第二章-燃燒與爆炸

2000年7月9日零點班接班后，9號車司機趙東芳下井與維修工修理9號車，凌晨1時多，經(jīng)試車仍不能正常運行。趙因無活可干便步行到1150計量室，遇見12號車司機王培元在拉完9車礦石之后因感冒頭暈在計量室休息。王培元得知趙東芳的車未修好，便將12號車借給趙東芳，這時約是凌晨2時。當趙東芳拉完第7車礦石后，看到車上溫度表已達到170℃，便駕車到1138-1118水平的斜坡道岔口處熄火降溫不到10分鐘，大約凌晨4時40分再次啟動后，發(fā)現(xiàn)發(fā)動機右后腳下面著火，就取下車上的滅火器滅火，沒有滅掉，就跑到5號車范玉江處，兩個各拿了一個滅火器滅火(有一個滅火器是空的)，但火還是滅不掉。趙東芳又跑到一工區(qū)找滅火器，一工區(qū)值班員許發(fā)禮說“滅火器是空的”。5時20分，許發(fā)禮在幫助滅火過程中，向礦調(diào)度室調(diào)度員夏學軍作了電話匯報。趙隨后找了兩個水桶，與13號車司機劉永宏、5號車司機范玉江提水去滅火，因火勢很大，用水滅火也不起作用。趙東芳又跑到1118維修硐室內(nèi)找滅火器未找到，趙就讓硐室內(nèi)的岳小軍向計量室打電話(但未打通)，爾后趙又返回現(xiàn)場，試圖讓鏟運機鏟斷水管用水滅火，但因鏟運機司機不在而未成。這時趙東芳看到巷道內(nèi)煙很濃，并感到頭痛無力，便摸著巷道走到了1150中段休息片刻后，乘罐車出井，約7時到地面，再沒有向有關(guān)部門報告情況?？ㄜ囍饡r，1118中段作業(yè)點共有施工人員59名。7月9日5時30分，臨夏二建六隊值班長孔有理在1118中段5號溜井焊鋼模時，發(fā)現(xiàn)有煙從溜井上面下來，就跑到6號道，待一會6號道也進來煙后，即組織人員往2號道有通風井的地方跑。當時有人提出硬沖1118-1138斜坡道，他就制止他們不要去，但仍有好多人不聽制止跑往1118-1138斜坡道，造成17人死亡，2人重傷。其余40人相繼撤離到FV1通風井處而脫險。在事故中死亡的17人中，中國煤炭五公司第二工程處10人，浙江省蒼南第三公司4人，臨夏二建工程公司2人，北京中煤礦山工程公司1人。人的不安全行為：司機操作不當引發(fā)火災，不立即報警延誤滅火時機。司機趙東芳，發(fā)現(xiàn)卡車顯示達到170℃的警戒溫度后，未按停車不熄火、用葉輪扇風冷卻的規(guī)定操作，而是停車熄火，在溫度沒有降到安全界限的情況下再次啟動，因電火花點燃可燃氣體，形成火災。起火后，趙東芳沒有立即報告，在數(shù)次試圖滅火不成的情況下又離開現(xiàn)場出井，也沒有向任何部門報告，延誤了滅火的時機。物的不安全狀態(tài)：由于12號運礦卡車油管接口存在滲漏現(xiàn)象，發(fā)動機工作時間長，排氣管溫度過高，經(jīng)長時間高溫烘烤，滲漏的油在啟動機周圍形成可燃氣體，再啟動時，因磁力開關(guān)觸點或啟動機搭線產(chǎn)生火花點燃可燃氣體，燃燒中油箱油管內(nèi)壓力增大，形成斷裂，油料泄漏，遇明火燃燒后產(chǎn)生大量的有毒有害氣體(包括CO、SO2、NO2、NO、CO2、橡膠微細顆粒等)第一章燃燒與爆炸

火災和爆炸是最具破壞作用的安全事故。本章學習燃燒和爆炸的基本原理，研究火災和爆炸事故的一般規(guī)律，掌握防火防爆技術(shù)措施。燃燒的基本原理1.1燃燒及燃燒條件

1.1.1燃燒現(xiàn)象燃燒是伴隨有發(fā)光、放熱現(xiàn)象的劇烈的氧化反應。放熱、發(fā)光、生成新物質(zhì)是燃燒現(xiàn)象的三個特征。燃燒時，物質(zhì)會改變原有的性質(zhì)而變成新的物質(zhì)。下列反應均為燃燒反應：H2+Cl2=2HCl+184.3kJC+O2=CO2+393.5kJS+O2=SO2+296.9kJCH4+2O2=CO2+2H2O+825.0kJ

1.1燃燒及其特性發(fā)光現(xiàn)象如：C＋O2→CO2＋Q＋光CH4＋2O2→CO2＋2H2O＋Q＋光燃燒反應必須具有如下3個特征：(1)是一個劇烈的氧化還原反應；(2)放出大量的熱；(3)發(fā)出光。根據(jù)這三個特征，可以把燃燒與其他現(xiàn)象區(qū)別開來。

無氧燃燒反應：

氯得到電子被還原，而鐵和氫失去電子被氧化，在反應過程中同時有光和熱發(fā)生，故屬于燃燒反應。

有的反應雖然是氧化還原，但不是燃燒反應；（沒有產(chǎn)生光和熱）思考判斷1、鎢絲通電發(fā)光，發(fā)熱時燃燒現(xiàn)象嗎？2、鐵生銹是氧化反應所以它也是燃燒現(xiàn)象。3、燃燒是一種氧化還原反應。4、煤和石油點燃屬于燃燒現(xiàn)象。5.在太陽光下用放大鏡是紙片點燃屬于燃燒現(xiàn)象。6.鈉鉀鎂與水反應屬于燃燒。燃燒三要素1.1.2燃燒條件燃燒三要素：燃料、助燃劑（氧化劑）、點火源燃料（可燃物）汽油苯木材塑料金屬氫氣一氧化碳。。。。氧化劑空氣氧氣氟氯過氧化氫過氯酸鹽金屬過氧化物硝酸銨。。。。點火源明火/電火花/靜電火花高溫表面/沖擊與摩擦自燃/絕熱壓縮/雷電其他助燃物可燃物點火源常見的火源種類在生產(chǎn)中，常見的引起火災爆炸的點火源有以下8種：(1)明火

(2)高熱物及高溫表面(3)電火花

(4)靜電、雷電(5)摩擦與撞擊(6)易燃物自行發(fā)熱(7)絕熱壓縮

(8)化學反應熱及光線和射線1.1.3燃燒的充分條件1）燃燒必須具備三個條件①有可燃物存在。②有氧化劑存在。③有能導致著火的能源。上述三個條件是燃燒的必要條件。但具備了這三個條件，也不一定發(fā)生燃燒，還要看是否具備充分條件。1.1.3燃燒的充分條件充分條件三者相互作用一定能量點火源一定量可燃物一定量助燃物

