三、爆炸极限的计算
1、爆炸反应当量浓度的计算
爆炸气体完全燃烧时,其化学理论体积分数可用来确定可燃物的爆炸下限,公式如下:
C=20.9/(0.209+nO)
爆炸下限(LEL)=0.55×C
爆炸上限(UEL)=4.8(C)^0.5
C——爆炸性气体完全燃烧时的化学计量浓度;
0.55——常数;
20.9%——空气中氧体积分数;
nO——可燃气体完全燃烧时所需氧分子数。
例如:求丙烷的爆炸极限。
丙烷化学反应式:
一分子丙烷+五分子氧气→三分子二氧化碳+四分子水
丙烷(LEL)=0.55×C=2.21%
丙烷(UEL)=4.8(20.9/(0.209+5))^0.5=9.62%
2、由分子中所含碳原子数估算爆炸极限
爆炸下限(LEL)=1/(0.1347n+0.04343)
爆炸上限(UEL)=1/(0.01337n+0.05151)
n——分子中所含碳原子数
3、两种以上可燃气体组成的混合体系爆炸极限的计算
3.1、莱夏特尔定律
对于两种以上可燃气体混合体系,已知每种可燃气体的爆炸极限和所占空间体积分数,可根据莱夏特尔定律算出混合体系的爆炸极限。
(爆炸下限)LEL=(P1+P2+P3)/(P1/LEL1+P2/LEL2+P3/LEL3)
(爆炸上限)UEL=(P1+P2+P3)/(P1/UEL1+P2/UEL2+P3/UEL3)
Pn——每种可燃气在混合物中的体积分数
3.2、理查特里公式
对于两种以上可燃性混合体系可用理查特里公式,该式适用于各组分间不反应、燃烧时无催化作用的可燃性混合体系。
EL=100/(V1/EL1+V2/EL2+……+Vn/ELn)
EL——混合体系爆炸极限;
ELn——混合体系中各组分的爆炸极限;
Vn——各组分在混合气体中的体积分数。
4、含惰性气体的可燃性混合体系的爆炸极限
对于有惰性气体混入的多元可燃性混合体系的爆炸极限,可用以下公式:
EL=ELr/(1-D+(ELr×D)/100)
EL——含惰性气体的可燃性混合体系的爆炸极限;
ELr——可燃性混合体系中部分可燃物的爆炸极限;
D——为惰性气体含量。
综上所述,爆炸极限的确定对处置石油化工灾害事故具有一定的指导意义,但是,在实际工作中决不能把爆炸极限看作是物理常数。作为一个火场指挥员而言,要了解这一个数值的来源,并根据火场实际情况予以科学掌握灵活使用,特别是在处理特殊事故时,比如热表面积大、点火源温度高与混合物的接触时间长的情况下,就应该充分考虑到其对爆炸极限的影响,如果一成不变,不采取特殊措施,就易引发事故,造成不必要的伤亡和财产损失。
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