三、爆炸極限
1. 爆炸極限的意義
可燃物進(jìn)入空氣中,與空氣混合達(dá)到一定濃度時(shí),在點(diǎn)火源的作用下會發(fā)生爆炸。如一氧化碳的爆炸極限是12.5%~74.5%。一氧化碳在空氣中的濃度小于12.5%時(shí),用火去點(diǎn),這種混合物不燃燒也不爆炸;當(dāng)一氧化碳在空氣中的濃度達(dá)到12.5%時(shí),混合物遇點(diǎn)火源能輕度爆炸;當(dāng)空氣中的一氧化碳濃度稍高于29.5%時(shí),接觸火源會發(fā)生威力很大的爆炸;當(dāng)一氧化碳濃度達(dá)到74.5%,爆炸現(xiàn)象與濃度為12.5%時(shí)差不多;濃度超過74.5%時(shí),遇火源則不燃燒、不爆炸。
2. 爆炸極限的影響因素
各種不同的可燃?xì)怏w和可燃液體蒸氣,由于它們的理化性質(zhì)的不同,因而具有不同的爆炸極限。一種可燃?xì)怏w或可燃液體蒸氣的爆炸極限,也不是固定不變的,它們受溫度、壓力、氧含量、惰性介質(zhì)、容器的直徑等因素的影響。
(1) 溫度的影響?混合氣體的原始溫度越高,則爆炸下限降低,上限增高,爆炸極限范圍擴(kuò)大。因?yàn)橄到y(tǒng)溫度升高,分子內(nèi)能量增加,使原來不燃的混合物成為可燃、可爆系統(tǒng)。所以,系統(tǒng)溫度升高,爆炸危險(xiǎn)性增加。
(2) 氧含量的影響?混合物中含氧量增加,一般對爆炸下限影響不大,因?yàn)樵谙孪逎舛葧r(shí)氧氣對于可燃?xì)馐沁^量的。由于在上限濃度時(shí)含氧量相對不足,所以增加氧含量會使惰性氣體氮?dú)鉁p少,散熱損失減少,爆炸上限增加。
(3) 惰性介質(zhì)的影響?如果在爆炸混合物中加入不燃燒的惰性氣體(如氮、二氧化碳、水蒸氣、氫、氮等),隨著惰性氣體所占體積分?jǐn)?shù)的增加,爆炸極限范圍則縮小,惰性氣體的含量提高到一定濃度時(shí),可使混合物不能爆炸。一般情況下,惰性氣體對混合物爆炸上限的影響較之對下限的影響更為顯著。因?yàn)槎栊詺怏w濃度加大,可燃成分相對減少,故惰性氣體含量稍微增加一點(diǎn)即產(chǎn)生很大影響,而使爆炸上限大幅下降。
(4) 初始壓力的影響?混合物的初始壓力對爆炸極限有很明顯的影響,其爆炸極限的變化也比較復(fù)雜。一般來說,壓力增大,爆炸極限范圍也擴(kuò)大,尤其是爆炸上限顯著提高。這是因?yàn)橄到y(tǒng)壓力增高,使分子間距更為接近,碰撞概率增高,使燃燒反應(yīng)更為容易進(jìn)行。壓力降低,則爆炸極限范圍縮小。當(dāng)壓力降到某值時(shí),則爆炸上限與爆炸下限重合,此時(shí)對應(yīng)的壓力稱為爆炸的臨界壓力。
(5) 容器?充裝容器的材質(zhì)、尺寸等對物質(zhì)爆炸極限均有影響。實(shí)驗(yàn)證明,容器管直徑越小,爆炸極限范圍越小。當(dāng)管徑小到一定程度時(shí),火焰因不能通過而被熄滅。關(guān)于材料的影響,例如氫和氟在玻璃器皿中混合,即使放在液態(tài)空氣溫度下于黑暗中也會發(fā)生爆炸,而在銀制器皿中要到常溫下才能發(fā)生反應(yīng)。
(6) 點(diǎn)火源?點(diǎn)火源的性質(zhì)對爆炸極限有很大的影響。如果點(diǎn)火源的強(qiáng)度高,熱表面的面積就大,點(diǎn)火源與混合物的接觸時(shí)間長,就會使爆炸極限擴(kuò)大,其爆炸危險(xiǎn)性也就增加。如火花的能量、熱表面的面積、火源與混合物的接觸時(shí)間等,對爆炸極限均有影響。