燃燒的充分條件：①可燃物與助燃物要達到一定的比例，才能引起燃燒。例如：將在空氣中能燃燒的物質(zhì)放在含氧量為5%的容器內(nèi)，就不一定能燃燒。②點火源要有一定強度(即溫度和熱量要達到一定強度)。

例如：用一根火柴就不一定能點燃一根粗木棒。

1.1.4燃燒條件的應用燃燒不僅需要一定的條件，而且燃燒條件是一個整體，無論缺少哪個，燃燒都不能發(fā)生。因此，可以用來防火和滅火。AIR(OXYGEN)FUELIGNITIONSOURCE1.1.5

物質(zhì)燃燒過程燃燒著火氧化分解氣體蒸發(fā)蒸發(fā)液體熔化固體加熱加熱加熱1.1.6燃燒產(chǎn)物1.燃燒產(chǎn)物的組成(1)不能再燃燒的產(chǎn)物二氧化碳、二氧化硫、水蒸氣、二氧化氮等(2)能繼續(xù)燃燒的生成物一氧化碳、未燃盡的炭、醇類等2.燃燒產(chǎn)物的影響(1)除水蒸氣外，其它產(chǎn)物大多對人體有害(2)煙霧會影響人們視力；(3)高溫的燃燒產(chǎn)物可能引起其它可燃物的燃燒；(4)完全燃燒產(chǎn)物具有阻燃作用。2.燃燒形式及燃燒過程

1）可燃物及其燃燒形式

可燃物質(zhì)可以是固體、液體或氣體；絕大多數(shù)可燃物質(zhì)的燃燒是在氣體(或蒸汽)狀態(tài)下進行的；燃燒過程隨可燃物質(zhì)聚集狀態(tài)的不同而有差異。

A）氣體燃燒

在三種形態(tài)的可燃物中，氣體最易燃燒。

氣體的燃燒形式分為兩類：

①混合燃燒：可燃氣體和空氣或氧氣預先混合成可燃氣體的燃燒。但如果可燃氣體與空氣或氧氣的混合濃度處于爆炸范圍內(nèi)就可能發(fā)生爆炸。②擴散燃燒：可燃氣體分子與空氣中的氧分子通過互相擴散，邊混合邊燃燒。這是常用的氣體燃燒方式，如家用燃氣灶具，燃氣切割工具等都是用的這種燃燒方式。B）液體燃燒

通常液體燃燒并不是液體本身燃燒，而是在熱源作用下由液體蒸發(fā)所產(chǎn)生的蒸汽與氧發(fā)生反應以至著火燃燒，亦稱為蒸發(fā)燃燒。C）固體燃燒固體燃燒又分為分解燃燒和表面燃燒。

①分解燃燒簡單固體可燃物質(zhì)，像硫在燃燒時，先受熱熔化(并有升華)繼而蒸發(fā)生成蒸汽而燃燒；復雜固體物質(zhì)，如木材，燃燒時先是受熱分解，生成氣態(tài)和液態(tài)物質(zhì)，然后由氣態(tài)物質(zhì)和液態(tài)物質(zhì)的蒸汽與氧反應而燃燒；

這些燃燒現(xiàn)象均有火焰出現(xiàn)，屬于火焰型燃燒。②表面燃燒燃燒在固體的表面進行，看不出擴散火焰，如木炭的燃燒。但有的燃燒是分解燃燒與表面燃燒交替進行的，如木材的燃燒。

2）燃燒過程的溫度變化

物質(zhì)在燃燒時，其溫度變化是很復雜的。如下圖2.1所示：圖中各符號為：T初——可燃物開始加熱時的溫度，T氧——可燃物開始氧化的溫度，T自——理論自燃點溫度，T自′——實驗自燃點溫度，T燃———可燃物的燃燒溫度。

T初為可燃物開始加熱時的溫度，大部分熱量用于熔化、蒸發(fā)或分解，故可燃物溫度上升緩慢。到T氧時，可燃物開始氧化。由于溫度較低，氧化速度不快，氧化所產(chǎn)生的熱量還較少，若此時停止加熱，仍不致引起燃燒。如繼續(xù)加熱，則氧化反應速度加快，溫升亦快，當達到T自時，此時氧化產(chǎn)生熱量的速度與向環(huán)境散發(fā)熱量的速度相等；溫度再稍升高，就突破這種平衡狀態(tài)，即使不再加熱，溫度也能自行上升，到T自′就出現(xiàn)火焰并燃燒起來。從T自到T自′這一段延遲時間稱為誘導期，也稱著火延滯期，用Q誘表示。

誘導期是指物質(zhì)溫度已達到理論上的著火點，但并不立即著火，而要經(jīng)過一定時間后才著火。誘導期長短與測試條件有關(guān)，不僅決定于燃料的性質(zhì)，而且與環(huán)境溫度、混合氣壓力以及可燃物濃度有關(guān)?；旌蠚獾闹鹧訙谂c外界溫度和壓力的關(guān)系可用下列公式表示：復習題思考判斷0、燃燒的定義？1、可燃物在燃燒反應中作為還原劑。2、金屬銅與氯氣反應屬于燃燒。3、發(fā)煙硫酸，發(fā)煙硝酸和高猛酸鉀都屬于助燃物。4、一造紙廠的草垛在陰雨天氣發(fā)生火災，分析可能起火的原因。5、燃燒的必要條件有哪些？CH2=CH2+O2CO2+H2OC+MgOMg+CO2分析它們的可燃物，助燃劑和點火源并分析它們的產(chǎn)物屬于哪種燃燒產(chǎn)物？式中：Q誘——著火延滯時間，Spk——混合氣壓力，MPaT——器壁溫度，KE——最小點火能量，JR——氣體常數(shù)，8.314J/mol·K2.1.4燃燒種類

（一）著火在有空氣存在的環(huán)境中，可燃物質(zhì)與明火接觸能引起燃燒，并且在火源移去以后仍能保持繼續(xù)燃燒的現(xiàn)象叫著火。

能引起著火的最低溫度叫著火點或燃點。如木材的著火點為295℃。（二）閃燃

①閃燃與閃點：可燃液體的表面蒸汽與空氣形成的混合可燃氣體，遇到明火以后，只出現(xiàn)瞬間閃火而不能持續(xù)燃燒的現(xiàn)象叫閃燃。引起可燃液體閃燃的最低溫度叫閃點。閃點是評價可燃液體危險程度的重要參數(shù)之一?；ト艿膬稍扇蓟旌弦后w的閃點，一般介于原

