第五节 材料的疲劳极限及影响因素
第五节 材料的疲劳极限及影响因素
一、材料的疲劳极限及其测定
大量实践表明，在交变应力作用下，材料是否产生疲劳失效，不仅与最大应力max σ值有关，还与循环特性r 及循环次数N 有关。在给定的交变应力下，必须经过一定次数的循环，才可能发生破坏。在一定的循环特性下，交变应力的最大值越大，破坏前经历的循环次数越少；反之，降低交变应力中的最大应力，则破坏前经历的循环次数就增加。当最大应力不超过某一极限值时，材料经受无穷多次循环而不发生疲劳失效，这个应力的极限值称为材图21-17 图21-18
测定时取直径10~7=d mm 表面磨光的标准试样10~6根，逐根依次置于弯曲疲劳实
验机上（图21-18）。试件通过心轴随电机转动（每分钟约3000转），在载荷的作用下，试
件中部受纯弯曲作用。试件最小直径横截面上的最大弯曲应力为Z W M
=
max σ。试件每旋转
一周，其横截面周边各点经受一次对称的应力循环。
t
O
裂缝源光滑区粗糙区
t
σ
σa
σa
σm i n
σm a x
σm
图21-19
对于钢及铸铁材料，当循环次数N 达到~1026?7
10次时曲线接近水平，循环次数再
增加，材料不发生疲劳断裂。因此，取横坐标~10260?=N 7
10次对应的最大应力为材料的疲劳极限，0N 称为循环基数。某些有色金属及其合金材料，它们的疲劳曲线不明显趋于水平。
例如某些含铝或镁的有色金属，甚至当循环次数超过8
105?次，疲劳曲线仍未趋于水平。对于这类材料，通常根据实际需要取一个有限循环次数作为循环基数，例如可选定8
010=N 次，把它所对应的最大应力作为疲劳极限，称为条件疲劳极限。
二、影响疲劳极限的因素
实际构件的疲劳极限，受到的影响因素较多，它不但与材料有关，而且还受到构件的几何形状、尺寸大小、表面质量和其他一些因素的影响。因此，用光滑小试件测定的材料的疲劳极限并不能代表实际构件的疲劳极限，在计算构件的疲劳极限时，必须综合考虑这些因素对疲劳极限的影响。 1．构件外形的影响
在工程实际中，有的构件截面尺寸由于工作需要会发生急剧的变化，例如构件上轴肩、槽、孔等，在这些地方将引起应力集中，使局部应力增高，显著降低构件的疲劳极限。用1-σ表示光滑试件对称循环时的疲劳极限，K )(1-σ表示有应力集中的试件的疲劳极限，比值
K K )(11
--=
σσσ （21-13）
σK 称为有效应力集中系数。因为1-σ＞K )(1-σ，所以σK 大于1。有效应力集中系数σK 和τK 均可从有关手册中查到。
前面曾经提到，在静载荷作用下应力集中程度用理论应力集中系数来表示。它与材料
性质无关，只与构件的形状有关；而有效应力集中系数不但与构件的形状变化有关，而且与材料的强度极限b σ，亦即与材料的性质有关。 2．构件尺寸对疲劳极限的影响
在测定材料的疲劳极限时，一般用直径10~7=d mm 的小试件。随着试件横截面尺寸的增大，疲劳极限相应地降低。这是因为构件尺寸愈大，材料包含的缺陷越多，产生疲劳裂纹的可能性就愈大，因而降低了疲劳极限。
用1-σ表示光滑标准试件的疲劳极限，εσ)(1-表示光滑大试件的疲劳极限，则比值
11)(--=
σσεε
σ （21-14）
σετε
σε称为尺寸系数。因为εσ)(1-小于1-σ，所以σε是小于1的系数。表21-1为钢材在弯曲和
扭转循环应力下的尺寸系数（σε和τε）。
由表中可知，构件尺寸愈大，尺寸系数愈小，即疲劳极限愈低。
3．构件表面质量的影响
构件表面的加工质量对疲劳极限有很大的影响。如果构件表面粗糙、存在工具刻痕，就会引起应力集中，因而降低了疲劳极限。若构件表面经强化处理，其疲劳极限可得到提高。表面质量对疲劳极限的影响，常用表面质量系数β来表示。
11)(--=
σσββ （21-15）
1-σ为表面磨光标准试件的疲劳极限，βσ)(1-为其他加工情况的构件的疲劳极限。当构件表面质量低于磨光的试件时β＜1；若表面经强化处理后β＞1。
不同表面粗糙度的表面质量系数列于表21-2。从表中可以看出，不同的表面加工质量，对高强度钢疲劳极限的影响更为明显。所以对高强度构件要有较高的表面加工质量，才能充分发挥其高强度的作用。
β
β综合考虑上述三种因素的影响，得到构件在对称循环交变应力下的疲劳极限为 1
01)(--=
σβ
εσσ
σK （21-16） 除了上述三种影响因素外，还有其他的因素影响疲劳极限。例如受腐蚀的构件，其表面日渐粗糙，产生应力集中，从而降低构件的疲劳极限；高温也会降低构件的疲劳极限，它们的具体影响此处不再详述，需要时可查阅有关手册。
三、对称循环的疲劳强度校核
构件在对称循环下的疲劳极限（21-16），选定适当的安全疲劳系数n 后，得到构件的疲劳许用应力为
n K 1
1][--=
σβεσσ
σ （21-17）
构件的强度条件应为
max σ≤][1-σ （21-18）
max σ是构件危险点上交变应力的最大应力。
除了上面由应力表示的强度条件外，在疲劳强度计算中，常常采用由安全系数表示的强度条件。
实际工作安全系数是指构件的疲劳极限与它的实际最大工作应力之比，即： max 1
max
1)(σβσεσσσσσK n --=
=
（21-19）
于是由安全系数表示的强度条件为
σn ≥n （21-20） σn 是构件工作安全系数，n 为规定的疲劳安全系数，一般规定： 材质均匀，计算精确时，5.1~3.1=n
材质不均匀，计算精度较低时，8.1~5.1=n 材质差，计算精度很低时，5.2~8.1=n
※例21-6 在图21-20所示旋转阶梯轴上，作用一不变的弯矩M 。轴材料为碳钢，
A A -截面的抗弯截面系数为
533331023.1m )1050(3232--?=??==π
πd W z m 3
