燃烧与爆炸复习整理资料(仅参考)
1. 链锁反应理论(内容了解,区别):燃烧的过程如下:可燃物、助燃物首先吸收能量,→游离基:带自由电子,活性很强,活化中心→自由基再与其它分子作用→新游离基→传递下去→链锁反应。链锁反应的两种形式:
直链——每次只产生一个自由基,→单传→燃烧;支链——每次产生两个以上自由基,繁殖; →多传→越来越多、越来越快;指数级数增长→反应自动加速→热积累大于热散失→爆炸;
2. 燃烧是可燃物质的氧化化学反应,在反应过程中伴随有热效应和光效应以及气体产物
3. 自燃:煤自燃、黄磷在空气中很容易发生自燃
4. 闪燃:当火焰或炽热物体接近一定温度下的易燃和可燃液体时,其液面上的蒸汽与空气的混合物会发生一闪即灭的燃烧
5. 爆燃:对于火炸药或爆炸性气体混合物的燃烧,由于其燃速很快
6. 燃烧三要素:可燃物质、氧或氧化剂 (助燃物质)、点火源
7. 造成火灾的原因:(1)放火。有恐怖分子 (2)违反电气安装安全规定 (3)违反电气使用安全规定 (4)违反安全操作规程 (5)吸烟 (7)玩火。小孩玩火,燃放烟花爆竹 (8)自燃。物品受热自燃(9)自然原因 (10)其他原因及原因不明
8. 爆炸的概念:爆炸是物质的非常急剧的物理、化学变化,也是大量能量在短时间内迅速释放或急剧转化成机械功的现象。
9. 物理爆炸:由物质发生剧烈的物理变化所引起的爆炸现象。特点:在爆炸现象发生过程中,造成爆炸发生的介质的化学性质不发生变化,发生变化的仅是介质的状态参数。
10. 化学爆炸:由物质化学结构发生剧烈变化而引起的爆炸现象。特点:(1)爆炸发生过程中介质的化学结构和性质发生了变化(2)形成爆炸的能源来自物质迅速发生化学变化时所释放的能量
11. 化学爆炸三要素:反应的快速性、反应的放热性、生成气体产物
12. 爆炸破坏的主要形式为空气冲击波
13. 爆炸灾害的预防措施(至少2、3点):(1)必须充分考虑研究可能引起爆炸的危险性物质和着火,引爆源之间的关系,使之不产生爆炸。(2)尤其重要的是按生产流程图认真检查好所有导致爆炸的可能性。(3)在整个系统范围内,比如查看温度、压力,组分、杂质、流速、操作阀门计量、净化、废物排放、修理和其它各种因素,(4)如果能够先发现产生爆炸的可能性,及时采取措施则爆炸一般是可以预防的。(5)加强检测、检查、预报、预防
14. 爆炸灾害的限制措施:(1)、设置安全装置。把内部压力向外泄压,泄爆,避免容器、设备等破坏。 (2)、在激烈喷出高压气体或液化气时,紧急关闭阀门是一种有效的限制措施。 (3)、在有爆炸危险的设备周围,应设置防爆墙; (4)、为避免爆炸后发生火灾,在爆炸危险的工作场所,要避免堆积可燃物质
15. 可燃气体一旦发生了泄漏,随后就可能发生下面四种情况(理解):(1)泄漏的可燃气体在没有着火之前就消散掉,不形成爆炸危险性; (2)泄漏的可燃气体在泄放口上高速喷射、磨擦或静电占火。在这种情况下一般只引起着火而不爆炸;
(3)泄漏物扩散到广阔的区域,经过一段延滞时间后,可燃蒸气云被点燃,接着发生一场大火灾; (4)火焰经过较长距离的传播而加速,使爆燃向爆轰转变,产生危险的爆炸冲击波。
16. 燃烧与化学爆炸:(1)共同点:都需具备可燃物、氧化剂和火源这三种基本
因素。(2)区别:主要区别在于氧化反应速度不同。(3)联系:两者可随条件而转化。同一物质在一种条件下可以燃烧,在另一种条件下可以爆炸。有些是先爆炸后着火。在某些情况下会是先火灾而后爆炸 。
17. 可燃性气体定义:凡是遇火、受热或与氧化剂接触能够发生着火或爆炸的气体,统称为可燃性气体。可燃性气体的燃烧形式可概分为扩散燃烧与预混合燃烧。
18. 扩散燃烧:可燃气体流入到大气中时,在可燃性气体与助燃性气体的接触面上所发生的燃烧。特点:(1)由于可燃气体与空气是逐渐混合并逐渐燃烧消耗掉
(2)火焰的明亮层是扩散区(3)燃烧速度很低,一般小于0.5m /s (3)火焰缓慢而稳定(4)火炬燃烧、气焊的火焰、燃气加热等也属于这类扩散燃烧(5)只要控制得好,就不会造成火灾
19. 预混合燃烧:定义:如果可燃气体与空气是在燃烧之前按一定比例均匀混合的,形成预混气,遇火源则发生爆炸式燃烧——称预混合燃烧或动力燃烧。
20. 层流火焰和湍流火焰(个人觉得理解哈就是咯):对于缓燃波,还存在有层流火焰和湍流火焰两种不同火焰及其燃烧形式。层流还是湍流:由火焰传播的速度、可燃混气的粘度、管径的大小、管壁的粗糙度等共同决定。
21. 理论氧含量:可燃性气体正好完全燃烧所必须的氧气量。
22. 理论氧含量和理论混合比有计算题。
23. 爆炸极限的概念:当可燃性气体、蒸气与空气或氧气在一定浓度范围内均匀混合,遇到火源发生爆炸的浓度范围。最低浓度:爆炸下限,最高浓度:爆炸上限。将这一浓度范围内的混合气体称为爆炸性混合气体。上、下限之间的范围:爆炸极限。
24. 爆炸极限的安全意义:(1)浓度在上限以上或下限以下的混合物,则不会着火或爆炸。(2)浓度在爆炸下限以下:可燃性物质不足;空气过量:由于空气的冷却作用,阻止了火焰的蔓延;(3)浓度在爆炸上限以上:可燃性物质过量,而空气非常不足(主要是氧不足) ,火焰也不能蔓延
25. 爆炸极限有计算题:(1)根据完全燃烧反应所需的氧原子数计算 经验公式:
L 下——爆炸下限,L 上——爆炸上限,N ——每摩尔可燃气体完全燃烧所需的氧
原子数
[例]试求乙烷在空气中爆炸浓度下限和上限
L 下=1004. 76(N -1)+1L 上=4. 76N +4