來兩液體閃點之間。但不呈現(xiàn)線性關(guān)系。

易燃液體與不燃液體混合時，由于易燃液體的蒸汽壓下降，閃點就相應提高。表2.1列出了乙醇水溶液的閃點變化，其閃點隨乙醇濃度的降低而升高。

除液體之外，某些固體由于在室溫或稍高于室溫的下即能揮發(fā)或升華，在其周圍空氣中的濃度能達到閃燃的濃度，因此也有閃點，如硫、萘和樟腦等。②閃點測試及其影響因素可燃液體的閃點用實驗方法測試，常用的閃點測定儀有開杯式和閉杯式兩種，測出的閃點有開杯

閃點和閉杯閃點之分。不同資料來源的閃點數(shù)據(jù)常有些出入，這是因為在測定閃點時存在如下一些影響因素：

a點火源的能量大小與離液面的距離。點火能量大測得的閃點值偏低?；鹪淳嚯x液面越近，測得試樣的閃點值就越偏低。b加熱速率。加熱過快，液相溫度梯度較大，導致液面上蒸汽分布不均，測得的閃點值偏高。c試樣的均勻程度。在測試過程中，要進行攪拌，否則試樣濃度不均(溫度也不均)，影響測定數(shù)值。

d試樣的純度。能溶于水的試樣，隨水分含量的增高則閃點值升高。e測試容器。用閉杯式時，試樣蒸汽不散失，故測得的閃點值要比開杯式測得的數(shù)值低。f大氣壓力的影響。高于1個大氣壓測得的閃點值偏低；低于1大氣壓測得的閃點值偏高。因此要按實際氣壓進行溫度修正。e測試容器。用閉杯式時，試樣蒸汽不散失，故測得的閃點值要比開杯式測得的數(shù)值低。f大氣壓力的影響。高于1個大氣壓測得的閃點值偏低；低于1大氣壓測得的閃點值偏高。因此要按實際氣壓進行溫度修正。（三）自燃可燃物質(zhì)在外部熱源的作用下或自行發(fā)熱而引

起燃燒的現(xiàn)象叫自燃?？扇嘉镔|(zhì)產(chǎn)生自燃的最低溫度叫自燃點，也稱引燃溫度。1）受熱自燃和自熱自燃

A）受熱自燃。是指可燃物受外部傳熱影響而使溫度上升，達到自燃點而著火燃燒。物質(zhì)發(fā)生受熱自燃取決于兩個條件：一是要有外部熱源；二是有熱量積蓄的條件。

B）自熱自燃。是指因可燃物內(nèi)部發(fā)生物理、化學、或生化過程而產(chǎn)生熱量，并逐漸積聚，以致使可燃物溫度達到自燃點而著火燃燒。①自熱自燃的條件a必須是較易發(fā)生放熱反應的物質(zhì)；b要有較大的比表面積或呈多孔隙狀；c熱量產(chǎn)生的速度必須大于向環(huán)境散發(fā)的速度。

②自熱自燃的幾種類型a由氧化熱積蓄引起的自燃。如含油破布、棉紗、木屑等有很大的氧化表面能引起自熱自燃；煤因氧化與吸附作用可自熱自燃；硫化鐵易在常溫下發(fā)生氧化反應而放熱，因此極易自燃；含有大量不飽和脂肪酸的亞麻酸、桐油等，其雙鍵在空氣中氧化時會放出較高的熱量而發(fā)生自燃。

b由分解發(fā)熱而引起的自燃。常見可因分解發(fā)熱而自燃的物質(zhì)有硝化棉、賽璐珞等和有機過氧化物。儲存的硝化棉應浸潤在乙醇或異丙醇混合液中，防止成干燥狀態(tài)，以免發(fā)生自燃。c由于聚合熱、發(fā)酵熱引起的自燃。如具有較高化學活性的單體，在貯存時應加入阻聚劑，防止聚合作用放熱造成事故；如環(huán)氧丙烷。未經(jīng)充分干燥的木屑、麥草等由于細菌活動放出熱量，在散熱條件不良時，可能因熱量聚積而引發(fā)燃燒。d由化學品混合接觸而引起的自燃。a）接觸空氣而自行燃燒的物質(zhì)。如黃磷、磷化氫等。b)接觸水分能引起自燃的物質(zhì)。如堿金屬鉀、鈉及磷化鈣、硼氫化物等，與水反應析出氫氣，反應熱導致氫氣自行燃燒。c）相互混合引起自燃的物質(zhì)。如硝酸、高錳酸鉀、漂白粉等一些氧化劑，當它們遇到有機物時就能因反應放熱而自行燃燒。2）自燃點的測定及其影響因素用自燃點測試儀可測定可燃液體或氣體的自燃點。自燃點不是一個恒定的物理常數(shù)，受到一系列因素的影響。其影響因素如下：①可燃物濃度的影響。在可燃極限范圍內(nèi)，可燃氣體（蒸汽）與空氣的配比為化學計算量時，自燃點最低。②壓力的影響。壓力愈高，自燃點愈低；壓力愈低，自燃點愈高。

③容器影響。試樣容器的材質(zhì)、直徑、表面狀態(tài)等對自燃點的測定值由影響。如容器的直徑越小，越易散熱，自燃點便越高。④添加劑或雜質(zhì)的影響。如含有過氧基化合物的烴類，自燃點會降低；而含鹵素或鹵代烷，則對烴類燃燒起抑制作用。⑤固體物質(zhì)的粉碎度對自燃點的影響。粉碎度越細，粒徑越小，其自燃點越低。