轴在不变弯矩M 作用下旋转，故为弯曲变形下的对称循环。
70
P 1023.1860
a 5
max =?==-Z W M σMP a
70min -=σMP a
1=r
现在确定轴在A A -截面上的系数σK 、σε、β。当材料520=b σMP a 时，从机械设
计手册查得65.1=σK 。由表21-1查得：84.0=σε。由表14-2，使用插入法，求得936.0=β。
把以上求得的max σ、σK 、σε、β等代入公式（21-19），求出截面A A -处的工作安
全系数为
5
.17065.1220936.084.0max 1=???==-σβσεσσσK n
规定的安全系数4.1=n ，所以满足强度条件
σn ＞n
轴在截面A A -处，疲劳强度是足够的。
常见物质的爆炸极限精编版
常见物质的爆炸极限 浓度单位为空气的体积百分比。 Class IA 液体(闪点低于73°F (22.8°C);沸点低于100°F (37.8°C) 是为NFPA 704 燃烧速度4 Classes IB (闪点低于73°F (22.8°C); 沸点大于等于100°F (37.8°C)) 与IC液体(闪点大于等于73°F (22.8°C) , 但小于100°F (37.8°C)) 是为NFPA 704 燃烧速度3 Classes II (闪点大于等于100°F (37.8°C), 但小于140°F)与IIIA 液体(闪点大于等于140°F (60°C), 但小于200°F (93.3°C)) 是为NFPA 704 燃烧速度2 Class IIIB液体(闪点大于等于200°F (93.3°C) 是为NFPA 704 燃烧速度1[1-2] 物质爆炸下限(L FL/LEL) % 体积百分比 爆炸上限(U FL/UEL) % 体积百分比 NFPA分级闪点 最小点燃能量mJ 空气体积百分比 自燃 温度 乙醛 4.0 57.0 IA -39°C 0.37 175°C 乙酸(冰醋酸) 4 19.9 II 39°C to 43°C 463°C 醋酸酐II 54°C 丙酮 2.6 - 3 12.8 - 13 IB -17°C 1.15 @ 4.5% 465°C, 485°C[1] 乙腈IB 2°C 524°C 一氯乙烷7.3 19 IB 5°C 390°C 1
乙烯 2.5 82 IA -18°C 0.017 @ 8.5% （在纯氧中为0.0002 @ 40%）305°C 丙烯醛 2.8 31 IB -26°C 0.13 丙烯腈 3.0 17.0 IB 0°C 0.16 @ 9.0% 3-氯丙烯 2.9 11.1 IB -32 °C 0.77 氨气15.7 27.4 IIIB 11°C 680 651°C 砷 4.5 - 5.1[2] 78 IA 可燃气体 苯 1.2 7.8 IB -11°C 0.2 @ 4.7% 560°C 1,3-二烯丁烷 2.0 12 IA -85°C 0.13 @ 5.2% 丁烷,正丁烷 1.6 8.4 IA -60°C 0.25 @ 4.7% 420 - 500°C 乙酸正丁酯 1 - 1.7[1] 8 - 15 IB 24°C 370°C 丁醇, 1 11 IC 29°C 正丁醇 1.4[1] 11.2 IC 35°C 340°C 正丁基氯,1-氯丁烷 1.8 10.1 IB -6°C 1.24 正丁基硫醇 1.4[3] 10.2 IB 2°C 225°C 甲基丁基酮,2-己酮1[4] 8 IC 25°C 423°C 丁烯,1-丁烯 1.98[2] 9.65 IA -80°C 二氧化硫 1.0 50.0 IB -30°C 0.009 @ 7.8% 90°C 一氧化碳12[2] 75 IA -191°C 可燃气体609°C 一氧化氯IA 可燃气体 2
爆炸极限的影响因素
爆炸极限的影响因素 Revised final draft November 26, 2020
爆炸极限的影响因素 【大纲考试内容要求】： 1.了解爆炸极限的影响因素； 2.了解爆炸反应浓度的计算； 【教材内容】： 爆炸极限值不是一个物理常数，它是随实验条件的变化而变化，在判断某工艺条件下的爆炸危险性时，需根据危险物品所处的条件来考虑其爆炸极限，如在火药、起爆药、炸药烘干工房内可燃蒸气的爆炸极限与其他工房在正常温度下的极限是不一样的，在受压容器和在正常压力下的爆炸极限亦有所不同；其他因素如点火源的能量，容器的形状、大小，火焰的传播方向，惰性气体与杂质的含量等均对爆炸极限有影响。 1．温度的影响 混合爆炸气体的初始温度越高，爆炸极限范围越宽，则爆炸下限降低，上限增高，爆炸危险性增加。这是因为在温度增高的情况下，活化分子增加，分子和原子的动能也增加，使活化分子具有更大的冲击能量，爆炸反应容易进行，使原来含有过量空气(低于爆炸下限)或可燃物(高于爆炸上限)而不能使火焰蔓延的混合物浓度变成可以使火焰蔓延的浓度，从而扩大了爆炸极限范围。例如丙酮的爆炸极限受温度影响的情况见表2—1。 2．压力的影响 混合气体的初始压力对爆炸极限的影响较复杂，在～ MPa的压力下，对爆炸下限影响不大，对爆炸上限影响较大；当大于 MPa时，爆炸下限变小，爆炸上限变大，爆炸范围扩大。这是因为在高压下混合气体的分子浓度增大，反应速度加快，放热量增加，且在高气压下，热传导性差，热损失小，有利于可燃气体的燃烧或爆炸。甲烷混合气初始压力对爆炸极限的影响见表2 —2。 值得重视的是当混合物的初始压力减小时，爆炸极限范围缩小，当压力降到某一数值时，则会
影响气体混合物爆炸极限的因素
影响气体混合物爆炸极限 的因素 This manuscript was revised by the office on December 10, 2020.