(2)适用于链烷烃: L 下=0. 55C 0
(3)多种可燃气体混合物的爆炸极限计算 L 上=0. 0L m =100
V 1
L 1V +L 22+L 3+ 3V
Lm ——多组分混合可燃气体的爆炸极限,%;L1、L2、L3——各组分的爆炸极限,%;
V1、V2、V3——各组分在混合气体中的浓度,%;V1+V2+V3+…=100%
三成分系混合气组成三角坐标氨一氧一氮混合气的爆炸极限
(常温、常压)‘
26. 若容器材料的传热性好,则管径越细,火焰在其中越难传播,爆炸极限范围变小。实验证明,对于圆柱形容器,管子直径越小,爆
炸极限范围则越小,火焰蔓延的速度也越小。
27. 最小点火能量: 能引起一定浓度可燃物燃烧或爆炸所需要的最低能量值,是衡量可燃性气体(可燃性粉尘)爆炸危险性的重要示性数,也是静电安全的重要技术参数。
28. 缝隙原理:当爆炸性混合气体的火焰经过足够小的断面时,火焰尚能传播而不熄灭的最小断面称为最小传播断面。这种阻断火焰传播的原理称为缝隙原理。
29. 气体分解爆炸:一般情况下,可燃性气体要发生爆炸需要适量的空气。但是有些气体即使没有空气或氧同样可以发生爆炸
30. 可燃液体:凡遇火、受热或与氧化剂接触,能够着火和爆炸的液体。
31. 易燃性液体:是指易燃、易爆、闪点低于45℃,在常温常压下为液体的物质。
32. 液面上的蒸气点燃后产生火焰并出现热量的传递,火焰向液体传热的方式主要是对流和传导。
33. 由喷管喷出的液滴与氧化合,这时由于液块分散,表面积加大,燃速也较快。在燃烧过程中,热膨胀波还会把液滴进一步冲碎而加快燃烧。——若液滴中含有水份,这水份被火焰激烈加温而发生爆炸性蒸发,将液滴炸碎,从而使液滴分子与氧气接触更充分,燃烧就变得更完全,能大大提高燃烧效率,所以燃油掺水能够省油。
34. 闪点;发生闪燃的最低液体温度叫闪点。意义:闪点对可燃液体的防火工作意义很大,根据物质闪点可以区别各种可燃液体的火灾危险性。燃点大于闪点。
35. 连续燃烧:在燃点温度时能形成连续燃烧,是因为在燃点温度下的液体蒸发
速度比闪点时的稍快,蒸气量足以供给连续不断地燃烧。在连续燃烧的最初瞬间,火焰周围的液体温度可能刚刚达到燃点,但随后温度不断升高,促使蒸发进一步加快,火势逐渐扩大,形成稳定的连续燃烧。
36. 自燃温度或自燃点:发生自燃时的温度。
37. 沸溢火灾:贮槽内的液体在燃烧过程中,如果延续的时间较长,除了表面被加热外,其里层也会逐渐被预热。沸溢火灾的条件:在燃烧的作用下,使靠近液面的油层温度上升,油品粘度变小,在水滴向下沉积的同时,受热油的作用而蒸发变成蒸气泡,于是呈现沸腾现象。蒸气泡被油膜包围形成大量油泡群,体积膨胀,溢出罐外。
38. 池火灾:可燃液体(如汽油、柴油等)泄露后流到地面形成液池,或流到水面并覆盖水面,遇到火源燃烧而成池火。
39. 可燃液体的爆炸极限:可燃液体的爆炸极限有两种表示方法:(1)是可燃蒸气的爆炸浓度极限,有上、下限之分,以“%”(体积分数)表示;(2)是可燃液体的爆炸温度极限,也有上、下限之分,以“℃”表示。
40. 饱和蒸气压:饱和蒸气是指在单位时间内从液体蒸发出来的分子数等于回到液体里的分子数的蒸气。在密闭容器中,液体都能蒸发成饱和蒸气。饱和蒸气所具有的压力叫做饱和蒸气压力,简称蒸气压力,以Pa 表示。
41. 可燃液体爆炸极限有计算题:
根据可燃液体的蒸气压力,就可以求出蒸气在空气中的浓度,其计算式为:
C p z p H
C ——混合物中的蒸气浓度,%;
P Z ——在给定温度下的蒸气压力,Pa ;
P H ——混合物的压力,Pa 。
如果PH 等于大气压力即101 325 Pa(760 mmHg),则可将计算式改写为:C= Pz/ 101325
[例1] 桶装甲苯的温度为20℃,而大气压力为101325Pa 。试求甲苯的饱和蒸气浓度,并确定是否有爆炸危险?
[解] 从表2查得甲苯在20℃时饱和蒸气压力Pz 为2973Pa ,代入公式即得:
C=2973/101 325=2.93%
答:桶装甲苯在20℃时的饱和蒸气浓度为2.93%。从表1中可以查出甲苯的爆炸极限为1.27%~7.75%,比较例题中求得甲苯的蒸气浓度,即可说明甲苯在20℃时具有爆炸危险。
由于可燃液体的蒸气压力是随温度而变化的,因此可以利用饱和蒸气压来确定可燃液体在贮存和使用时的安全温度和压力。
[例2] 有一个苯罐的温度为10℃,确定是否有爆炸危险?如有爆炸危险,请问应选择什么样的贮存温度比较安全?
[解] 先求出苯在10℃时的蒸气压力为5960Pa ,代入公式,则
C= Pz /101325=5960/101325=5.89%
苯的爆炸极限为1.5%~9.5%,故苯在10℃时具有爆炸危险。
消除形成爆炸浓度的温度有两个可能:一是低于闪点的温度;二是高于爆炸上限的温度。本例中采用后者,即安全贮存温度应采取高于爆炸上限的温度。 已知苯的爆炸上限为9.5%,代入下式:
Pz=101325C=(101 325×0.095)Pa=9625.8Pa
从表2查得苯的蒸气压力为9625.8Pa 时,处于10~20℃范围内,用内插法求得:
[10+(9 625.8-5966)×10/(9972-5966)]℃=(10+9)℃=19℃
答:贮存苯的安全温度应高于19℃。
[例3] 某厂在车间中使用丙酮作溶剂,操作压力为500kPa ,操作温度为25℃。请问丙酮在该压力和温度下有无爆炸危险?如有爆炸危险,应选择何种操作压力比较安全?