汽車自燃汽車在給人們的生活帶來諸多便利和情趣的同時，有時也會成為危險的潛在殺手。馬路上飛奔的汽車突然狼煙滾滾；靜默停放的汽車不經(jīng)意間在熊熊大火中“自焚身亡”。汽車自燃事故2010.7.6北京公交車自燃2009.6.5成都公交車自燃造成28人死亡、74人受傷汽車自燃原因漏油：在一些普通化油器式汽車上，汽油泵多安裝于發(fā)動機艙內(nèi)，而且距離發(fā)動機缸體以及分電器很近，一旦燃油出現(xiàn)泄漏混合氣達到一定的濃度，加之有點火源出現(xiàn)，自燃事故將不可避免。易燃品：運載酒精、鞭炮、汽油等危險易燃物品，貨物在高熱、暴曬、碰撞后產(chǎn)生大量氣體或熱量后導致爆燃；線路：汽車的突發(fā)自燃事故多為線路故障所引起的。汽車的電氣線路、火線的絕緣體破損搭鐵或電器搭鐵都會造成短路，尤其是線路殘舊和排列混亂的車輛。漏電：這主要是由于電路上各電氣元件老化而造成的。發(fā)動機工作時，點火線圈的溫度很高，長期使高壓點火導線的絕緣層軟化、老化、裂損，點火高壓電易擊穿絕緣層，很容易產(chǎn)生高壓電漏電，引發(fā)漏電處溫度不斷升高，一遇發(fā)動機油管等泄漏的油品，極易導致著火燃燒。機件過度摩擦：汽車機件之間的干摩擦會產(chǎn)生高溫，如接觸到可燃物可導致火災的發(fā)生。變速箱、分動箱、車輪、傳動軸的工作溫度都低于潤滑油的燃點，但如果軸承、活塞、氣缸、齒輪箱由于磨損或制造缺陷，造成過度干摩擦，就會產(chǎn)生過多的熱量引發(fā)自燃。抽煙：駕乘人員不注意安全，吸煙后亂扔煙頭；火花：交通事故中機動車相撞產(chǎn)生火花；汽車自燃征兆儀表不亮，水溫過高、開車時發(fā)現(xiàn)車身有異味，冒出煙霧等等，遇到這些情況要馬上找安全的地方停車檢查。如果真是發(fā)生自燃，一般從冒煙霧到著明火需要一段較長的時間，汽車通常在明火著起來之后才會爆炸，這時候車主一定不要慌張，用滅火器、水或者衣物覆蓋都可能將自燃破滅；如果實在沒有辦法，也要盡快尋求消防、交警的幫助，保護現(xiàn)場，為事后索賠取證留下依據(jù)，確定車主自身的權(quán)利和責任，減少損失?？扇嘉镔|(zhì)在沒有外部熱源影響下，由于物質(zhì)內(nèi)部所發(fā)生的化學、物理或生物過程而產(chǎn)生熱量，這些熱量在適當條件下會逐漸積聚，使物質(zhì)溫度升高，達到自燃點而燃燒的現(xiàn)象。自熱自燃2009.5.5云南澄江黃磷自燃2009.9.15湖北宜都一貨車發(fā)生100余桶黃磷自燃事故黃磷屬劇毒，極易自燃，是一種危險化工品。黃磷燃燒后，生成三氧化二磷或五氧化二磷并帶有白色濃煙，五氧化二磷遇水能生成劇毒的偏磷酸。吸入或接觸粉塵時，對身體局部有強烈的腐蝕性刺激作用，嚴重者可引起中毒性肺炎、肺水腫。(2.1.5氧指數(shù)氧指數(shù)又叫臨界氧濃度(COC)或極限氧濃度(LOC)，它是用來對固體材料可燃性進行評價和分類的一個特性指標；是指維持燃料火焰燃燒的最低氧濃度。氧指數(shù)高的材料不易著火，氧指數(shù)低的材料容易著火。材料的氧指數(shù)的測定方法按國家標準GB2406—80標準規(guī)定進行測試。

2.1.6最小點火能量通過發(fā)生電火花使處于爆炸范圍內(nèi)的可燃氣體混合物著火或爆炸所必須的最小能量稱為最小點火能。其工作原理如圖2.4所示。計算公式為：其中：E——放電能量J(焦耳)C——電容量F(法拉)U——電壓V(伏特)Q——電荷C(庫侖)

可燃混合氣點火能量的大小取決于該物質(zhì)的燃燒速度、熱傳導系數(shù)、可燃氣體的濃度、溫度、壓力以及電極間隙和形狀。其中濃度影響較大，一般當可燃氣體的濃度稍高于化學計算量時，其點火能量最小。教材圖2.5是乙炔含量對點火能量的影響曲線。表2.4是可燃性氣體的最小點火能量表。2.2燃燒機理燃燒從本質(zhì)上說是一種化學反應，它符合基本的化學定律。但由于燃燒過程非常復雜，目前對其機理的研究尚不充分，比較得到認同的是燃氣燃燒的連鎖反應機理。連鎖反應由3個階段組成：鏈的引發(fā)→鏈的傳遞→鏈的終止2.3燃燒速度可燃物的燃燒速度是由可燃物與氧發(fā)生化學反應的能力決定的，其氧化反應能力越強，燃燒速度越快。一般情況下：可燃氣體的燃燒速度較快，可燃液體的燃燒速度次之，可燃固體的燃燒速度較慢。2.3.1可燃氣體的燃燒速度1）可燃氣體燃燒速度與其結(jié)構(gòu)和組成有關(guān)，簡單構(gòu)成的可燃氣體比復雜的可燃氣體燃燒速度快。如氫氣的燃燒速度比乙烯的燃燒速度快。2）可燃氣體的燃燒方式不同，燃燒速度也不同?；旌先紵俣缺葦U散燃燒速度快得多。

3）可燃氣體的燃燒速度一般用火焰?zhèn)鞑ニ俣葋砗饬浚渌俣仁綖椋?/p>

u=ds/dt式中：u——火焰?zhèn)鞑ニ俣?，m/s；s——傳播距離，m；t——時間，s。2.3.2可燃液體的燃燒速度可燃液體的燃燒過程一般為液體受熱蒸發(fā)（或分解）成可燃氣體，再著火燃燒。液體的燃燒速度由兩種表示方法：

①液體燃燒的質(zhì)量速度以容器每平方米面積上每小時燃燒掉液體的質(zhì)量來表示，單位是kg/m2·h；

②液體燃燒的直線速度以每小時燃燒掉容器內(nèi)液體的高度來表示，單位是cm/h。液體的燃燒速度還與液體的初溫、容器的大小、液體的熱容、蒸發(fā)潛熱、火焰的輻射強度、液面的高低和液體中水分的含量等有關(guān)。

2.3.3可燃固體的燃燒速度可燃固體的燃燒過程一般要先經(jīng)過熔化和氣化過程。1）可燃固體的物質(zhì)不同，燃燒速度差別很大。2）可燃固體的比表面積越大，燃燒速度越快。2.4燃燒理論活化能理論過氧化物理論鏈式反應理論2.4.1活化能理論碰撞分子與分子之間不停的發(fā)生碰撞，在標準狀態(tài)下，單位時間、單位體積內(nèi)氣體分子相互碰撞約1026次。有效碰撞相互碰撞的分子不一定發(fā)生反應，只有少數(shù)具有一定能量的分子按照一定的方向進行碰撞才會發(fā)生反應。