影响气体混合物爆炸极限的因素 ：可燃物质(、蒸气和)与空气(或)必须在一定的浓度范围内均匀混合，形成预混气，遇着火源才会发生爆炸，这个浓度范围称为，或。例如与空气混合的爆炸极限为12.5%～74%。可燃性混合物能够发生爆炸的最低浓度和最高浓度，分别称为和爆炸上限，这两者有时亦称为着火下限和着火上限。在低于爆炸下限时不爆炸也不着火；在高于爆炸上限同样不燃不爆。这是由于前者的可燃物浓度不够，过量空气的冷却作用，阻止了火焰的蔓延；而后者则是空气不足，导致火焰不能蔓延的缘故。当可燃物的浓度大致相当于反应当量浓度时，具有最大的爆炸威力(即根据完全燃烧反应方程式计算的浓度比例)。 影响气体混合物爆炸极限的因素：温度、氧含量、惰性介质、压力、容器或管道直径、着火源（点火能量） 1)温度。混合物的原始温度越高，则爆炸下限越低，上限提高，爆炸极限范围扩大，爆炸危险性增加。这是因为混合物温度升高，其分子内能增加，引起燃烧速度的加快，而且，由于分子内能的增加和燃烧速度的加快，使原来含有的过量空气(低于爆炸下限)或可燃物高于爆炸上限，而不能使火焰蔓延的混合物浓度变成为可以使火焰蔓延的浓度，从而改变了爆炸极限范围。 (2)氧含量。混合物中含氧量增加，爆炸极限范围扩大，尤其爆炸上限提高得更多。例如氢与空气混合的爆炸极限为4％～75％，而氢与纯氧混合的爆炸极限为4％～95％。 (3)惰性介质。如若在爆炸混合物中掺入不燃烧的惰性气体(如氮、二氧化碳、水蒸气、氩、氦等)，随着惰性气体的百分数增加，爆炸极限范围则缩小，惰性气体的浓度提高到某一数值，亦可以使混合物变成不可爆炸。一般情况下，惰性气体对混合物爆炸上限的影响较之对下限的影响更为显着，因为惰性气体浓度加大，表示氧的浓度相对减小，而在上限中氧的浓度本来已经很小，故惰性气体稍为增加一点，即产生很大影响，而使爆炸上限剧烈下降。 (4)压力。混合物的原始压力对爆炸极限有很大影响，压力增大，爆炸极限范围也扩大，尤其是爆炸上限显着提高。值得重视的是当混合物的原始压力减小时，爆炸极限范围缩小，压力降至某一数值时，下限与上限合成一点，压力再降低，混合物即变成不可爆。爆炸极限范围缩小为零的压力称为爆炸的临界压力。临界压力的存在表明，在密闭的设备内进行减压操作，可以免除爆炸的危险。 (5)容器或管道直径。容器或管道直径越小，火焰在其中越难蔓延，混合物的爆炸极限范围则越小。当容器直径小到某一数值时，火焰不能蔓延，可消除爆炸危险，这个直径称为临界直径。如甲烷的临界直径为0．4～0．5mm，氢和乙炔为0．1～0．2mm等。 容器直径大小对爆炸极限的影响，可以用链式反应理论解释。燃烧是自由基产生的一系列链锁反应的结果，管径减小时，游离基与管壁的碰撞几率相应增大，当管径减小到一定程度时，即因碰撞造成游离基的销毁的反应速度大于游离基产生的反应速度，燃烧反应便不能继续进行。 (6)着火源。能源的性质对爆炸极限范围的影响是：能源强度越高，加热面积越大，作用时间越长，爆炸极限范围越宽。以甲烷为例，100V·A的电火花不引起曝炸， 2V·A的电火花可引起爆炸，爆炸极限为5．9％～13．6％，3V·A的电火花则爆炸极限扩大为5．85％～14．8％。 各种爆炸性混合物都有一个最低引爆能量，即点火能量，它是指能引起爆炸性混合物发生爆炸的最小火源所具有的能量，它也是混合物爆炸危险性的一项重要的性能参数。爆炸性混合物的点火能量越小，其燃爆危险性就越大。 火花的能量、热表面的面积、火源和混合物的接触时间等，对爆炸极限均有影响。此外，光对爆炸极限也有影响，如前所述，氢和氯混合，在避光黑暗处反应十分缓慢，但在强光照射下则发生剧烈反应(链锁反应)并导致爆炸。
各类粉体的爆炸极限及燃点汇总
各种粉体的爆炸极限浓度及燃点 爆炸的概念：爆炸是指物质的状态和存在形式发生突变，在瞬间释放出大量的能量，形成空气冲击波，可使周围物质受到强烈的冲击，同时伴随有声或光效应的现象。 爆炸极限的概念：爆炸极限是可燃气体、蒸气或粉尘与空气混合后，遇火会产生爆炸的最高或最低浓度。——国家标准《消防术语》 最低浓度——爆炸下限（LEL） 最高浓度——爆炸上限（UEL） 1．粉尘本身是可燃粉尘，非燃性粉尘是不会发生爆炸的，燃粉尘除前述外，还有茶叶、中药材维、硫磺粉尘等。 2．粉尘必须悬浮在空中，并与空气混合达到一定浓度粉尘能否悬浮在空中要害在于粉尘微粒，只有直径小于l0um的粉尘其扩散作用才大干重力作爪，易形成爆炸“层云”。粉尘爆炸下限一般为20～ 60g/m3，爆炸上限为2～6kg／m3。 3．火源必须具有一定能量粉尘爆炸需首先加热或熔融蒸发或热解出可燃气体，因此需较多的热量。粉尘爆炸的最小引爆能达10毫焦以上，为气体爆炸的近百倍。此外，空气中的湿度不能太大，否则也不会发生粉尘爆炸。 表1 各种粉体的爆炸极限浓度及燃点
表2 粉尘爆炸极限表补充：