[解] 先求出丙酮的蒸气浓度。从表3—4查得丙酮在25℃时的蒸气压力为30931Pa ,
代入式(3—3)得出丙酮在500kPa 下的蒸发浓度:
C= Pz/ PH=30931/500000=6.2%
丙酮的爆炸极限为2%~13%,说明在500kPa 压力下丙酮是有爆炸危险的。 如果温度不变,那么为保证安全则操作压力可以考虑选择常压或负压。
如选择常压,则浓度为:
C= Pz/101325 =30931/101325 = 30.5%
如选择负压,假设真空度为39997Pa ,则浓度为:
C=Pz/PH=30931/(101325—39997)=50.4%
显然在常压或负压的两种压力下,丙酮的蒸气浓度都超过爆炸上限,无爆炸危险。但相比之下,负压生产比较安全。
[例4] 已知甲苯的爆炸浓度极限为1.27%~7.75%,大气压力为101325Pa 。试求其爆炸温度极限。
[解] 先求出甲苯在101325Pa 下的饱和蒸气压:
Pz=[1.27×101325/100] Pa = 1286.83Pa
表2查得甲苯在1286.83Pa 蒸气压力下,处于0~10℃之间;
利用内插法求得甲苯的爆炸温度下限:
[(1286.83-901)×10/(1693-901)]℃ = [3858.3/792]℃ = 4.87℃
再利用公式求甲苯的爆炸温度上限:
Pz = 7.75×101325/100 = 7852.69Pa
从表2查得甲苯在6839.43Pa 蒸气压力下处于30~40℃之间,利用内插法求得甲苯的爆炸温度上限:
[30 +(7582.69-4 60)×10/(7906-4960)]℃=[30+ 26226.9/2946] =38.9℃ 答:在101325Pa 大气压力下,甲苯的爆炸温度极限为4.87~38.9℃。
3.受热膨胀性
V t =V0(1+βt )
[例5] 玻璃瓶装乙醚,存放在暖气片旁,试问这样放乙醚玻璃瓶有无危险?(玻璃瓶体积为24L ,并留有5%的空间。暖气片的散热温度平均为60℃)
[解] 从表6查得乙醚的体积膨胀系数为0.0016,根据公式求出乙醚受热达到60℃时的总体积
Vt=V0(1+βt)=[(24—24×5%) ×(1+0.00160×60)]L=
[22.8(1+0.096)]L=24.988L
乙醚的原体积为22.8L ,实际增加的体积应为:
(24.988-22.8)L≈2.19L
而乙醚玻璃瓶原有5%的空间,体积为24L ×5%=1.2L,显然膨胀增加的体积已超过预留空间:(2.19-1.2)L=0.99L。同时,乙醚在60℃时的蒸气压已达到
230008Pa 。
答:乙醚玻璃瓶存放在暖气片旁有爆炸危险,应移放在其他安全地点。
42. 评价可燃液体火灾爆炸危险性的主要技术参数是闪点、饱和蒸气压和爆炸极限。
43. 受热膨胀性:热胀冷缩是一般物质的共性,可燃液体贮存于密闭容器中,受热时由于液体体积的膨胀,蒸气压也会随之增大,有可能造成容器的鼓胀,甚至引起爆炸事故。可燃液体受热后的体积膨胀值,可用下式计算:Vt=V0(1+βt )式中:Vt ,V0——液体在t 和0℃时的体积,L ; t ——液体受热后的温度,℃;β——体积膨胀系数,即温度升高1℃时,单位体积的增量。几种液体在0~100℃的平均体积膨胀系数见表6。
44. 固体着火燃烧机理:主要讨论:受热时能释放出可燃气体的固体1、固体引燃条件和引燃时间, 能被引燃的条件:单位固体表面上净热速率S 。S0,被引燃;S =0,临界条件
45. 火焰传播速度与热产物与固体之间的关系,左到右速度依次增大
46. 木炭和焦炭燃烧区别:
47. 阴燃:定义:固体物质在一定条件下发生的无可见光的缓慢燃烧现象,通常产生烟和伴有温度升高的现象。特点:与有焰燃烧的区别是没有火焰,与无焰燃烧的区别是分解产生可燃气。发生条件:(1)内部条件:可燃物必须是受热分解后能产生刚性结构的多孔碳的固体物质。(2)外部条件:热源有合适的供热强度。 例子:阴燃的传播
以柱状纤维素材料沿水平方向的阴燃为例
阴燃的结构分为3个区域:
I(热解区) ;II(炭化区) ;
III (残余灰/炭区)
阴燃传播连续,各区域之间并无明显界限。
区域II 的稳定及其向前的热传递情况决定了
能否传播及快慢。
48.
为什么粒度低于一定值才能参与爆炸:只
有粒径低于此值的粉尘才能参与爆炸快速反应。
49. 粉尘层(或层状粉尘) :指堆积在物体表面上的静止状态的粉尘。粉尘云(或云状粉尘) :指悬浮在空间中的、呈运动状态的粉尘。
50. 粉尘爆炸的条件:(1)粉尘本身可燃(2)粉尘以一定浓度悬浮在空气中(3)存在足以引起粉尘爆炸的火源
51. 二次爆炸:在许多情况下,它是发生在设备内部或局部点,随后这局部爆炸(一次爆炸) 将地面粉尘层扬起,使空间达到极限浓度而形成所谓的“二次爆炸”。
52. 粉尘爆炸过程:粉尘粒子表面通过热传导和热辐射,从点火源获得点火能量,使表面温度急剧上升;达到粉尘粒子的加速分解温度或蒸发温度,形成粉尘蒸气或分解气体;2、这种气体与空气混合而生成爆炸性混合气体,就能引起点火3、粉尘粒子本身从表面一直到内部(直到粒子中心点),相继发生熔融和气化,迸发出微小的火花,成为周围未燃烧粉尘
的点火源,使粉尘着火,从而扩大了爆炸火焰范围。
53. 粉尘爆炸与气体爆炸相比:(1)必须有足够数量的尘粒飞扬在空气中才有可能发生粉尘爆炸。尘粒飞扬与颗粒大小及气体扰动速度有关。直径小于10μm 的颗粒才能在运动气流中长时间悬浮,形成爆炸尘云。更大的颗粒扬起后,只能在空间短暂停留,随后很快沉降。 (2)粉尘燃烧过程比气体燃烧过程复杂,有的粉尘要经过粒子表面的分解或蒸发阶段。即便是直接氧化的颗粒,也有一个由表面向中心延续燃烧的过程。因而感应期长(即从接触火源到完成化学反应的时间长);可达数十秒,为气体的数十倍。这就使得用快速装置探测粉尘爆炸的苗头和抑制粉尘爆炸的发展成为可能。(3)粉尘爆炸的起始能量大,达10mJ 的量级,为气体的近百倍。(4)粉尘的燃烧速度和爆炸压力虽然比气体小,但因燃烧的时间长,产生的能量大,所以产生破坏和烧毁的程度要大得多。(5)发生粉尘爆炸的时候,会有燃烧的粒子飞散,如果飞到可燃物或人体上,会使可燃物局部严重碳化或人体严重烧伤。(6)粉尘爆炸有产生二次爆炸的可能性,如图4—3所示。静止堆积的粉尘被风吹起,悬浮在空气中,如果遇点火源就会发生爆炸。爆炸产生的冲击波又使其它堆积的粉尘悬浮在空气中,而飞散的火花和辐射热成为点火源,引起第二次爆炸。最后整个粉尘存放场所都受到爆炸破坏。这种连续爆炸会造成极严重的破坏。(7)与气体相比,粉尘爆炸容易引起不完全燃烧,因而在生成气体中有大量的一氧化碳存在。