反應條件

分子能量足夠大；碰撞方向合適

如反應2AB→A2+B2

活化分子與活化能活化分子：具有較高能量且能發(fā)生有效碰撞的分子。活化能：使普通分子變?yōu)榛罨肿铀匦璧哪芰?。活化能E1反應熱活化能E2活化能理論活化能理論指出了可燃物與助燃物兩種氣體分子發(fā)生氧化反應的可能性及條件。氣體總是按直線軌跡不斷地運動，其運動速度取決于溫度。溫度越高，氣體分子運動越快，反之，溫度越低，氣體分子運動也越慢。在任一氣流中，都有大量的氣體分子，當它們進行規(guī)律運動時，許多分子會相互碰撞、彈開和改變方向，隨著氣體溫度和能級的提高，這些碰撞會變得更加頻繁和劇烈。活化能理論應用在甲烷與氧氣完全混合的氣體中，即使在室溫下，一個甲烷分子也可能和兩個氧分子相撞。碰撞的能量不足以破壞氧分子以及碳氫鍵，因而氧不能分別與碳、氫結(jié)合，但當溫度升高時，分子的運動速度升高，并在碰撞時釋放出較多的能量。在667℃左右，分子獲得了足夠的速度和能量，從而在碰撞時產(chǎn)生足夠的力量，破壞氧的雙鍵結(jié)合，并使燃燒分子的氫與中心碳的連接斷開，碳和氫與氧結(jié)合，發(fā)生氧化反應，即燃燒。2.4.2過氧化物理論過渡狀態(tài)理論：反應物分子變成產(chǎn)物分子過程中，需要經(jīng)由中間過渡狀態(tài)。

過渡態(tài)理論示意圖過氧化物理論氧分子在熱能作用下形成過氧鍵，這種基團加在被氧化物上形成過氧化物：R-O-O-H或R-O-O-R過氧化物有強氧化性且不穩(wěn)定，容易繼續(xù)發(fā)生反應或分解。該理論部分解釋了燃燒可以在較低溫度下進行的事實。2.4.3鏈式反應理論鏈式反應理論是由前蘇聯(lián)科學家謝苗諾夫捏出的。他認為物質(zhì)的燃僥經(jīng)歷以下過程：可燃物質(zhì)或助燃物質(zhì)先吸收能量而離解為自由基自由基極其活潑，與其他分子反應活化能很低。自由基與其他分子相互作用形成一系列連鎖反應，將燃僥熱釋放出來。例：ROO·+RH→R·+ROOHR·+O2→ROO·鏈引發(fā)鏈發(fā)展鏈終止例：低壓下氫的氧化鏈引發(fā)H2+M→2H·+M

鏈發(fā)展H·+O2→·OH+O·O·+H2→·OH+H··OH+H2→H2O+H·鏈終止H·+·OH+M→H2O+MH·+H·+M→H2+M鏈式反應歷程鏈式反應分類直鏈反應在直鏈反應中，鏈傳遞過程中，自由基的數(shù)目保持不變。支鏈反應在鏈傳遞過程中，一個自由基在生成產(chǎn)物的同時，產(chǎn)生兩個或兩個以上自由基的鏈式反應。2.5爆炸及其特性爆炸是大量能量在瞬間以對外做功的形式迅速釋放，物系狀態(tài)發(fā)生突變。表現(xiàn)為氣體的迅速膨脹

1）爆炸的特征：①爆炸過程進行得很快；②爆炸點附近瞬間壓力急劇上升；③發(fā)出聲響；④周圍建筑物或裝置發(fā)生震動或遭到破壞。

2）爆炸的破壞形式:①直接的爆炸破壞。②沖擊波的破壞。③造成火災。

2.4.1爆炸分類爆炸可分為：物理爆炸、化學爆炸和核爆炸三大類。1、物理爆炸物理爆炸是物理過程，只發(fā)生物態(tài)變化，不發(fā)生化學反應。如鍋爐爆炸、輪胎爆炸等。2、化學爆炸化學爆炸是化學過程，爆炸前后物質(zhì)的化學組成及化學性質(zhì)都發(fā)生了變化。化學爆炸可分為分解爆炸和爆炸性混合物爆炸兩類。

（1）分解爆炸爆炸能量是由爆炸物發(fā)生分解反應引起的。①簡單分解爆炸。這類爆炸物有疊氮鉛、疊氮銀、乙炔銅、乙炔銀等，其爆炸時不一定有燃燒反應。②復雜分解爆炸。爆炸時有燃燒現(xiàn)象，這類爆炸物品大都具有如下結(jié)構(gòu)；此外，還有硝酸酯類物質(zhì)及芳香族硝基化合物等。這類物質(zhì)爆炸時有燃燒現(xiàn)象，燃燒所需的氧由自身供給。(2)爆炸性混合物爆炸爆炸性混合物至少由兩種組分構(gòu)成，在一定的條件下發(fā)生爆炸。爆炸性混合物可以是氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)或是多相系統(tǒng)。

氣態(tài)爆炸性混合物：如氫氣、乙炔、煤氣等可燃氣體與空氣或氧氣混合，構(gòu)成的爆炸性氣體。

液態(tài)爆炸性混合物：如兩種以上液體混合引起的聚合爆炸；如少量水進入濃硫酸中引起爆炸等。

固態(tài)爆炸性混合物：如一定比例木炭粉、硫磺與氯酸鉀的混合物是炸藥。

多相爆炸性混合物：如可燃粉塵與空氣構(gòu)成的爆炸性混合物。廣西宜州化工廠2008年8月26日發(fā)生大爆炸2.4.2爆炸極限及其計算可燃性氣體或蒸汽預先按一定比例與空氣的混合物，稱為爆炸性混合氣體。當混合物中可燃氣體的含量接近化學當量時，燃燒最快或最劇烈。1、爆炸極限（1）爆炸極限的概念爆炸極限是指可燃氣體或蒸氣與空氣混合后，遇火或高溫會發(fā)生爆炸的可燃氣體的濃度范圍。爆炸極限有爆炸下限和爆炸上限之分。爆炸下限(也稱燃燒下限)是指這種混合物在點火后可以使火焰蔓延的最低濃度。爆炸上限(也稱燃燒上限)是指上述能使火焰蔓延的最高濃度。爆炸極限一般用可燃氣在混合物中的體積百分數(shù)表示。濃度在下限以下或上限以上的混合物是不會著火或爆炸的。但對上限以上的可燃氣(蒸汽)與空氣混合氣不能認為是安全的。可燃性氣體(蒸汽)的爆炸極限可按有關(guān)國家標準GB／T12474—90進行測定。

（2）爆炸極限的意義①爆炸極限可用來評定可燃氣體（蒸氣）的燃燒爆炸危險性等級。一般將爆炸下限＜10%的可燃氣體劃為一級可燃氣體，其火災危險性為甲類。②爆炸極限可作為工程設(shè)計的依據(jù)。如確定廠房的耐火等級、生產(chǎn)場所的防火分區(qū)、防爆電器的選型等。③爆炸極限可作為制定安全技術(shù)規(guī)程的依據(jù)。（3）爆炸極限數(shù)據(jù)的來源①查閱有關(guān)手冊、資料。這是最常用的方法，但只限于單純物質(zhì)。

