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可燃氣體報警器爆炸極限如何計算

文章出處:人氣:8發表時間:2016-11-26 9:14:54

可燃氣體報警器爆炸極限如何計算
   可燃氣體爆炸極限的計算
   1、定義:
   可燃性混合物能夠發生爆炸的最低濃度稱為爆炸下限,有時亦稱為著火下限。在低於爆炸下限時,既不爆炸,也不著火。這是由於可燃物濃度不夠,過量空氣的冷卻作用,阻止了火焰的蔓延;
   2、簡介
   可燃性混合物的爆炸極限範圍越寬、爆炸下限越低其爆炸危險性越大。這是因為爆炸極限越寬則出現爆炸條件的機會就多;爆炸下限越低則可燃物稍有泄漏就會形成爆炸條件。點燃在空氣中的氣體,氣體可能會引爆,或者會很快停止。是哪個情況,是由氣體在空氣中的濃度來決定的。當氣體濃度太低,沒有足夠燃料來維持爆炸;當氣體濃度太高,沒有足夠氧氣燃燒。氣體隻有在兩個濃度之間才可能引爆,這兩個濃度稱為爆炸下限(LEL)、爆炸上限(UEL),慣以百分比表示。它們是氣體的爆炸極限(又稱爆炸界限)。
   各種可燃氣體和燃性液體蒸氣的爆炸極限,可用專門儀器測定出來,或用經驗公式估算。爆炸極限的估算值與實驗值一般有些出入,其原因是在計算式中隻考慮到混合物的組成,而無法考慮其他一係列因素的影響,但仍不失去參考價值。
   3、計算
   (1)根據化學理論體積分數近似計算
   爆炸氣體完全燃燒時,其化學理論體積分數可用來確定鏈烷烴類的爆炸下限,公式如下:
   L下≈0.55C0
   式中 0.55——常數;
   C0——爆炸氣體完全燃燒時化學理論體積分數。若空氣中氧體積分數按20.9%計,C0可用下式確定
   C0=20.9/(0.209+nO)
   式中 nO——可燃氣體完全燃燒時所需氧分子數。
   如甲烷燃燒時,其反應式為
   CH4+2O2→CO2+2H2O
   此時nO =2
   則L下=0.55×20.9/(0.209+2)=5.2由此得甲烷爆炸下限計算值比實驗值5%相差不超過10%。
   (2) 對於兩種或多種可燃氣體或可燃蒸氣混合物爆炸極限的計算
   目前,比較認可的計算方法有兩種:
   a、萊•夏特爾定律
   對於兩種或多種可燃蒸氣混合物,如果已知每種可燃氣的爆炸極限,那麽根據萊•夏特爾定律,可以算出與空氣相混合的氣體的爆炸極限。用Pn表示一種可燃氣在混合物中的體積分數,則:
   LEL=(P1+P2+P3)/(P1/LEL1+P2/LEL2+P3/LEL3)(V%)
   混合可燃氣爆炸上限:
   UEL=(P1+P2+P3)/(P1/UEL1+P2/UEL2+P3/UEL3)(V%)
   此定律一直被證明是有效的。
   b、理•查特裏公式
   理•查特裏認為,複雜組成的可燃氣體或蒸氣混合的爆炸極限,可根據各組分已知的爆炸極限按下式求之。該式適用於各組分間不反應、燃燒時無催化作用的可燃氣體混合物。
   Lm=100/(V1/L1+V2/L2+……+Vn/Ln)
   式中Lm——混合氣體爆炸極限,%;
   L1、L2、L3——混合氣體中各組分的爆炸極限,%;
   V1、V2、V3——各組分在混合氣體中的體積分數,%。
   例如:一天然氣組成如下:甲烷80%(L下=5.0%)、乙烷15%(L下=3.22%)、丙烷4%(L下=2.37%)、丁烷1%(L下=1.86%)求爆炸下限。
   Lm=100/(80/5+15/3.22+4/2.37+1/1.86)=4.369
   (3)可燃粉塵
   許多工業可燃粉塵的爆炸下限在20-60g/m3之間,爆炸上限在2-6kg/m3之間。
   碳氫化合物一類粉塵如能完全氣化燃盡,則爆炸下限可由布爾格斯-維勒關係式計算:
   c×Q=k
   式中c——爆炸下限濃度;
   Q——該物質每靡爾的燃燒熱或每克的燃燒熱;
   k——常數。

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