54. 点火源,粉尘浓度一般考虑下先,不考虑上限。颗粒度的影响粒度愈小,点火温度愈低,也越逼近于极限点火温度值。粉尘颗粒愈细,比表面积愈大,氧化反应速率愈高,且反应较完全。
55. 粉尘火灾与粉尘爆炸的区别:二者燃烧形式不同:粉尘爆炸:发生火焰的明火燃烧。粉尘火灾:暗燃:冒烟燃烧。
56. 炸药的三个特点:(1)放出大量的热(2)化学反应速度极快(3)能产生大量的气体产物。
57. 炸药化学变化的三种形式:热分解、燃烧、爆轰
58. 热分解特点:(1)炸药内各点的温度相同;(2)在全部炸药内分解反应同时进行,没有集中的反应区;(3)环境温度越高,热分解越显著。(4)炸药的热分解反应一般都伴随有热量放出。如果放热量不能及时散失,炸药温度就会不断升高,促使反应速度不断加快和放出更多的热量,温度继续升高到某一定值(爆发点) 时,热分解就能转化为自燃和自爆。
59. 炸药爆炸不需外界供氧。
60. 炸药燃烧稳定的顺序 :猛炸药燃烧稳定性最高,起爆药最低,易熔炸药(熔点较低的) 又比难熔炸药的稳定性高。
61. 炸药的燃烧与爆轰的主要区别:(1)炸药的燃烧主要靠热传导来传递能量和激起化学反应,受环境影响较大;而爆轰则靠冲击波的作用来传递能量和激起化学反应,基本上不受环境影响;(2)爆炸反应也比燃烧反应更为激烈,放出热量和形成的温度也高得多;(3)炸药燃烧时,反应区产物的运动方向与反应区传播方向相反;而炸药爆轰时,爆炸产物的运动方向则与反应区传播方向相同,故燃烧产生的压力较低,而爆炸则可产生很高的压力;(4)燃烧速度是亚音速的,爆轰速度是超音速的。
62. 炸药的热能起爆理论:谢苗诺夫建立了混合气体热自动点火的热爆炸理论。其基本要点是,在一定的温度、压力和其他条件下,如果一个体系反应放出的热量大于热传导所散失的热量,就能使该体系——混合气体发生热积聚,从而使反应自动加速进行,最后导致爆炸。该基本论点也适用于凝聚炸药。
63. 炸药的机械能起爆理论——灼热核理论(热点学说):灼热核理论,或称热点学说,是布登(英)在总结前人经验的基础上提出并已被实践证实的。该理论认为,当炸药受到撞击摩擦等机械能的作用时,机械能首先转化成热能,并聚集在小的局部范围内形成“热点”,在热点处发生热分解,由于分解的放热性,分解速度迅速增加,热点内形成强烈反应,结果引起部分炸药或全部炸药爆炸。
64. 炸药感度的一般概念:炸药是一种相对稳定的平衡系统,要使其发生爆炸变化必须要由外界施加一定的能量。而引起炸药发生爆炸的过程称为起爆。炸药的感度就是炸药受到外界能量作用而引起爆炸的难易程度。
65. 冲击波:是指在介质中以超音速传播并能引起介质的状态参数(如压力、密度和温度) 发生突跃升高的一种特殊形式的压缩波。
66. 炸药的威力:工程中通常使用相对威力的概念。指以某一熟知的炸药(如铵梯炸药、TNT 炸药) 的威力作为比较的标准,以单位重量炸药相比较的,则常称为相对重量威力(如TNT 当量);以单位体积炸药作比较的,则称为相对体积威力。
67. 测爆炸威力的两个实验:铅柱扩孔发、爆破漏斗发。
68. 炸药的殉爆:一个药包(卷) 爆炸后,引起与它不相接触的邻近药包(卷) 爆炸的现象,称作殉爆。殉爆在一定程度上反映了炸药对冲击波的敏感度。通常将先爆炸的药包称为主发药包,被引爆的后一个药包称为被发药包。前者引爆后者的最大距离叫做殉爆距离,它表示一种炸药的殉爆能力。
69. 发生殉爆的原因:1、主发装药的爆轰产物直接作用:2、冲击波作用3、破片或飞散物撞击作用4、火焰作用
70. 殉爆距离的测定:
炸药殉爆试验示意图:1—起爆雷管;2—主发药卷;3—被发药卷;4—聚能穴
71. 防止殉爆的安全措施 :1、规定和控制炸药的最大存药量2、规定工、库房之间的最小允许距离。3、工库房之间设置防护土围。
72. 氧平衡氧平衡就是衡量炸药中所含的氧,与将可燃元素完全氧化所需要的氧两者是否平衡。所谓完全氧化,即碳原子完全氧化生成二氧化碳,
氢原子完全氧
化生成水。
(1)零氧平衡。指炸药中所含的氧刚够将可燃元素完全氧化。
(2)正氧平衡。指炸药中所含的氧将可燃元素完全氧化后还有剩余。
(3)负氧平衡。指炸药中所含的氧不足以将可燃元素完全氧化。
73. 氧平衡有计算题:1. 组成通式为CaHbOcNd 的单质炸药,其平衡率可由下式计算: b [c -(2a+) ]⨯16 B =⨯100%为炸药摩尔质量。 M 例 某岩石铵梯炸药的配方为硝酸铵85%,梯恩梯11%,木粉4%,计算该铵梯炸药的氧平衡值。
解:硝酸铵、梯恩梯和木粉的氧平衡分别为0.2、-0.74和-1.37,则: B=0.2×0.85+(-0.74×0.11)+(-1.37×0.04) =0.0334
74. 炸药爆炸对周围介质产生的破坏作用形式包括:空气冲击波、破片飞散物、爆破振动。
75. 峰值超压ΔP :冲击波波阵面到达时,空气被压缩突然升高的压力减去冲击波未到达时空气的压力;正压区的作用时间 t+:从冲击波到达时开始,至超压降低到零为止,正压区所经历的时间;
76.TNT 当量换算:
[例6—1] 10kg梯恩梯炸药在10m 高度上爆炸,分别计算距爆点5m 和10m 处冲击波峰值超压。
[例6—2] 假若1000kg 黑索金炸药放置在普通地面上进行爆炸,试计算距爆点20m 、60m 和100m 处的冲击波超压。