②按國家標準進行測試。一般用于爆炸性混合物的爆炸極限測試。③參考有關(guān)資料進行計算；但偏差有時很大。2、爆炸極限的影響因素（1）原始溫度原始溫度升高，則爆炸極限范圍變寬。對于氣體物質(zhì)，爆炸極限的變化可用下列式計算：式中：ΔHc——燃燒時的熱量KJ/molT——起始溫度℃

L上，下（25）——25℃時，純物質(zhì)的爆炸極限上下限值。

（2）原始壓力一般來說，增加壓力，爆炸極限范圍擴大，其中上限隨壓力增加變化較多。但總體上爆炸極限的變化不大。壓力降低，爆炸極限范圍會變小。當壓力低至一個臨界值以下時，系統(tǒng)進入不燃不爆區(qū)。由此可見，在密閉容器內(nèi)進行負壓操作，對安全生產(chǎn)是有利的。壓力增加對上限的影響，也可用下列公式計算：

L上（P）=L上＋20.6（logp＋1）式中：p——壓力(絕對壓)，MPa；L上——大氣壓為0.1MPa時的爆炸上限值；L上（P）——某一壓力下的爆炸上限值。

（3）惰性介質(zhì)若在混合物中加入惰性氣體，爆炸極限范圍會縮小，惰性氣體的體積百分數(shù)提高到某數(shù)值時，可使混合物成為不燃不爆物。（4）容器尺寸容器直徑越小，爆炸范圍越窄。當容器壁間小到某一值時，器壁效應就會使火焰無法繼續(xù)，其直徑臨界值按下式計算：

式中：d——臨界直徑，cm；E點——某一物質(zhì)的最小點火能量，J。其原因是，隨著容器直徑減小，單位體積的氣體會有更多的熱量消耗在器壁上。有文獻報道，當散出的熱量等于火焰放出的熱量23%時火焰會熄滅。根據(jù)這個原理設(shè)計制造的阻火器，廣泛應用于石油化工生產(chǎn)中。

（5）點火能源點火能量的加大，爆炸范圍變寬。但當點火能源高到一定程度時，爆炸極限會趨于一個穩(wěn)定值，不再變寬。教材表2.8是點火能量對甲烷-空氣爆炸極限的影響數(shù)據(jù)。（6）火焰的傳播方向(點火位置)當從下部點火，火焰垂直由下向上傳播時，爆炸下限值最小，上限值最大；當從上部點火，火焰垂直由上向下傳播時，爆炸下限值最大，上限值最??；火焰水平傳播時，爆炸上下限值介于前兩者之間。例：甲烷火焰的傳播方向LFL(下限)UFL（上限）

↑5.35%14.9%↓5.59%13.5%→5.4%14.0%

（7）含氧量當混合氣中含氧量增加時，爆炸極限范圍變寬。

增加氧含量使爆炸上限顯著增加，但對爆炸下限影響不大，由于空氣中含氧量為21%（體積百分數(shù)），處于空氣中爆炸的下限時，其組分中氧含量已很高，也就是說處在下限濃度時，氧氣對燃氣是過量的。增加氧含量對爆炸下限影響不大。2008年廣東省增城市新塘鎮(zhèn)西洲工業(yè)區(qū)一乙炔氣廠發(fā)生爆炸

3、爆炸極限的計算

A、爆炸下限的計算：（1）閃點法可燃液體在閃點時的飽和蒸汽分壓正好對應著火的最低體積分數(shù)。利用這種關(guān)系計算可燃液體的爆炸下限：式中p總——混合氣的總壓力，常壓時為1.0133×105Pa；p閃——閃點時該液體的蒸汽分壓，Pa。

（2）按可燃性氣體完全燃燒時的化學當量濃度來計算爆炸下限a爆炸下限的計算可燃氣(液)體完全燃燒時的化學當量濃度可用來確定單一鏈烷烴類物質(zhì)的爆炸下限，其計算公式如下：式中：C0——氣體在空氣中完全燃燒時的物質(zhì)當量濃度。其值由化學反應式確定。在空氣中燃燒，空氣中氧含量為

21%，則有:

式中：n0——為完全燃燒時所需氧分子數(shù)(亦反應式中配平的氧分子數(shù))。[例2.1]丙烷在空氣中燃燒，化學反應式為：

C3H8＋5O2—→3CO2＋4H2O根據(jù)反應式知，完全燃燒時所需氧分子數(shù)為5，即：n0=5。

其爆炸下限：

L下=0.55×4.03%=2.22%b利用已知爆炸下限計算爆炸上限對碳氫化合物，在常壓和25℃條件下，在空氣中的爆炸上限與下限有如下關(guān)系：式中：L下和C0值均不包括%符號。

上式均為近似計算，在沒有資料的情況下使用。

（3）復雜組成的可燃性氣體混合物的爆炸極限的計算（LeChatelier方程）式中：Lm——混合氣的爆炸上限或下限；Li——混合氣中某一組分的爆炸上限或下限；Yi——某一可燃組分的摩爾分數(shù)或體積百分數(shù)；n——可燃組分數(shù)量。使用LeChatelier方程的注意事項：當求混合氣爆炸上限時，Li全部以上限值代入計算；ΣYi=1。當求混合氣爆炸下限時，則Li全部以下限值代入計算；ΣYi=1。

LeChatelier方程不具有普遍性意義。

（4）可燃氣體和惰性氣體混合物的爆炸極限計算

式中：Lm′——含有惰性氣體的可燃混合氣的爆炸上限或下限；

Lm

——混合氣體可燃部分的爆炸上限或下限，按LeChatelier方程計算；

B——惰性氣體體積百分數(shù)。

該公式的局限性更大。2.4.3爆炸范圍圖（1）二成份(可燃氣和助燃氣)混合爆炸性氣體，它的爆炸范圍就是爆炸上、下限之間的濃度范圍。（2）三成份混合爆炸性氣體有如下三種情況：

（a）由可燃氣F，助燃氣S和惰性氣I各一種組成；（b）由兩種可燃氣F1、F2和助燃氣S組成；（c）由可燃氣F和兩種助燃氣S1、S2組成。將三成分系列的混合氣體用三角坐標圖來表示，如下圖所示，圖中斜線部分相當于爆炸范圍。