凡是颗粒极微小，粒径在1至76um范围内的固体物质称为粉尘。粉尘包括易燃粉尘如：糖粉、淀粉、可可粉、硫粉、茶粉、橡胶粉等；可燃粉尘如：米粉、锯末屑、皮革屑、丝、虫胶等；难燃粉尘如：炭黑粉、木炭粉、石墨粉等。固体物质被粉碎成粉尘以后，其燃烧特性有很大的变化。原来是不燃的物质可能变成可燃物质，原来难燃的物质可能变成易燃物质。在一定条件下就有可能发生爆炸，前提是必须达到在空气中的爆炸极限浓度。粉尘爆炸前无任何征兆，起后果却都能使建筑物毁于一旦。而且能导致粉尘爆炸的情况也很多：从农副产品的加工、储存和运输到药物、食品、有机物、无机物的生产等很多过程中，粉尘爆炸的事故时有发生，其危害极大。 粉尘包括的范围很广，各种粉尘都有其自身的特性，粉尘并非随时随地都能爆炸，要发生粉尘爆炸必须具备以下几个条件： 首先，构成粉尘的物质必须是易燃或可燃的，其中包括有机粉尘和无机粉尘。有机粉尘受热后要发生分解，放出可燃性气体，并留下可以燃烧的炭。无机粉尘如金属粉尘，虽然没有耗能分解过程，升温只能促使其快速氧化，由表面向内部迅速延烧放出高热而使体系快速升温膨胀。有些金属颗粒本身能进行气、固两相燃烧。 其次是粉尘必须是悬浮在空气中，并与空气混合达到爆炸浓度极限。粉尘能否悬浮在空气中要害在于粉尘的粒径。粒径大的颗粒难以悬浮，即使由外力使它悬浮在空气中，也会很快沉积下来。粒径越小，其扩散作用大于重力作用，粉尘易于悬浮在空气中。再加上粒子四周有足够的助燃空气，很轻易达到爆炸极限浓度而燃烧或爆炸。若空气中粉尘的浓度太小，即低于爆炸浓度的下限，燃烧放热量太少，难于形成持续燃烧，也就不会发生爆炸。假如空气中粉尘的浓度太大，即高于爆炸浓度的上限，混合物中因氧气浓度太小，也不会发生燃烧或爆炸。 粉尘爆炸的另一个必要条件，就是要有足以引起粉尘爆炸的热能源。粉尘爆炸的最小点燃能量一般为10 mJ至数百mJ ，相当于气体点燃能量的百倍左右。
常见气体的爆炸极限完整版
常见气体的爆炸极限 Document serial number【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108】
常见气体的爆炸极限 气体名称化学分子式/在空气中的爆炸极限 (体积分数) / % 下限(V/V) 上限(V/V) 乙烷 C2H6 乙醇 C2H5OH 19 乙烯 C2H4 32 氢气 H2 75 硫化氢 H2S 45 甲烷 CH4 15 甲醇 CH3OH 44 丙烷 C3H8
甲苯 C6H5CH3 7 二甲苯 C6H5(CH3)2 乙炔 C2H2 100 氨气 NH3 15 苯 C6H6 8 丁烷 C4H10 一氧化碳 CO 74 丙烯 C3H6 丙酮 CH3COCH3 13 苯乙烯 C6H5CHCH2
炸，这个浓度范围称为爆炸极限(或爆炸浓度极限)。形成爆炸性混合物的最低浓度称为爆炸浓度下限，最高浓度称为爆炸浓度上限，爆炸浓度的上限、下限之间称为爆炸浓度范围。可燃性混合物有一个发生燃烧和爆炸的浓度范围，即有一个最低浓度和最高浓度，混合物中的可燃物只有在其之间才会有燃爆危险。可燃物质的爆炸极限受诸多因素的影响。如可燃气体的爆炸极限受温度、压力、氧含量、能量等影响，可燃粉尘的爆炸极限受分散度、湿度、温度和惰性粉尘等影响。可燃气体和蒸气爆炸极限是以其在混合物中所占体积的百分比(％)来表示的，表5—3中一氧化碳与空气的混合物的爆炸极限为12．5％～80％。可燃粉尘的爆炸极限是以其在混合物中所占的比重(g／m3）来表示的，例如，木粉的爆炸下限为409／m3，煤粉的爆炸下限为359／m3可燃粉尘的爆炸上限，因为浓度太高，大多数场合都难以达到，一般很少涉及。例如，糖粉的爆炸上限为135009／m3，煤粉的爆炸上限为135009／m3，一般场合不会出现。可燃性混合物处于爆炸下限和爆炸上限时，爆炸所产生的压力不大，温度不高，爆炸威力也小。当可燃物的浓度大致相当于反应当量浓度(表中的30％)时，具有最大的爆炸威力。反应当量浓度可根据燃烧反应式计算出来。可燃性混合物的爆炸极限范围越宽，其爆炸危险性越大，这是因为爆炸极限越宽则出现爆炸条件的机会越多。爆炸下限越低，少量可燃物(如可燃气体稍有泄漏)就会形成爆炸条件；爆炸上限越高，则有少量空气渗入容器，就能与容器内的可燃物混合形成爆炸条件。生产过程中，应根据各可燃物所具有爆炸极限的不同特点，采取严防跑、冒、滴、漏和严格限制外部空气渗入容器与管道内等安全措施。应当指出，可燃性混合物的浓度高于爆炸上限时，虽然不会着火和爆炸，但当它从容器里或管道里逸出，重新接触空气时却能燃烧，因此，仍有发生着火的危险。(二)爆炸反应当量浓度的计算爆炸性混合物中的可燃物质和助燃物质的浓度比例恰好能发生完全化合反应时，爆炸所析出的热量最多，产生的压力也最大，实际的
常见可燃气体爆炸极限数据表