77. 空气冲击波的环流现象:当小药量爆炸时,由于空气冲击波作用的范围小,在建筑物上不会形成明显的环流现象。而当大药量炸药爆炸时,由于空气冲击波作用的范围广,这时冲击波除了在建筑物正面发生反射外,在建筑物顶部和两侧还会发生环流现象。
78. 建筑物承受负载的计算:假若空气冲击波垂直到达建筑物,则冲击波在建筑物正面发生正反射,反射冲击波峰值超压 : 6∆p 12∆p 2=2∆p 1+ ∆p 1+7p 0
环流时间所对应的前壁面平均压力,称为环流压力,通常认为 1形成环流时前壁面所达到的均匀超压为峰值超压的一半,即: ∆p c =∆p 22
79. 空气冲击波对建筑物的破坏,是由峰值超压和冲量共同作用的结果。
80. 安全距离:
当药量较大时,其它破坏等级所对应的安全距离公式,分别为:
对于三级轻度破坏: R =7ϖ2. 6
对于四级中等破坏: R =4ϖ2. 5
对于六级房屋倒塌: R =1. 6ϖ2. 3
[例6—12]
300kg 梯恩梯炸药的爆炸试验,试计算各个破坏等级所对应的安全距离,以及住宅区的安全距离。
[例6—13] 设计10×10³kg 黑索金炸药库房,库房周围设有土围墙,求各破坏等级的距离和距职工住宅区的距离
燃烧与爆炸复习整理资料(仅参考)
1. 链锁反应理论(内容了解,区别):燃烧的过程如下:可燃物、助燃物首先吸收能量,→游离基:带自由电子,活性很强,活化中心→自由基再与其它分子作用→新游离基→传递下去→链锁反应。链锁反应的两种形式:
直链——每次只产生一个自由基,→单传→燃烧;支链——每次产生两个以上自由基,繁殖; →多传→越来越多、越来越快;指数级数增长→反应自动加速→热积累大于热散失→爆炸;
2. 燃烧是可燃物质的氧化化学反应,在反应过程中伴随有热效应和光效应以及气体产物
3. 自燃:煤自燃、黄磷在空气中很容易发生自燃
4. 闪燃:当火焰或炽热物体接近一定温度下的易燃和可燃液体时,其液面上的蒸汽与空气的混合物会发生一闪即灭的燃烧
5. 爆燃:对于火炸药或爆炸性气体混合物的燃烧,由于其燃速很快
6. 燃烧三要素:可燃物质、氧或氧化剂 (助燃物质)、点火源
7. 造成火灾的原因:(1)放火。有恐怖分子 (2)违反电气安装安全规定 (3)违反电气使用安全规定 (4)违反安全操作规程 (5)吸烟 (7)玩火。小孩玩火,燃放烟花爆竹 (8)自燃。物品受热自燃(9)自然原因 (10)其他原因及原因不明
8. 爆炸的概念:爆炸是物质的非常急剧的物理、化学变化,也是大量能量在短时间内迅速释放或急剧转化成机械功的现象。
9. 物理爆炸:由物质发生剧烈的物理变化所引起的爆炸现象。特点:在爆炸现象发生过程中,造成爆炸发生的介质的化学性质不发生变化,发生变化的仅是介质的状态参数。
10. 化学爆炸:由物质化学结构发生剧烈变化而引起的爆炸现象。特点:(1)爆炸发生过程中介质的化学结构和性质发生了变化(2)形成爆炸的能源来自物质迅速发生化学变化时所释放的能量
11. 化学爆炸三要素:反应的快速性、反应的放热性、生成气体产物
12. 爆炸破坏的主要形式为空气冲击波
13. 爆炸灾害的预防措施(至少2、3点):(1)必须充分考虑研究可能引起爆炸的危险性物质和着火,引爆源之间的关系,使之不产生爆炸。(2)尤其重要的是按生产流程图认真检查好所有导致爆炸的可能性。(3)在整个系统范围内,比如查看温度、压力,组分、杂质、流速、操作阀门计量、净化、废物排放、修理和其它各种因素,(4)如果能够先发现产生爆炸的可能性,及时采取措施则爆炸一般是可以预防的。(5)加强检测、检查、预报、预防
14. 爆炸灾害的限制措施:(1)、设置安全装置。把内部压力向外泄压,泄爆,避免容器、设备等破坏。 (2)、在激烈喷出高压气体或液化气时,紧急关闭阀门是一种有效的限制措施。 (3)、在有爆炸危险的设备周围,应设置防爆墙; (4)、为避免爆炸后发生火灾,在爆炸危险的工作场所,要避免堆积可燃物质
15. 可燃气体一旦发生了泄漏,随后就可能发生下面四种情况(理解):(1)泄漏的可燃气体在没有着火之前就消散掉,不形成爆炸危险性; (2)泄漏的可燃气体在泄放口上高速喷射、磨擦或静电占火。在这种情况下一般只引起着火而不爆炸;
(3)泄漏物扩散到广阔的区域,经过一段延滞时间后,可燃蒸气云被点燃,接着发生一场大火灾; (4)火焰经过较长距离的传播而加速,使爆燃向爆轰转变,产生危险的爆炸冲击波。
16. 燃烧与化学爆炸:(1)共同点:都需具备可燃物、氧化剂和火源这三种基本
因素。(2)区别:主要区别在于氧化反应速度不同。(3)联系:两者可随条件而转化。同一物质在一种条件下可以燃烧,在另一种条件下可以爆炸。有些是先爆炸后着火。在某些情况下会是先火灾而后爆炸 。
17. 可燃性气体定义:凡是遇火、受热或与氧化剂接触能够发生着火或爆炸的气体,统称为可燃性气体。可燃性气体的燃烧形式可概分为扩散燃烧与预混合燃烧。
18. 扩散燃烧:可燃气体流入到大气中时,在可燃性气体与助燃性气体的接触面上所发生的燃烧。特点:(1)由于可燃气体与空气是逐渐混合并逐渐燃烧消耗掉
(2)火焰的明亮层是扩散区(3)燃烧速度很低,一般小于0.5m /s (3)火焰缓慢而稳定(4)火炬燃烧、气焊的火焰、燃气加热等也属于这类扩散燃烧(5)只要控制得好,就不会造成火灾
19. 预混合燃烧:定义:如果可燃气体与空气是在燃烧之前按一定比例均匀混合的,形成预混气,遇火源则发生爆炸式燃烧——称预混合燃烧或动力燃烧。
20. 层流火焰和湍流火焰(个人觉得理解哈就是咯):对于缓燃波,还存在有层流火焰和湍流火焰两种不同火焰及其燃烧形式。层流还是湍流:由火焰传播的速度、可燃混气的粘度、管径的大小、管壁的粗糙度等共同决定。
21. 理论氧含量:可燃性气体正好完全燃烧所必须的氧气量。
22. 理论氧含量和理论混合比有计算题。
23. 爆炸极限的概念:当可燃性气体、蒸气与空气或氧气在一定浓度范围内均匀混合,遇到火源发生爆炸的浓度范围。最低浓度:爆炸下限,最高浓度:爆炸上限。将这一浓度范围内的混合气体称为爆炸性混合气体。上、下限之间的范围:爆炸极限。