F

FSISF1F2S1S2X2X1AX2X1X1′X2′X2X2′X1X1′（a）（b）（c）三成分系列爆炸范圍圖（x1、x2為爆炸下限與上限）

X1、X2是可燃氣F在氧氣中的爆炸下限和上限；

X1′、X2′是可燃氣F在空氣中的爆炸下、上限；

FA是等邊三角形坐標中的空氣組分線。A點處氧的體積百分數(shù)=21%。

(3)最基本的三成分系列爆炸范圍圖是由可燃氣F、助燃氣O2和惰性氣體N2所組成，如下圖2.14。

當已知某可燃氣F在氧氣和空氣中的爆炸上、下限X1、X2、X1′、X2′時，即可作該可燃氣的爆炸范圍圖。具體作圖方法：取定4個坐標點（X1、X2——可燃氣F在氧氣中的爆炸下、上限；X1’、X2’——可燃氣F在空氣中的爆炸下、上限），并將X1、X1′和X2、X2′連接并延伸相交于C點，則三角形（ΔX1X2C）內(nèi)的任一組分都是可爆炸組分，組成爆炸范圍。當連接OC并延交至Q點，則FX2CQ四邊形范圍內(nèi)的氣體，在密閉容器內(nèi)是不會爆炸的；但當該氣

體從容器中漏出到空氣中或空氣進入容器中，遇火源則可發(fā)生燃燒或爆炸。X1ONQCX1多邊形范圍內(nèi)的氣體為不燃不爆氣體。連接FC并延至P點，則P點的氧含量是該可燃氣在空氣中可引起爆炸的極限氧含量，小于此氧含量，該混合氣就成為絕對不燃不爆的氣體；即三角形（ΔFPN）區(qū)。測定、繪制爆炸范圍圖對工藝設(shè)計有重要作用。工藝參數(shù)的設(shè)計和控制，應盡可能不處在爆炸范圍內(nèi)。

2.4.4爆炸與爆轟爆轟是爆炸的一種特殊形式，是指爆炸波的傳播速度達到103m/s以上的爆炸現(xiàn)象，因此破壞力比爆炸更大?；旌蠚怏w的爆轟只發(fā)生在一定的濃度范圍，叫做爆轟范圍。一些氣體混合物的爆轟范圍見表2.11。爆轟不僅可發(fā)生在混合氣體中，也可發(fā)生在單一爆炸性氣體的分解爆炸中。目前對爆轟的發(fā)生條件還缺乏應有的認識。預防爆轟的最好手段是預防爆炸。2.4.5氣體的分解爆炸某些單一成分的氣體，在一定的溫度下受到一定的壓力會發(fā)生分解爆炸。由于這種爆炸是由分解熱產(chǎn)生而引起的，產(chǎn)生分解爆炸并不需要助燃氣體存在。

如乙炔的分解爆炸：（293K，臨界壓力1.4×105Pa）C2H2—→2C+H2+54.2kcal·mol-1

2.4.6粉塵爆炸粉塵爆炸是從1878年美國一家面粉廠爆炸開始提出研究的。據(jù)有關(guān)資料報道：美國在1965年一年中發(fā)生了1173次工業(yè)粉塵爆炸事故，死亡681人，傷460人；1987年3月哈爾濱亞麻廠發(fā)生的粉塵爆炸事故，死亡56人，傷179人。粉塵爆炸是懸浮在空氣中的可燃固體粉塵接觸到明火或電火花等點火源時發(fā)生的爆炸現(xiàn)象。

凡可燃性粉塵生產(chǎn)場所都需要采取防止粉塵爆炸的措施。1、粉塵爆炸的必要條件（1）可燃粉塵：可燃性固體粒子在空氣中要達到一定的濃度。（2）空氣：氧和固體燃料微粒發(fā)生氧化，產(chǎn)生熱，引起燃燒和爆炸。（3）混合：粉塵與空氣中的氧混合得很好。（4）點火源：要具有一定能量的點火源。（5）一定的密閉性：爆炸產(chǎn)生的環(huán)境有一定的密閉性。敞開的空間只能形成燃燒。

2、可燃性粉塵著火爆炸的機理（1）粉塵表面受熱后溫度升高；（2）粉塵表面的分子發(fā)生熱分解或干餾作用，在粉塵周圍產(chǎn)生可燃氣體；（3）產(chǎn)生的可燃氣體與空氣形成爆炸性混合氣體，同時發(fā)生燃燒；（4）燃燒產(chǎn)生的熱進一步促進粉塵分解，燃燒連續(xù)傳播，在適合條件下發(fā)生爆炸。這仍是一種連鎖反應，當熱量足夠時火焰?zhèn)鞑ニ俣仍絹碓娇欤罱K引起爆炸；若熱量不足，火焰會熄滅。

3、粉塵爆炸的特征（1）粉塵爆炸的燃燒速度、爆炸壓力比混合氣體爆炸小。（2）粉塵爆炸多為不完全燃燒，產(chǎn)生的一氧化碳等有毒物質(zhì)更多。（3）堆積的可燃性粉塵通常不會爆炸。但如果發(fā)生了局部爆炸，爆炸波會使得堆積的粉塵飛揚，形成粉塵霧，可能引起二次爆炸、三次爆炸，其危害非常大。4、粉塵爆炸的影響因素（1）化學性質(zhì)和組分粉塵必須是可燃的，燃燒熱越高、爆炸下限越低、點火能量越小的物質(zhì)越易爆炸。

（2）粉塵粒度大小及分布粉塵粒度越小，比表面積越大，越易爆炸。粒徑＞400μm時就很難使其發(fā)生爆炸。（3）可燃性氣體與可燃粉塵共存時，會使爆炸下限下降，使粉塵在更低的濃度下發(fā)生爆炸。（4）最小點燃能量粉塵的最小點燃能量是指最易點燃的混合物在20次連續(xù)試驗時，剛好不能點燃時的能量值。它與粉塵的濃度、粒徑有關(guān)，難以得出定值。（5）爆炸極限一般工業(yè)可燃粉塵爆炸下限約在20—60mg/m３,上限可達2—6㎏/m３,上限通常難以達到。一般溫度、壓力升高時，爆炸極限變寬。（6）水分含量水分含量對爆炸極限影響不大。但水分含量增加，最小點火能量有所增加。5、霧滴爆炸

可燃液體的霧滴是能夠傳播火焰的。當遇到適當?shù)狞c火源時，就有可能形成火災或爆炸。

當霧滴直徑小于0.01mm時，它的可燃下限剛好等于該物質(zhì)氣相時的爆炸下限（質(zhì)量分數(shù)），即使是在溫度很低，液體不揮發(fā)時也存在著危險。

