。 点火能：点火能随温度和压力升高而降低。 易爆气体：乙炔及乙炔系物质、乙烯、丙烯、臭氧、环 氧乙烷、四氟乙烯、一氧化氮、二氧化氮等。
瑞典鲍弗斯公司硝化甘油爆炸事故对周围建筑物的破坏
项目
1 混凝土建筑 物
0~50m
—
100~200m
明显裂缝， 10%墙灰损 坏
100~200m
200~300m
轻度损坏， 轻度破坏 较小裂缝
2 砖建筑物
—
严重裂纹， 25%墙灰损 坏
完全损坏
严重损坏 15% 墙灰损坏
30%损坏
轻微裂缝，5% 墙灰损坏
可燃蒸气云爆炸
可燃蒸气云产生于设备蒸气泄漏喷出后所形成的滞留 状态。密度比空气小的气体浮于上方，反之则沉于地 面，滞留于低洼处。气体随风漂移形成连续气流，与 空气混合达到其爆炸极限时，在引火源作用下即可引 起爆炸。
3.1.2 爆炸分类
液相爆炸
聚合爆炸 蒸汽爆炸 液相炸药爆炸
3.1.2 爆炸分类
7 窗框、钢格 8 木床框和木 玻璃件
0~50m
100% 100%
100~200m
50% 50%
100~200m
60% 60%
200~300m
40% 40%
9 门、防火门
10 木门
100%
100%
50%
50%
60%
60% —
35%
35% —
11架空蒸汽管 完全会 防护板100%， 毁坏 保 温层50%损坏 12 架空高压 线 — 断线
化学爆炸三要素
（1）放热
CuC2O4=Cu+2CO2+23.8kJ HgC2O4=Hg+2CO2+75.7kJ
（2）快速 （3）生成大量气体
3.2 可燃气体爆炸 3.2.1 单一气体分解爆炸
例：乙炔受热受压聚合
3C2H2→C6H6+630kJ/mol
当温度达到700℃，压力超过0.15MPa时， 未聚合乙炔分子发生爆炸分解：
3.2 可燃气体爆炸 3.2.2 混合气体爆炸
容器（室）内/外可燃性气体混合系爆炸是化工类企业 最常见的爆炸事故，非常容易造成重大损失。 包括： 可燃气体容器内进入空气、氧气等引发爆炸； 可燃气体燃烧中断引发爆炸； 气体或挥发性液体泄漏在室内或低洼、不通风处积累 引起爆炸； 易燃气体或挥发性液体大量泄漏于室外形成气云爆炸 （VCE）。 ……
可燃气体混合物爆炸
可燃气体或可燃液体蒸气与助燃气体，如空气按一定比例混 合，在引火源的作用下引起的爆炸； • 受约束的 • 不受约束的
可燃粉尘爆炸
可燃固体的微细粉尘，以一定浓度呈悬浮状态分散在空气等 助燃气体中，在引火源作用下引起的爆炸；
可燃液体雾滴爆炸
可燃液体在空气中被喷成雾状，剧烈燃烧时引起的爆 炸；
外部特征：对外部形成急剧突跃的压力的冲击，造成机 械性破坏作用，周围介质受振动产生声响。
3.1.1 爆炸概述
爆炸的破坏作用
冲击波：直接的、主要的破坏力量
冲击波是爆炸瞬间形成的高温火球猛烈向外膨胀、 压缩周围空气形成的高压气浪。它以超音速向四周传 播，随距离的增加，传播速度逐渐减慢，压力逐渐减 小最后变成声波。 破片：容器发生粉碎性的爆炸，碎片冲击将造成大面 积的伤亡。 震荡：爆炸使物体产生震荡，造成建筑物松散、开裂。 二次破坏：引起房屋倒塌、火灾、有害物质泄漏引起 的中毒和环境污染等进一步伤害。
0.015-0.02 0.02-0.03
0.04-0.05
窗框损坏 墙裂缝
超压Δp/MPa 0.02-0.03
对人体伤害作用 轻微损害
听觉器官损伤或 骨折 内脏严重损伤或 死亡 大部分人员死亡
墙大裂缝，屋瓦 0.03-0.05 掉下 木建筑厂房方柱 0.05-0.10 折断、 房架松动 砖墙倒塌 > 0.10
0.06-0.07
0.07-0.10
遵义一炼铁厂剧烈爆炸
8名工人被烧伤,强烈冲击波震裂周围民房
3.1.2 爆炸分类
按爆炸能量来源
物理爆炸
化学爆炸 核爆炸 日本广岛、长崎；切尔诺贝
利、福岛核电站都是石墨爆炸
物理爆炸
物质因状态或压力发生突变而形成的爆炸。
锅炉爆炸 压缩气体 液化气体超压爆炸等
化学爆炸
简单分解爆炸——爆炸但并不一定燃烧
叠氮铅、乙炔银、乙炔铜、碘化氮、氯化 氮 复杂分解爆炸——爆炸伴随燃烧，分解时提 供O2 炸药 爆炸性混合物爆炸 极普遍
3.1.2 爆炸分类
按反应相
气相爆炸 液相爆炸 固相爆炸
3.1.2 爆炸分类
气相爆炸
气体分解爆炸
纯组分气体出于分解反应产生大量的热而引起的爆炸
15%损坏
3 木建筑物
—
4 带有板衬和 钢框架的建筑 物
5 带有石棉水 泥衬和钢或 木框架的建 筑物 6 玻璃损坏
—
—
板衬80% 框架40% 损坏
100%
板衬50%、框 架5%损坏
石棉水泥衬 90% 框架5%损坏 75%
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100%
100%
100%
瑞典鲍弗斯公司硝化甘油爆炸事故对周围建筑物的破坏
项目