24. 爆炸极限的安全意义:(1)浓度在上限以上或下限以下的混合物,则不会着火或爆炸。(2)浓度在爆炸下限以下:可燃性物质不足;空气过量:由于空气的冷却作用,阻止了火焰的蔓延;(3)浓度在爆炸上限以上:可燃性物质过量,而空气非常不足(主要是氧不足) ,火焰也不能蔓延
25. 爆炸极限有计算题:(1)根据完全燃烧反应所需的氧原子数计算 经验公式:
L 下——爆炸下限,L 上——爆炸上限,N ——每摩尔可燃气体完全燃烧所需的氧
原子数
[例]试求乙烷在空气中爆炸浓度下限和上限
L 下=1004. 76(N -1)+1L 上=4. 76N +4
(2)适用于链烷烃: L 下=0. 55C 0
(3)多种可燃气体混合物的爆炸极限计算 L 上=0. 0L m =100
V 1
L 1V +L 22+L 3+ 3V
Lm ——多组分混合可燃气体的爆炸极限,%;L1、L2、L3——各组分的爆炸极限,%;
V1、V2、V3——各组分在混合气体中的浓度,%;V1+V2+V3+…=100%
三成分系混合气组成三角坐标氨一氧一氮混合气的爆炸极限
(常温、常压)‘
26. 若容器材料的传热性好,则管径越细,火焰在其中越难传播,爆炸极限范围变小。实验证明,对于圆柱形容器,管子直径越小,爆
炸极限范围则越小,火焰蔓延的速度也越小。
27. 最小点火能量: 能引起一定浓度可燃物燃烧或爆炸所需要的最低能量值,是衡量可燃性气体(可燃性粉尘)爆炸危险性的重要示性数,也是静电安全的重要技术参数。
28. 缝隙原理:当爆炸性混合气体的火焰经过足够小的断面时,火焰尚能传播而不熄灭的最小断面称为最小传播断面。这种阻断火焰传播的原理称为缝隙原理。
29. 气体分解爆炸:一般情况下,可燃性气体要发生爆炸需要适量的空气。但是有些气体即使没有空气或氧同样可以发生爆炸
30. 可燃液体:凡遇火、受热或与氧化剂接触,能够着火和爆炸的液体。
31. 易燃性液体:是指易燃、易爆、闪点低于45℃,在常温常压下为液体的物质。
32. 液面上的蒸气点燃后产生火焰并出现热量的传递,火焰向液体传热的方式主要是对流和传导。
33. 由喷管喷出的液滴与氧化合,这时由于液块分散,表面积加大,燃速也较快。在燃烧过程中,热膨胀波还会把液滴进一步冲碎而加快燃烧。——若液滴中含有水份,这水份被火焰激烈加温而发生爆炸性蒸发,将液滴炸碎,从而使液滴分子与氧气接触更充分,燃烧就变得更完全,能大大提高燃烧效率,所以燃油掺水能够省油。
34. 闪点;发生闪燃的最低液体温度叫闪点。意义:闪点对可燃液体的防火工作意义很大,根据物质闪点可以区别各种可燃液体的火灾危险性。燃点大于闪点。
35. 连续燃烧:在燃点温度时能形成连续燃烧,是因为在燃点温度下的液体蒸发
速度比闪点时的稍快,蒸气量足以供给连续不断地燃烧。在连续燃烧的最初瞬间,火焰周围的液体温度可能刚刚达到燃点,但随后温度不断升高,促使蒸发进一步加快,火势逐渐扩大,形成稳定的连续燃烧。
36. 自燃温度或自燃点:发生自燃时的温度。
37. 沸溢火灾:贮槽内的液体在燃烧过程中,如果延续的时间较长,除了表面被加热外,其里层也会逐渐被预热。沸溢火灾的条件:在燃烧的作用下,使靠近液面的油层温度上升,油品粘度变小,在水滴向下沉积的同时,受热油的作用而蒸发变成蒸气泡,于是呈现沸腾现象。蒸气泡被油膜包围形成大量油泡群,体积膨胀,溢出罐外。
38. 池火灾:可燃液体(如汽油、柴油等)泄露后流到地面形成液池,或流到水面并覆盖水面,遇到火源燃烧而成池火。
39. 可燃液体的爆炸极限:可燃液体的爆炸极限有两种表示方法:(1)是可燃蒸气的爆炸浓度极限,有上、下限之分,以“%”(体积分数)表示;(2)是可燃液体的爆炸温度极限,也有上、下限之分,以“℃”表示。
40. 饱和蒸气压:饱和蒸气是指在单位时间内从液体蒸发出来的分子数等于回到液体里的分子数的蒸气。在密闭容器中,液体都能蒸发成饱和蒸气。饱和蒸气所具有的压力叫做饱和蒸气压力,简称蒸气压力,以Pa 表示。
41. 可燃液体爆炸极限有计算题:
根据可燃液体的蒸气压力,就可以求出蒸气在空气中的浓度,其计算式为:
C p z p H
C ——混合物中的蒸气浓度,%;
P Z ——在给定温度下的蒸气压力,Pa ;
P H ——混合物的压力,Pa 。
如果PH 等于大气压力即101 325 Pa(760 mmHg),则可将计算式改写为:C= Pz/ 101325
[例1] 桶装甲苯的温度为20℃,而大气压力为101325Pa 。试求甲苯的饱和蒸气浓度,并确定是否有爆炸危险?
[解] 从表2查得甲苯在20℃时饱和蒸气压力Pz 为2973Pa ,代入公式即得:
C=2973/101 325=2.93%
答:桶装甲苯在20℃时的饱和蒸气浓度为2.93%。从表1中可以查出甲苯的爆炸极限为1.27%~7.75%,比较例题中求得甲苯的蒸气浓度,即可说明甲苯在20℃时具有爆炸危险。
由于可燃液体的蒸气压力是随温度而变化的,因此可以利用饱和蒸气压来确定可燃液体在贮存和使用时的安全温度和压力。
[例2] 有一个苯罐的温度为10℃,确定是否有爆炸危险?如有爆炸危险,请问应选择什么样的贮存温度比较安全?
[解] 先求出苯在10℃时的蒸气压力为5960Pa ,代入公式,则
C= Pz /101325=5960/101325=5.89%
苯的爆炸极限为1.5%~9.5%,故苯在10℃时具有爆炸危险。
消除形成爆炸浓度的温度有两个可能:一是低于闪点的温度;二是高于爆炸上限的温度。本例中采用后者,即安全贮存温度应采取高于爆炸上限的温度。 已知苯的爆炸上限为9.5%,代入下式:
Pz=101325C=(101 325×0.095)Pa=9625.8Pa
从表2查得苯的蒸气压力为9625.8Pa 时,处于10~20℃范围内,用内插法求得:
[10+(9 625.8-5966)×10/(9972-5966)]℃=(10+9)℃=19℃
答:贮存苯的安全温度应高于19℃。
[例3] 某厂在车间中使用丙酮作溶剂,操作压力为500kPa ,操作温度为25℃。请问丙酮在该压力和温度下有无爆炸危险?如有爆炸危险,应选择何种操作压力比较安全?