粉塵爆炸舉例

2009年12月18日凌晨2點湖南株洲硬質(zhì)合金集團有限公司粉末冶金廠濕磨車間(用酒精作潤滑和傳熱介質(zhì)）一臺罐式球磨機發(fā)生超溫超壓爆炸，噴出的酒精起火并引起噴出的酒精與碳化鎢粉體爆炸。爆炸生成的高溫氣流造成可燃物著火，沖擊障礙物，將廠房的輕質(zhì)屋頂沖開，將門窗等薄弱部位沖走，無鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)也無柱子的圍墻部分被震垮，附近廠房也輕度受損。這次爆炸還引起空調(diào)系統(tǒng)的回風管兩處輕度爆炸，造成兩處風管裂口。其原因是，球磨機爆炸造成風管內(nèi)的積灰揚起（平均粒徑0.4微米），形成爆炸混合物，高溫氣流經(jīng)過風管使其局部受熱而引起粉塵與空氣的混合物發(fā)生爆炸。由于粉塵量較少，爆炸能量不大。2.4.8爆炸溫度與壓力爆炸性氣體混合物的爆炸溫度與壓力，可根據(jù)燃燒反應熱或內(nèi)能來計算。由于爆炸速度很快，可設(shè)定它是在絕熱系統(tǒng)內(nèi)進行，則有：爆炸后系統(tǒng)內(nèi)物質(zhì)的熱力學能=爆炸前物質(zhì)熱力學能+產(chǎn)生的熱能Q熱即：

式中：n——化學反應式中可燃物分子式的當量值。

當量值n即是化學反應分子式中可燃物前的配平系數(shù)。

當化學反應式中可燃物分子式為當量值時，這時爆炸的溫度和壓力最大。若不是這種情況，也可用化學反應分子式中可燃物的體積百分濃度，但爆炸時的溫度和壓力都降低。例2.4已知甲烷的燃燒熱QCH4=799.14kJ/mol和甲烷的熱力學能UCH4=1.82×4.184kJ/mol（300K時），原始溫度為300時，在空氣中爆炸，試求爆炸時的最高溫度與壓力。解：先寫出燃燒反應式：CH4＋2O2＋2×3.76N2—→CO2＋2H2O＋7.52N2

由于空氣中O2占21%、N2占79%，故N2是O2的3.76倍，反應式中需2份O2，那么就有2×3.76=7.52份的N2；又由于N2是惰性氣體，不參入反應，故產(chǎn)物仍有7.52份N2。求出爆炸前300K時反應物的熱力學能之和，熱力學能由教材表2.15查得：UCH4=1.82×4.184kJ/mol，UO2=1.49×4.184kJ/mol，UN2=1.49×4.184kJ/mol，

∑U反=1×UCH4＋2×UO2＋2×3.76×UN2

=(1×1.82＋2×1.49＋2×3.76×1.49)×4.184=66.968kJ系統(tǒng)內(nèi)爆炸(燃燒)后產(chǎn)生的總能量：∑U產(chǎn)=∑U反＋nQ燃=66.968＋1×799.14=866.1kJ（因只有CH4是可燃物，且分子式前為1，即n=1）用試差法來求爆炸后的最高溫度：先設(shè)爆炸后的溫度為2800K，從表2.15查得2800K時各產(chǎn)物的熱力學能代入式中計算：

UCO2=30.4×4.184kJ/mol，UH2O=24.0×4.184kJ/mol，UN2=16.9×4.184kJ/mol?！芔產(chǎn)=1×UCO2＋2×UH2O＋7.52×UN2

=(1×30.4＋2×24.0＋7.52×16.9)×4.184=859.76kJ由于所設(shè)2800K時產(chǎn)物內(nèi)能之和859.76＜866.1，故爆炸的實際理論溫度應大于2800K。所以再設(shè)爆炸后溫度為3000K，從表2.15查得

3000K時各產(chǎn)物的熱力學能代入式中計算：UCO2=33.0×4.184kJ/mol，UH2O=26.2×4.184kJ/mol，UN2=18.3×4.184kJ/mol?！芔產(chǎn)=(1×33.0＋2×26.2＋7.52×18.3)×4.184=933.1kJ

由計算值可見：933.1＞866.1＞859.76，故爆炸后的溫度應在2800～3000K之間。

用內(nèi)插法求出理論上的最高溫度T最高：(溫度與爆炸產(chǎn)生的總能量有關(guān))T最高=T設(shè)低＋[(∑U產(chǎn)（計算）－∑U產(chǎn)（設(shè)低）)/(∑U產(chǎn)（設(shè)高）－∑U產(chǎn)（設(shè)低）)]×(T設(shè)高－T設(shè)低)將有關(guān)數(shù)據(jù)代入得：T最高=2800＋(866.1－859.76)/(933.1－859.76)×(3000－2800)=2817K爆炸壓力可根據(jù)下方程求取：

P最高=（T最高/T0）·P0·（n/m），Pa

式中：P0——原始壓力，大氣（空氣）中為1.0133

×105，Pa

T0——原始溫度，K

m——爆炸前各氣體的物質(zhì)的量(化學反應式

中反應的物質(zhì)量)，mol

n——爆炸后各氣體的物質(zhì)的量(化學反應式

中產(chǎn)物的物質(zhì)量)，mol

本例題中：m=1＋2＋2×3.76=10.52

n=1＋2＋7.52=10.52

P最高=(2817/300)×1.0133×105×(10.52/10.52)

=9.48×105Pa

例題計算的是甲烷在空氣中按化學當量濃度完全燃燒時計算的值，又假設(shè)沒有熱損失，所以爆炸時的溫度和壓力都是最大值。如果在系統(tǒng)內(nèi)可燃氣的濃度大于或小于與空氣中氧完全反應所需的化學計量值，則爆炸時的溫度和壓力都將降低。見下例題：

例2.5計算甲烷在空氣中處在爆炸下限時的爆炸溫度與壓力。已知甲烷的燃燒熱QCH4=799.14kJ/mol，T0=300K，P0=1.0133×105Pa，甲烷的L下=5.3%。

解:根據(jù)質(zhì)量守恒定律,設(shè)反應前后系統(tǒng)內(nèi)各物質(zhì)的總體積分數(shù)為1。

先寫出燃燒反應方程式，并算出反應前后系統(tǒng)內(nèi)各物質(zhì)各自的體積分數(shù)量。

CH4+O2+N2———→

↓↓↓

0.053（1－0.053）×0.21（1－0.053）×0.79

=0.053=0.1989=0.7481

↓↓↓

CH4的量總量為1總量為1

為5.3%空氣中O2含量21%空氣中N2含量79%

CO2+H2O+N2+O2

↓↓↓↓

0.0530.053×20.74811－0.053－0.106－0.7481

=0.053=0.106=0.7481=0.0929

↓↓↓↓

生成與CH4生成與CH4反應前剩余的O2

相同的量相同量的2倍后一樣

即生成2H2O

求出爆炸前300K時反應物的熱力學能之和，熱力學能由教材表2.15查得：

UCH4=1