常见可燃气体爆炸极限数据表(2016-02-26 17:56:29) 转载 分类：火灾爆炸（粉尘） 物质名称分子式下限 LEL 上限 UEL 毒性 甲烷CH4 515 乙烷C2H63 丙烷C3H8 丁烷C4H10 戊烷（液体）C5H12 己烷（液体）C6H14 庚烷（液体）CH3(CH2)5CH3 辛烷（液体）C8H181 乙烯C2H436 丙烯C3H62 丁烯C4H810 丁二烯C4H6212低毒 乙炔C2H2100 环丙烷C3H6 煤油（液体）C10-C165 城市煤气4 液化石油气112 汽油（液体）C4-C12 松节油（液体）C10H16 苯（液体）C6H6 中等 甲苯C6H5CH3低毒 氯乙烷C2H5Cl中等 氯乙烯C2H3Cl33 氯丙烯C3H5Cl中等 二氯乙烷ClCH2CH2Cl16高毒 四氯化碳CCl4 轻微麻醉三氯甲烷CHCl3中等 环氧乙烷C2H4O3100中等 甲胺CH3NH2中等 乙胺CH3CH2NH214中等 苯胺C6H5NH211高毒 二甲胺(CH3)2NH中等
乙二胺H2NCH2CH2NH2低毒 甲醇（液体）CH3OH36 乙醇（液体）C2H5OH19 正丁醇（液体）C4H9OH 甲醛HCHO773 乙醛C2H4O460 丙醛（液体）C2H5CHO17 乙酸甲酯CH3COOCH316 乙酸CH3COOH16低毒 乙酸乙酯CH3COOC2H511 丙酮C3H6O 丁酮C4H8O10 HCN剧毒 氰化氢 ( 氢氰 酸 ) 丙烯氰C3H3N28高毒 氯气Cl2 刺激 氯化氢HCl 氨气NH31625低毒 硫化氢H2S神经 二氧化硫SO2 中等 二硫化碳CS250 臭氧O3刺激 一氧化碳CO剧毒 氢H2475 乙醚(C2H5)O浓度超过303g／m3有 生命危险。
爆炸极限范围
爆炸极限的意义 可燃物质(、蒸气和)与空气(或)必须在一定的浓度范围内均匀混合，形成预混气，遇着火源才会发生爆炸，这个浓度范围称为爆炸极限，或。例如与空气混合的爆炸极限为%～80%。可燃性混合物能够发生爆炸的最低浓度和最高浓度，分别称为和爆炸上限，这两者有时亦称为着火下限和着火上限。在低于爆炸下限时不爆炸也不着火；在高于爆炸上限同样不燃不爆。这是由于前者的可燃物浓度不够，过量空气的冷却作用，阻止了火焰的蔓延；而后者则是空气不足，导致火焰不能蔓延的缘故。当可燃物的浓度大致相当于反应当量浓度时，具有最大的爆炸威力(即根据完全燃烧反应方程式计算的浓度比例)。 影响爆炸极限的因素 混合系的组分不同，爆炸极限也不同。同一混合系，由于初始温度、系统压力、惰性介质含量、混合系存在空间及器壁材质以及点火能量的大小等的都能使爆炸极限发生变化。一般规律是：混合系原始温度升高，则爆炸极限范围增大，即下限降低、上限升高。因为系统温度升高，增加，使原来不燃的混合物成为可燃、可爆系统。系统压力增大，爆炸极限范围也扩大，这是由于系统压力增高，使分子间距离更为接近，碰撞几率增高，使燃烧反应更易进行。压力降低，则爆炸极限范围缩小；当压力降至一定值时，其上限与下限重合，此时对应的压力称为混合系的。压力降至临界压力以下，系统便不成为爆炸系统(个别气体有反常现象)。混合系中所含惰性气体量增加，爆炸极限范围缩小，惰性气体浓度提高到某一数值，混合系就不能爆炸。容器、管子直径越小，则爆炸范围就越小。当管径(火焰通道)小到一定程度时，单位体积火焰所对应的固体冷却表面散出的就会大于产生的热量，火焰便会中断熄灭。火焰不能传播的最大管径称为该混合系的临界直径。点火能的强度高、热表面的面积大、点火源与混合物的接触时间不等都会使爆炸极限扩大。除上述因素外，混合系接触的封闭外壳的材质、机械杂质、光照、表面活性物质等都可能影响到爆炸极限范围。 与可燃物的危害 可燃性混合物的爆炸极限范围越宽、爆炸下限越低和爆炸上限越高时，其爆炸危险性越大。这是因为爆炸极限越宽则出现爆炸条件的机会就多；爆炸下限越低则可燃物稍有泄漏就会形成爆炸条件；爆炸上限越高则有少量空气渗入容器，就能与容器内的可燃物混合形成爆炸条件。应当指出，可燃性混合物的浓度高于爆炸上限时，虽然不会着火和爆炸，但当它从容器或管道里逸出，重新接触空气时却能燃烧，仍有发生着火的危险。 表示 爆炸极限的表示方法 气体或蒸汽爆炸极限是以可燃性物质在混合物中所占体积的百分比(%)来表示的，如氢与空气混合物的爆炸极限为4%～75%。可燃粉尘的爆炸极限是以可燃性物质在混合物中所
爆炸极限理论与计算 (1)
第五节爆炸极限理论与计算 一、爆炸极限理论 可燃气体或蒸气与空气的混合物，并不是在任何组成下都可以燃烧或爆炸，而且燃烧(或爆炸)的速率也随组成而变。实验发现，当混合物中可燃气体浓度接近化学反应式的化学计量比时，燃烧最快、最剧烈。若浓度减小或增加，火焰蔓延速率则降低。当浓度低于或高于某个极限值，火焰便不再蔓延。可燃气体或蒸气与空气的混合物能使火焰蔓延的最低浓度，称为该气体或蒸气的爆炸下限；反之，能使火焰蔓延的最高浓度则称为爆炸上限。可燃气体或蒸气与空气的混合物，若其浓度在爆炸下限以下或爆炸上限以上，便不会着火或爆炸。 爆炸极限一般用可燃气体或蒸气在混合气体中的体积百分数表示，有时也用单位体积可燃气体的质量(kg·m—3)表示。混合气体浓度在爆炸下限以下时含有过量空气，由于空气的冷却作用，活化中心的消失数大于产生数，阻止了火焰的蔓延。若浓度在爆炸上限以上，含有过量的可燃气体，助燃气体不足，火焰也不能蔓延。