[解] 先求出丙酮的蒸气浓度。从表3—4查得丙酮在25℃时的蒸气压力为30931Pa ,
代入式(3—3)得出丙酮在500kPa 下的蒸发浓度:
C= Pz/ PH=30931/500000=6.2%
丙酮的爆炸极限为2%~13%,说明在500kPa 压力下丙酮是有爆炸危险的。 如果温度不变,那么为保证安全则操作压力可以考虑选择常压或负压。
如选择常压,则浓度为:
C= Pz/101325 =30931/101325 = 30.5%
如选择负压,假设真空度为39997Pa ,则浓度为:
C=Pz/PH=30931/(101325—39997)=50.4%
显然在常压或负压的两种压力下,丙酮的蒸气浓度都超过爆炸上限,无爆炸危险。但相比之下,负压生产比较安全。
[例4] 已知甲苯的爆炸浓度极限为1.27%~7.75%,大气压力为101325Pa 。试求其爆炸温度极限。
[解] 先求出甲苯在101325Pa 下的饱和蒸气压:
Pz=[1.27×101325/100] Pa = 1286.83Pa
表2查得甲苯在1286.83Pa 蒸气压力下,处于0~10℃之间;
利用内插法求得甲苯的爆炸温度下限:
[(1286.83-901)×10/(1693-901)]℃ = [3858.3/792]℃ = 4.87℃
再利用公式求甲苯的爆炸温度上限:
Pz = 7.75×101325/100 = 7852.69Pa
从表2查得甲苯在6839.43Pa 蒸气压力下处于30~40℃之间,利用内插法求得甲苯的爆炸温度上限:
[30 +(7582.69-4 60)×10/(7906-4960)]℃=[30+ 26226.9/2946] =38.9℃ 答:在101325Pa 大气压力下,甲苯的爆炸温度极限为4.87~38.9℃。
3.受热膨胀性
V t =V0(1+βt )
[例5] 玻璃瓶装乙醚,存放在暖气片旁,试问这样放乙醚玻璃瓶有无危险?(玻璃瓶体积为24L ,并留有5%的空间。暖气片的散热温度平均为60℃)
[解] 从表6查得乙醚的体积膨胀系数为0.0016,根据公式求出乙醚受热达到60℃时的总体积
Vt=V0(1+βt)=[(24—24×5%) ×(1+0.00160×60)]L=
[22.8(1+0.096)]L=24.988L
乙醚的原体积为22.8L ,实际增加的体积应为:
(24.988-22.8)L≈2.19L
而乙醚玻璃瓶原有5%的空间,体积为24L ×5%=1.2L,显然膨胀增加的体积已超过预留空间:(2.19-1.2)L=0.99L。同时,乙醚在60℃时的蒸气压已达到
230008Pa 。
答:乙醚玻璃瓶存放在暖气片旁有爆炸危险,应移放在其他安全地点。
42. 评价可燃液体火灾爆炸危险性的主要技术参数是闪点、饱和蒸气压和爆炸极限。
43. 受热膨胀性:热胀冷缩是一般物质的共性,可燃液体贮存于密闭容器中,受热时由于液体体积的膨胀,蒸气压也会随之增大,有可能造成容器的鼓胀,甚至引起爆炸事故。可燃液体受热后的体积膨胀值,可用下式计算:Vt=V0(1+βt )式中:Vt ,V0——液体在t 和0℃时的体积,L ; t ——液体受热后的温度,℃;β——体积膨胀系数,即温度升高1℃时,单位体积的增量。几种液体在0~100℃的平均体积膨胀系数见表6。
44. 固体着火燃烧机理:主要讨论:受热时能释放出可燃气体的固体1、固体引燃条件和引燃时间, 能被引燃的条件:单位固体表面上净热速率S 。S0,被引燃;S =0,临界条件
45. 火焰传播速度与热产物与固体之间的关系,左到右速度依次增大
46. 木炭和焦炭燃烧区别:
47. 阴燃:定义:固体物质在一定条件下发生的无可见光的缓慢燃烧现象,通常产生烟和伴有温度升高的现象。特点:与有焰燃烧的区别是没有火焰,与无焰燃烧的区别是分解产生可燃气。发生条件:(1)内部条件:可燃物必须是受热分解后能产生刚性结构的多孔碳的固体物质。(2)外部条件:热源有合适的供热强度。 例子:阴燃的传播
以柱状纤维素材料沿水平方向的阴燃为例
阴燃的结构分为3个区域:
I(热解区) ;II(炭化区) ;
III (残余灰/炭区)
阴燃传播连续,各区域之间并无明显界限。
区域II 的稳定及其向前的热传递情况决定了
能否传播及快慢。
48.
为什么粒度低于一定值才能参与爆炸:只
有粒径低于此值的粉尘才能参与爆炸快速反应。
49. 粉尘层(或层状粉尘) :指堆积在物体表面上的静止状态的粉尘。粉尘云(或云状粉尘) :指悬浮在空间中的、呈运动状态的粉尘。
50. 粉尘爆炸的条件:(1)粉尘本身可燃(2)粉尘以一定浓度悬浮在空气中(3)存在足以引起粉尘爆炸的火源
51. 二次爆炸:在许多情况下,它是发生在设备内部或局部点,随后这局部爆炸(一次爆炸) 将地面粉尘层扬起,使空间达到极限浓度而形成所谓的“二次爆炸”。
52. 粉尘爆炸过程:粉尘粒子表面通过热传导和热辐射,从点火源获得点火能量,使表面温度急剧上升;达到粉尘粒子的加速分解温度或蒸发温度,形成粉尘蒸气或分解气体;2、这种气体与空气混合而生成爆炸性混合气体,就能引起点火3、粉尘粒子本身从表面一直到内部(直到粒子中心点),相继发生熔融和气化,迸发出微小的火花,成为周围未燃烧粉尘
的点火源,使粉尘着火,从而扩大了爆炸火焰范围。
53. 粉尘爆炸与气体爆炸相比:(1)必须有足够数量的尘粒飞扬在空气中才有可能发生粉尘爆炸。尘粒飞扬与颗粒大小及气体扰动速度有关。直径小于10μm 的颗粒才能在运动气流中长时间悬浮,形成爆炸尘云。更大的颗粒扬起后,只能在空间短暂停留,随后很快沉降。 (2)粉尘燃烧过程比气体燃烧过程复杂,有的粉尘要经过粒子表面的分解或蒸发阶段。即便是直接氧化的颗粒,也有一个由表面向中心延续燃烧的过程。因而感应期长(即从接触火源到完成化学反应的时间长);可达数十秒,为气体的数十倍。这就使得用快速装置探测粉尘爆炸的苗头和抑制粉尘爆炸的发展成为可能。(3)粉尘爆炸的起始能量大,达10mJ 的量级,为气体的近百倍。(4)粉尘的燃烧速度和爆炸压力虽然比气体小,但因燃烧的时间长,产生的能量大,所以产生破坏和烧毁的程度要大得多。(5)发生粉尘爆炸的时候,会有燃烧的粒子飞散,如果飞到可燃物或人体上,会使可燃物局部严重碳化或人体严重烧伤。(6)粉尘爆炸有产生二次爆炸的可能性,如图4—3所示。静止堆积的粉尘被风吹起,悬浮在空气中,如果遇点火源就会发生爆炸。爆炸产生的冲击波又使其它堆积的粉尘悬浮在空气中,而飞散的火花和辐射热成为点火源,引起第二次爆炸。最后整个粉尘存放场所都受到爆炸破坏。这种连续爆炸会造成极严重的破坏。(7)与气体相比,粉尘爆炸容易引起不完全燃烧,因而在生成气体中有大量的一氧化碳存在。
