爆炸极限影响因素
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爆炸极限影响因素
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爆炸极限影响因素压力
混合气体的压力对爆炸极限有很大的影响,压力增大,爆炸极限区间的宽度一般会增加,爆炸上限增加,略使爆炸下限下降。这是因为系统压力增高,其分子间距更为接近,碰撞几率增高,因此使燃烧的最初反应和反应的进行更为容易,所以压力升高,爆炸危险性增大。反之,压力降低,则爆炸极限范围缩小。
待压力降至某值时,其下限与上限重合,此时的最低压力称为爆炸的临界压力。若压力降至临界压力以下,系统就不爆炸。因此,在密闭容器内进行减压(负压)操作对安全生产有利。
需要说明的是,压力的变化对爆炸上限影响很大,但爆炸下限的变化不明显,而且不规则。各个文献间的计算结果有一定的差距。
温度
常温下爆炸极限数据已很充足,然而摩擦生热、燃烧热等通过热传导、辐射、对流可以使环境温度高于常温。在实际生产部门中,非常温下(高于室温)可燃气体被预期或非预期引爆的例子屡见不鲜,因此测定非常温下爆炸极限具有非常重要的意义。
一般来说,爆炸性气体混合物的温度越高,则爆炸极限范围越大,即:爆炸下限降低,上限增高。因为系统温度升高,其分子内能增加,使更多的气体分子处于激发态,原来不燃的混合气体成为可燃、可爆系统,所以温度升高使爆炸危险性增大。
燃气的种类及化学性质
可燃气体的分子结构及其反应能力,影响其爆炸极限。对于碳氢化合物而言,具有 C—C 型单键相连的碳氢化合物,由于碳键牢固,分子不易受到破坏,其反应能力就较差,因而爆炸极限范围小;而对于具有C≡C 型三键相连的碳氢化合物,由于其碳键脆弱,分子很容易被破坏,化学反应能力较强,因而爆炸极限范围较大;对于具有 C = C 型二键相连的碳氢化合物,其爆炸极限范围位于单键与三键之间。
对于同一烃类化合物,随碳原子个数的增加,爆炸极限的范围随之变小。爆炸极限还与导热系数(导温系数)有关,导热系数越大,其导热越快,爆炸极限范围也就越大。
惰性气体及杂质
可燃气体中含有N2等惰性气体时,随着N2 量的增加,爆炸下限增加,爆炸上限减小,爆炸极限范围相应缩小。N2对爆炸上限有明显的影响,对爆炸下限影响较小。
N2对气体爆炸极限的影响机理主要为稀释氧气浓度、隔离氧气与燃气的接触(窒息作用)、冷却和化学作用。前3种抑制作用主要是物理作用。惰性气体浓度加大时,氧浓度相对减少,而在达到爆炸上限时氧的浓度本来就很小,惰性气体浓度稍微增加,就会产生很大影响,导致爆炸上限剧烈下降。
对于有气体参与的反应,杂质也有很大的影响。例如,少量的硫化氢会大大降低水煤气和混合气体的燃点,并因此促使其爆炸;而当可燃
气体中含有卤代烷时,则能显着缩小爆炸极限的范围,提高爆炸下限和点火能。因此,气体灭火剂大部分都是卤代烷。
燃气与空气混合的均匀程度
当燃气与空气充分混合均匀的条件下,若某一点的燃气浓度达到爆炸极限时,整个混合空间的燃气浓度都达到爆炸极限,燃烧或爆炸反应在整个混合气体空间同时进行,其反应不会中断,因此爆炸极限范围大;但当混合不均匀时,就会产生在混合气体内某些点的燃气浓度达到或超过爆炸极限,而另外一些点的燃气浓度达不到爆炸极限,燃烧或爆炸反应就会中断,因此,爆炸极限范围就变小。