但此时若补充空气，仍有火灾和爆炸的危险。所以浓度在爆炸上限以上的混合气体不能认为是安全的。 燃烧和爆炸从化学反应的角度看并无本质区别。当混合气体燃烧时，燃烧波面上的化学反应可表示为 A+B→C+D+Q(4—1) 式中A、B为反应物；C、D为产物；Q为燃烧热。A、B、C、D不一定是稳定分子，也可以是原子或自由基。化学反应前后的能量变化可用图4—4表示。初始状态Ⅰ的反应物(A+B)吸收活化能正达到活化状态Ⅱ，即可进行反应生成终止状态Ⅲ的产物(C+D)，并释放出能量W，W＝Q+E。 图4－4 反应过程能量变化 假定反应系统在受能源激发后，燃烧波的基本反应浓度，即反应系统单位体积的反应数为n，则单位体积放出的能量为nW。如果燃烧波连续不断，放出的能量将成为新反应的活化能。设活化概率为α(α≤1)，则第二批单位体积内得到活化的基本反应数为anW/E，放出的能量为。αnW2/E。后批分子与前批分子反应时放出的能量比β定义为燃烧波传播系数，为
爆炸极限的基本概述
爆炸极限的影响因素 【大纲考试内容要求】： 1.了解爆炸极限的影响因素； 2.了解爆炸反应浓度的计算； 【教材内容】： 爆炸极限值不是一个物理常数，它是随实验条件的变化而变化，在判断某工艺条件下的爆炸危险性时，需根据危险物品所处的条件来考虑其爆炸极限，如在火药、起爆药、炸药烘干工房内可燃蒸气的爆炸极限与其他工房在正常温度下的极限是不一样的，在受压容器和在正常压力下的爆炸极限亦有所不同；其他因素如点火源的能量，容器的形状、大小，火焰的传播方向，惰性气体与杂质的含量等均对爆炸极限有影响。 1．温度的影响 混合爆炸气体的初始温度越高，爆炸极限范围越宽，则爆炸下限降低，上限增高，爆炸危险性增加。这是因为在温度增高的情况下，活化分子增加，分子和原子的动能也增加，使活化分子具有更大的冲击能量，爆炸反应容易进行，使原来含有过量空气(低于爆炸下限)或可燃物(高于爆炸上限)而不能使火焰蔓延的混合物浓度变成可以使火焰蔓延的浓度，从而扩大了爆炸极限范围。例如丙酮的爆炸极限受温度影响的情况见表2—1。 2．压力的影响 混合气体的初始压力对爆炸极限的影响较复杂，在0.1～2.0 MPa的压力下，对爆炸下限影响不大，对爆炸上限影响较大；当大于2.0 MPa时，爆炸下限变小，爆炸上限变大，爆炸范围扩大。这是因为在高压下混合气体的分子浓度增大，反应速度加快，放热量增加，且在高气压下，热传导性差，热损失小，有利于可燃气体的燃烧或爆炸。甲烷混合气初始压力对爆炸极限的影响见表2 —2。 值得重视的是当混合物的初始压力减小时，爆炸极限范围缩小，当压力降到某一数值时，则会出现下限与上限重合，这就意味着初始压力再降低时，不会使混合气体爆炸。把爆炸极限范围缩小
各种粉尘粉末爆炸浓度极限全收录-完全啦
粉尘爆炸极限表补充：
概念：、 爆炸的概念：爆炸是指物质的状态和存在形式发生突变，在瞬间释放出大量的能量，形成空气冲击波，可使周围物质受到强烈的冲击，同时伴随有声或光效应的现象。 爆炸极限的概念：爆炸极限是可燃气体、蒸气或粉尘与空气混合后，遇火会产生爆炸的最高或最低浓度。——国家标准《消防术语》 最低浓度——爆炸下限（LEL） 最高浓度——爆炸上限（UEL） 1．粉尘本身是可燃粉尘非燃性粉尘是不会发生爆炸的，燃粉尘除前述外，还有茶叶、中药材维、硫磺粉尘等。2．粉尘必须悬浮在空中，并与空气混合达到一定浓度粉尘能否悬浮在空中要害在于粉尘微粒，只有直径小于l0um的粉尘其扩散作用才大干重力作爪，易形成爆炸“层云”。粉尘爆炸下限一般为20～60g/m3，爆炸上限为2～6kg／m3。3．火源必须具有一定能量粉尘爆炸需首先加热或熔融蒸发或热解出可燃气体，因此需较多的热量。粉尘爆炸的最小引爆能达10毫焦以上，为气体爆炸的近百倍。此外，空气中的湿度不能太大，否则也不会发生粉尘爆炸。
粉尘爆炸的特点 １．粉尘爆炸的条件：（1）粉尘本身必须是可燃性的；（2）粉尘必须具有相当大的比表面积；（3）粉尘必须悬浮在空气中，与空气混合形成爆炸极限范围内的混合物；（4）有足够的点火能量。 ２．影响粉尘爆炸的因素：（1）颗粒的尺寸；（2）粉尘浓度；（3）空气的含水量；（4）含氧量；（5）可燃气体含量。颗粒越小其比表面积越大，氧吸附也越多，在空气中悬浮时间越长，爆炸危险性越大。空气中含水量越高、粉尘越小、引爆能量越高。随着含氧量的增加，爆炸浓度范围扩大。有粉尘的环境中存在可燃性气体时，会大大增加粉尘爆炸的危险性。 ３．粉尘爆炸的特点：（1）多次爆炸是粉尘爆炸的最大特点；（2）粉尘爆炸所需的最小点火能量较高，一般在几十毫焦耳以上。（3）与可燃性气体爆炸相比，粉尘爆炸压力上升较缓慢，较高压力持续时间长，释放的能量大，破坏力强。 凡是颗粒极微小，粒径在1至76um范围内的固体物质称为粉尘。粉尘包括易燃粉尘如：糖粉、淀粉、可可粉、硫粉、茶粉、橡胶粉等；可燃粉尘如：米粉、锯末屑、皮革屑、丝、虫胶等；难燃粉尘如：炭黑粉、木炭粉、石墨粉等。固体物质被粉碎成粉尘以后，其燃烧特性有很大的变化。