爆炸压力

　　explosive pressure  爆炸系在封闭的外壳或局限化空间爆炸后产生的气体在高温作用下迅速膨胀所具有的压力。爆炸压力往往高于外壳所能承受的压力。这是由于许多爆炸由于初压到终压的时间非常短，往往在容器外壳破裂之前就已形成高压的缘故。容器的几何形状对爆压值有一定的影响。由于容器外壳形状不同，按照爆炸理论，前锋火焰从爆炸中心向壁传递的时间不同，因而使全部爆炸系混合物燃烧结束的时间也不同，导致反应后的热量向外扩散而降温的程度不同，生成物气体向外壳膨胀的效果被削弱的程度也不同。在球形外壳中，球形的火焰前锋能使全部爆炸性混合物同时燃烧并向壁面膨胀，而矩形外壳火焰前锋到达壁面的时间早于爆炸性混合物完全燃烧的时间，因而有一部分爆炸生成物的热量被壁吸收，同时通过壁向周围传导，使爆炸生成物被冷却，削弱了爆炸生成物向壁膨胀的效果。所以球形容器壁面上反映出的爆炸压力高于其他容积外壳壁面上反映出的爆炸压力。

　　气体反应动力学认为，爆炸性混合物爆炸后，压力波以球状的形式向周围空间传递，在球形外壳中传递不受任何干扰至球壁，爆压较高。然而，压力波随着圆锥形、方形、矩形等外壳形状的复杂程度而不同程度地受到干扰，所以，外壳壁面上不同程度地反映出低于球形外壳的爆炸压力。

　　链反应理论认为，在链爆炸过程中，链反应的活化中心向周围空间直至壁面扩散并在壁面上消亡。链的壁面消亡数取决于链的有效碰撞数而又与外壳形状有关，不同形状的外壳有着不同的有效碰撞系数K。

　　矩形：K＝12D／d²

　　圆筒形：K＝23D／d²

　　球形：D：40D／d²

式中，d为外壳直径；D为扩散系数。球形外壳反映出较大的压力。

　　容器形状对爆炸压力的影响也不容忽视。

　　如果点火位置改变，将影响爆炸压力，同时压力的上升时间也发生变化。在外壳非中心处点火，将使爆炸压力降低，而且压力上升时间加长。

　　爆炸系的容积在0．1m3以下时，对爆炸压力有明显的影响。当容积大于0．1m³时，对最终的爆炸压力不会发生明显影响但需要较长的时间。可以利用大容量容器中较长的反应时间来提供有效的防护系统。

　　爆炸形成的时间和最终压力都受到初始压力的极大影响，高压下爆炸的灾难性就是由于这个原因。

　　爆炸系的初温对爆炸完成时间影响很大。初温高，加速火焰传播速度，高温下的爆炸非常迅速；接近自燃点温度时，则危险性更大，很小的条件变化都会引起爆炸。在压力不变的条件下，初温升高会减少可燃物质的质量，因此可以微小地降低爆炸的最终压力。表3—25为容器形状对爆炸压力的影响。

表3—25  容器形状对爆炸压力的影响

表中的CH₄之爆炸压力摘自《防爆原理》一书，H₂、C₂H₂摘自佳木斯电机研究所1975年实验数据。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　《安全工程大辞典》（化学工业出版社）