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帖子主题:气体的燃烧与爆炸
楼主:游客2298 [2011/9/13 12:09:50]
气体的燃烧与爆炸

    气体的燃烧要同时具备三个条件,可燃气体、空气(或氧气)和点火源,才可以发生气体燃烧。气体在燃烧的过程中放出光和热,不同气体有不同的燃烧热值,见表1-1。

表1-1 常用气体的燃烧热值

名称

分子式

燃烧热值
(J/mol)

名称

分子式

燃烧热值
(J/mol)

H2

2.43X105

丁烷

C4H10

2.66X106

乙炔

C2H2

1.27X106

异丁烷

C4H10

2.65X106

二氧化硫

SO2

1.04X106

戊烷

C5H12

3.25X106

一氧化碳

CO

2.84X106

己烷

C6H14

3.85X106

甲烷

CH4

8.05X105

C6H6

3.15X106

乙烷

C2H6

1.41X106

甲苯

CH3C6H5

3.75X106

乙烯

C2H4

1.31X106

二甲苯

C8H10

4.36X106

丙烷

C3H8

1.93X106

丙烯

C3H6

1.93X106

 

     气体的燃烧速度随气体的性质不同而有差异。单一的气体燃烧(如氢气)只需受热氧化等过程,而混合气体(如天然气等)要经过受热、分解、氧化等过程才能开始燃烧,因此单一气体的燃烧速度要比混合气体快。
    气体在燃烧过程中,扩散燃烧速度的大小取决于气体的扩散速度,而混合气体燃烧速度要取决于气体的化学反应速度。混合气体燃烧速度要取决于气体的化学反应速度。混合燃烧速度应大于扩散燃烧速度,所以气体的燃烧性能,常以火焰传播速度的大小为尺度。
    气体火焰传播速度随着管道直径大小的不同,测试的速度也不同。一般随着管径的加大而增加,但当达到某一直径时,再加大直径时,速度也不再增加;同样火焰传播速度随着管径的减小而减小、并达到某个最小管径时火焰不再继续传播,阻火器就利用可燃气体的这一特性进行设计。火焰在管道中传播速度可见表1-2。

表1-2 某些可燃气体在管道中火焰传播速度

名称

最大火焰传播
(m/s)

空气中可燃气体含量 %

名称

最大火焰传播
(m/s)

空气中可燃气体含量 %

4.83

38.5

丁烷

0.82

3.6

一氧化碳

1.25

45

乙烯

1.42

7.1

甲烷

0.67

9.8

高炉煤气

1.70

17

乙烷

0.85

6.5

水煤气

3.1

43

丙烷

0.82

4.6

 

 

 

 

 

1、管道直径25.4mm

    可燃气体与空气混合形成混合气体,当可燃气体的浓度达到爆炸下限和上限的爆炸范围之内(见表1-3),遇到一定能量的点火源(见表1-4),就会形成燃烧,因为产生了燃烧波,使生成的气体与空气被加热,由于气体受热膨胀,压力急剧上升而发生爆炸。
    可燃气体的浓度,在接近发热量最大的化学计量比时,混合气体爆炸的最大压力,约为初压的6~7倍,在这个浓度比下,混合气点火能的值最小。但是当可燃气体浓度低于下限高于上限时,就是最大点火也不会引起气体爆炸。

表1-3 几种可燃气体的爆炸极限


气体名称

爆    炸    极    限   /%   (体积)

上限

下限

4

75.6

乙炔

1.5

82

甲烷

5

15

丙烷

2.1

9.5

正丁烷

1.5

8.5

天然气

4.5

13.5

煤气

5.3

32

硫化氢

4.3

45.5

16

37

 

 

表1-4 几种可燃气体最小点燃能量

气体名称

浓度/%

最小点燃能量/μJ

29.5

20

乙炔

7.7

20

乙烷

6.0

310

乙烯

6.5

96

丙烷

4.4

240

21.8

0.68X106

硫化氢

12.2

77

乙醚

3.4

490

环氧乙烷

7.7

85

     混合气体中燃烧波的传播速度,在常压下约为1m/s左右。但发生在密闭容器内情况则不同,因为在密闭容器内被点燃的可燃气体火焰迅速向四周器壁传播,压力同时增高,这种压力称为爆炸压力。大多数可燃气体的最高爆炸压力与初压之比不会超过8:1.可燃气体爆炸压力见表1-5。

表1-5 几种可燃气体爆炸压力特性

气体名称

气体浓度/
%

最高压力/
105Pa

达到最高压力时间/
ms

压力上升最大速度/
(105Pa/s)

压力上升平均速度/
(105Pa/s)

35

7.1

10

773.4

703.1

乙炔

13

10.5

17

843.7

618.7

乙烯

16

8.4

18

597.6

464.0

乙烷

7

6.9

47

175.8

147.7

丙烷

5

6.7

56

175.8

119.5

丁烷

5

6.8

57

116.7

119.5

己烷

8

6.5

60

119.8

105.5

环乙烷

3

7.3

52

154.7

140.6

 

    可燃气体在密闭容器内被点燃,气体的压力升高,密度增加,因此,燃烧波传播的速度逐渐增大,有时会产生爆轰波,产生很高的压力,对容器有严重的破坏性。为了防止可燃气体爆轰的发生,可以安装使用阻火器以组织火焰的继续传播,保证容器的安全。

 



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