原来是不燃的物质可能变成可燃物质，原来难燃的物质可能变成易燃物质。在一定条件下就有可能发生爆炸，前提是必须达到在空气中的爆炸极限浓度。粉尘爆炸前无任何征兆，起后果却都能使建筑物毁于一旦。而且能导致粉尘爆炸的情况也很多：从农副产品的加工、储存和运输到药物、食品、有机物、无机物的生产等很多过程中，粉尘爆炸的事故时有发生，其危害极大。 粉尘包括的范围很广，各种粉尘都有其自身的特性，粉尘并非随时随地都能爆炸，要发生粉尘爆炸必须具备以下几个条件： 首先，构成粉尘的物质必须是易燃或可燃的，其中包括有机粉尘和无机粉尘。有机粉尘受热后要发生分解，放出可燃性气体，并留下可以燃烧的炭。无机粉尘如金属粉尘，虽然没有耗能分解过程，升温只能促使其快速氧化，由表面向内部迅速延烧放出高热而使体系快速升温膨胀。有些金属颗粒本身能进行气、固两相燃烧。 其次是粉尘必须是悬浮在空气中，并与空气混合达到爆炸浓度极限。粉尘能否悬浮在空气中要害在于粉尘的粒径。粒径大的颗粒难以悬浮，即使由外力使它悬浮在空气中，也会很快沉积下来。粒径越小，其扩散作用大于重力作用，粉尘易于悬浮在空气中。再加上粒子四周有足够的助燃空气，很轻易达到爆炸极限浓度而燃烧或爆炸。若空气中粉尘的浓度太小，即低于爆炸浓度的下限，燃烧放热量太少，难于形成持续燃烧，也就不会发生爆炸。假如空气中粉尘的浓度太大，即高于爆炸浓度的上限，混合物中因氧气浓度太小，也不会发生燃烧或爆炸。
影响气体混合物爆炸极限的因素
影响气体混合物爆炸极限的因素 ：可燃物质(、蒸气和)与空气(或)必须在一定的浓度范围内均匀混合，形成预混气，遇着火源才会发生爆炸，这个浓度范围称为，或。例如与空气混合的爆炸极限为12.5%～74%。可燃性混合物能够发生爆炸的最低浓度和最高浓度，分别称为和爆炸上限，这两者有时亦称为着火下限和着火上限。在低于爆炸下限时不爆炸也不着火；在高于爆炸上限同样不燃不爆。这是由于前者的可燃物浓度不够，过量空气的冷却作用，阻止了火焰的蔓延；而后者则是空气不足，导致火焰不能蔓延的缘故。当可燃物的浓度大致相当于反应当量浓度时，具有最大的爆炸威力(即根据完全燃烧反应方程式计算的浓度比例)。 影响气体混合物爆炸极限的因素：温度、氧含量、惰性介质、压力、容器或管道直径、着火源（点火能量） 1)温度。混合物的原始温度越高，则爆炸下限越低，上限提高，爆炸极限范围扩大，爆炸危险性增加。这是因为混合物温度升高，其分子内能增加，引起燃烧速度的加快，而且，由于分子内能的增加和燃烧速度的加快，使原来含有的过量空气(低于爆炸下限)或可燃物高于爆炸上限，而不能使火焰蔓延的混合物浓度变成为可以使火焰蔓延的浓度，从而改变了爆炸极限范围。 (2)氧含量。混合物中含氧量增加，爆炸极限范围扩大，尤其爆炸上限提高得更多。例如氢与空气混合的爆炸极限为4％～75％，而氢与纯氧混合的爆炸极限为4％～95％。 (3)惰性介质。如若在爆炸混合物中掺入不燃烧的惰性气体(如氮、二氧化碳、水蒸气、氩、氦等)，随着惰性气体的百分数增加，爆炸极限范围则缩小，惰性气体的浓度提高到某一数值，亦可以使混合物变成不可爆炸。一般情况下，惰性气体对混合物爆炸上限的影响较之对下限的影响更为显着，因为惰性气体浓度加大，表示氧的浓度相对减小，而在上限中氧的浓度本来已经很小，故惰性气体稍为增加一点，即产生很大影响，而使爆炸上限剧烈下降。 (4)压力。混合物的原始压力对爆炸极限有很大影响，压力增大，爆炸极限范围也扩大，尤其是爆炸上限显着提高。值得重视的是当混合物的原始压力减小时，爆炸极限范围缩小，压力降至某一数值时，下限与上限合成一点，压力再降低，混合物即变成不可爆。爆炸极限范围缩小为零的压力称为爆炸的临界压力。临界压力的存在表明，在密闭的设备内进行减压操作，可以免除爆炸的危险。 (5)容器或管道直径。容器或管道直径越小，火焰在其中越难蔓延，混合物的爆炸极限范围则越小。当容器直径小到某一数值时，火焰不能蔓延，可消除爆炸危险，这个直径称为临界直径。如甲烷的临界直径为0．4～0．5mm，氢和乙炔为0．1～0．2mm等。容器直径大小对爆炸极限的影响，可以用链式反应理论解释。燃烧是自由基产生的一系列链锁反应的结果，管径减小时，游离基与管壁的碰撞几率相应增大，当管径减小到一定程度时，即因碰撞造成游离基的销毁的反应速度大于游离基产生的反应速度，燃烧反应便不能继续进行。 (6)着火源。能源的性质对爆炸极限范围的影响是：能源强度越高，加热面积越大，作用时间越长，爆炸极限范围越宽。以甲烷为例，100V·A的电火花不引起曝炸，2V·A的电火花可引起爆炸，爆炸极限为5．9％～13．6％，3V·A的电火花则爆炸极限扩大为5．85％～14．8％。 各种爆炸性混合物都有一个最低引爆能量，即点火能量，它是指能引起爆炸性混合物发生爆炸的最小火源所具有的能量，它也是混合物爆炸危险性的一项重要的性能参数。爆炸性混合物的点火能量越小，其燃爆危险性就越大。 火花的能量、热表面的面积、火源和混合物的接触时间等，对爆炸极限均有影响。此外，光对爆炸极限也有影响，如前所述，氢和氯混合，在避光黑暗处反应十分缓慢，但在强光照射下则发生剧烈反应(链锁反应)并导致爆炸。