54. 点火源,粉尘浓度一般考虑下先,不考虑上限。颗粒度的影响粒度愈小,点火温度愈低,也越逼近于极限点火温度值。粉尘颗粒愈细,比表面积愈大,氧化反应速率愈高,且反应较完全。
55. 粉尘火灾与粉尘爆炸的区别:二者燃烧形式不同:粉尘爆炸:发生火焰的明火燃烧。粉尘火灾:暗燃:冒烟燃烧。
56. 炸药的三个特点:(1)放出大量的热(2)化学反应速度极快(3)能产生大量的气体产物。
57. 炸药化学变化的三种形式:热分解、燃烧、爆轰
58. 热分解特点:(1)炸药内各点的温度相同;(2)在全部炸药内分解反应同时进行,没有集中的反应区;(3)环境温度越高,热分解越显著。(4)炸药的热分解反应一般都伴随有热量放出。如果放热量不能及时散失,炸药温度就会不断升高,促使反应速度不断加快和放出更多的热量,温度继续升高到某一定值(爆发点) 时,热分解就能转化为自燃和自爆。
59. 炸药爆炸不需外界供氧。
60. 炸药燃烧稳定的顺序 :猛炸药燃烧稳定性最高,起爆药最低,易熔炸药(熔点较低的) 又比难熔炸药的稳定性高。
61. 炸药的燃烧与爆轰的主要区别:(1)炸药的燃烧主要靠热传导来传递能量和激起化学反应,受环境影响较大;而爆轰则靠冲击波的作用来传递能量和激起化学反应,基本上不受环境影响;(2)爆炸反应也比燃烧反应更为激烈,放出热量和形成的温度也高得多;(3)炸药燃烧时,反应区产物的运动方向与反应区传播方向相反;而炸药爆轰时,爆炸产物的运动方向则与反应区传播方向相同,故燃烧产生的压力较低,而爆炸则可产生很高的压力;(4)燃烧速度是亚音速的,爆轰速度是超音速的。
62. 炸药的热能起爆理论:谢苗诺夫建立了混合气体热自动点火的热爆炸理论。其基本要点是,在一定的温度、压力和其他条件下,如果一个体系反应放出的热量大于热传导所散失的热量,就能使该体系——混合气体发生热积聚,从而使反应自动加速进行,最后导致爆炸。该基本论点也适用于凝聚炸药。
63. 炸药的机械能起爆理论——灼热核理论(热点学说):灼热核理论,或称热点学说,是布登(英)在总结前人经验的基础上提出并已被实践证实的。该理论认为,当炸药受到撞击摩擦等机械能的作用时,机械能首先转化成热能,并聚集在小的局部范围内形成“热点”,在热点处发生热分解,由于分解的放热性,分解速度迅速增加,热点内形成强烈反应,结果引起部分炸药或全部炸药爆炸。
64. 炸药感度的一般概念:炸药是一种相对稳定的平衡系统,要使其发生爆炸变化必须要由外界施加一定的能量。而引起炸药发生爆炸的过程称为起爆。炸药的感度就是炸药受到外界能量作用而引起爆炸的难易程度。
65. 冲击波:是指在介质中以超音速传播并能引起介质的状态参数(如压力、密度和温度) 发生突跃升高的一种特殊形式的压缩波。
66. 炸药的威力:工程中通常使用相对威力的概念。指以某一熟知的炸药(如铵梯炸药、TNT 炸药) 的威力作为比较的标准,以单位重量炸药相比较的,则常称为相对重量威力(如TNT 当量);以单位体积炸药作比较的,则称为相对体积威力。
67. 测爆炸威力的两个实验:铅柱扩孔发、爆破漏斗发。
68. 炸药的殉爆:一个药包(卷) 爆炸后,引起与它不相接触的邻近药包(卷) 爆炸的现象,称作殉爆。殉爆在一定程度上反映了炸药对冲击波的敏感度。通常将先爆炸的药包称为主发药包,被引爆的后一个药包称为被发药包。前者引爆后者的最大距离叫做殉爆距离,它表示一种炸药的殉爆能力。
69. 发生殉爆的原因:1、主发装药的爆轰产物直接作用:2、冲击波作用3、破片或飞散物撞击作用4、火焰作用
70. 殉爆距离的测定:
炸药殉爆试验示意图:1—起爆雷管;2—主发药卷;3—被发药卷;4—聚能穴
71. 防止殉爆的安全措施 :1、规定和控制炸药的最大存药量2、规定工、库房之间的最小允许距离。3、工库房之间设置防护土围。
72. 氧平衡氧平衡就是衡量炸药中所含的氧,与将可燃元素完全氧化所需要的氧两者是否平衡。所谓完全氧化,即碳原子完全氧化生成二氧化碳,
氢原子完全氧
化生成水。
(1)零氧平衡。指炸药中所含的氧刚够将可燃元素完全氧化。
(2)正氧平衡。指炸药中所含的氧将可燃元素完全氧化后还有剩余。
(3)负氧平衡。指炸药中所含的氧不足以将可燃元素完全氧化。
73. 氧平衡有计算题:1. 组成通式为CaHbOcNd 的单质炸药,其平衡率可由下式计算: b [c -(2a+) ]⨯16 B =⨯100%为炸药摩尔质量。 M 例 某岩石铵梯炸药的配方为硝酸铵85%,梯恩梯11%,木粉4%,计算该铵梯炸药的氧平衡值。
解:硝酸铵、梯恩梯和木粉的氧平衡分别为0.2、-0.74和-1.37,则: B=0.2×0.85+(-0.74×0.11)+(-1.37×0.04) =0.0334
74. 炸药爆炸对周围介质产生的破坏作用形式包括:空气冲击波、破片飞散物、爆破振动。
75. 峰值超压ΔP :冲击波波阵面到达时,空气被压缩突然升高的压力减去冲击波未到达时空气的压力;正压区的作用时间 t+:从冲击波到达时开始,至超压降低到零为止,正压区所经历的时间;
76.TNT 当量换算:
[例6—1] 10kg梯恩梯炸药在10m 高度上爆炸,分别计算距爆点5m 和10m 处冲击波峰值超压。
[例6—2] 假若1000kg 黑索金炸药放置在普通地面上进行爆炸,试计算距爆点20m 、60m 和100m 处的冲击波超压。
77. 空气冲击波的环流现象:当小药量爆炸时,由于空气冲击波作用的范围小,在建筑物上不会形成明显的环流现象。而当大药量炸药爆炸时,由于空气冲击波作用的范围广,这时冲击波除了在建筑物正面发生反射外,在建筑物顶部和两侧还会发生环流现象。
78. 建筑物承受负载的计算:假若空气冲击波垂直到达建筑物,则冲击波在建筑物正面发生正反射,反射冲击波峰值超压 : 6∆p 12∆p 2=2∆p 1+ ∆p 1+7p 0
环流时间所对应的前壁面平均压力,称为环流压力,通常认为 1形成环流时前壁面所达到的均匀超压为峰值超压的一半,即: ∆p c =∆p 22
79. 空气冲击波对建筑物的破坏,是由峰值超压和冲量共同作用的结果。
80. 安全距离:
当药量较大时,其它破坏等级所对应的安全距离公式,分别为:
对于三级轻度破坏: R =7ϖ2. 6
对于四级中等破坏: R =4ϖ2. 5
对于六级房屋倒塌: R =1. 6ϖ2. 3
[例6—12]
300kg 梯恩梯炸药的爆炸试验,试计算各个破坏等级所对应的安全距离,以及住宅区的安全距离。
[例6—13] 设计10×10³kg 黑索金炸药库房,库房周围设有土围墙,求各破坏等级的距离和距职工住宅区的距离