影响气体混合物爆炸极限的因素
影响气体混合物爆炸极 限的因素 Document serial number【LGGKGB-LGG98YT-LGGT8CB-LGUT-
影响气体混合物爆炸极限的因素 ：可燃物质(、蒸气和)与空气(或)必须在一定的浓度范围内均匀混合，形成预混气，遇着火源才会发生爆炸，这个浓度范围称为，或。例如与空气混合的爆炸极限为%～74%。可燃性混合物能够发生爆炸的最低浓度和最高浓度，分别称为和爆炸上限，这两者有时亦称为着火下限和着火上限。在低于爆炸下限时不爆炸也不着火；在高于爆炸上限同样不燃不爆。这是由于前者的可燃物浓度不够，过量空气的冷却作用，阻止了火焰的蔓延；而后者则是空气不足，导致火焰不能蔓延的缘故。当可燃物的浓度大致相当于反应当量浓度时，具有最大的爆炸威力(即根据完全燃烧反应方程式计算的浓度比例)。 影响气体混合物爆炸极限的因素：温度、氧含量、惰性介质、压力、容器或管道直径、着火源（点火能量） 1)温度。混合物的原始温度越高，则爆炸下限越低，上限提高，爆炸极限范围扩大，爆炸危险性增加。这是因为混合物温度升高，其分子内能增加，引起燃烧速度的加快，而且，由于分子内能的增加和燃烧速度的加快，使原来含有的过量空气(低于爆炸下限)或可燃物高于爆炸上限，而不能使火焰蔓延的混合物浓度变成为可以使火焰蔓延的浓度，从而改变了爆炸极限范围。 (2)氧含量。混合物中含氧量增加，爆炸极限范围扩大，尤其爆炸上限提高得更多。例如氢与空气混合的爆炸极限为4％～75％，而氢与纯氧混合的爆炸极限为4％～95％。 (3)惰性介质。如若在爆炸混合物中掺入不燃烧的惰性气体(如氮、二氧化碳、水蒸气、氩、氦等)，随着惰性气体的百分数增加，爆炸极限范围则缩小，惰性气体的浓度提高到某一数值，亦可以使混合物变成不可爆炸。一般情况下，惰性气体对混合物爆炸上限的影响较之对下限的影响更为显着，因为惰性气体浓度加大，表示氧的浓度相对减小，
各常见气体爆炸极限
常见可燃性气体爆炸极限 三氯氢硅SiHCl3 1. 别名?英文名
硅氯仿、硅仿、三氯硅烷；Trichlorosilane 、Silicochloroform ． 2. 用途 单晶硅原料、外延成长、硅液、硅油、化学气相淀积、硅酮化合物制造、电子气。 3. 制法 (1) 在高温下Si 和HCl 反应。 (2) 用氢还原四氯化硅(采用含铝化合物的催化剂) 。 4. 理化性质 分子量：135.43 熔点(101.325kPa) : -134C ；沸点(101.325kPa) : 31.8 C；液体密度(0 C): 13 50kg/m3;相对密度(气体，空气=1): 4.7 ;蒸气压(-16.4 C) : 13.3kPa ; (14. 5C) : 53.3kPa ;燃点：-27.8 C；自燃点：104.4 C；闪点：-14C ;爆炸下限：9.8%；毒性级别：3；易燃性级别：4；易爆性级别：2 三氯硅烷在常温常压下为具有刺激性恶臭易流动易挥发的无色透明液体。在空气中极易燃烧，在-18C以下也有着火的危险，遇明火则强烈燃烧，燃烧时发出红色火焰和白色烟，生成SiO2、HCl 和Cl2： SiHCI3 O2-SiO2 HCI CI2 ;三氯硅烷的蒸气能与空气形成浓度范围很宽的爆炸性混合气，受热时引起猛烈的爆炸。它的热稳定性比二氯硅烷好，在900C时分解产生氯化物有毒烟雾(HCl)，还生成Cl2和Si。 遇潮气时发烟，与水激烈反应:2SiHCI3 3H2O—- (HSiO)2O 6HCI ; 在碱液中分解放出氢气:SiHCl3 3NaOH H2O—-Si (OH)4 3NaCl H2 ; 与氧化性物质接触时产生爆炸性反应。与乙炔、烃等碳氢化合物反应产生有机氯硅烷: SiHCl3 CH三CH一—CH2CHSiCl3、SiHCl3 CH2=CH2-->CH3CH2SiCl3 在氢化铝锂、氢化硼锂存在条件下，SiHCl3 可被还原为硅烷。容器中的液态Si HCl3 当容器受到强烈撞击时会着火。可溶解于苯、醚等。无水状态下三氯硅烷对铁和不锈钢不腐蚀，但是在有水分存在时腐蚀大部分金属。 5. 毒性 小鼠-吸入LC50 1.5?2mg/L 最高容许浓度：1mg/m3 三氯硅烷的蒸气和液体都能对眼睛和皮肤引起灼伤，吸入后刺激呼吸道粘膜引起各种症状(参见四氯化硅)。 6. 安全防护 液体用玻璃瓶或金属桶盛装，容器要存放在室外阴凉干燥通风良好之处或在易燃液体专用库内，要与氧化剂、碱类、酸类隔开，远离火种、热源，避光，库温不宜超过25 r。可用氨水探漏。 火灾时可用二氧化碳、干石粉、干砂，禁止用水及泡沫。废气可用水或碱液吸收。 三氯硅烷有水分时腐蚀性极强。可用铁、镍、铜镍合金、镍钢、低合金钢，不能用铝、铝合金。可以用聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯聚合体、氟橡胶、聚氯乙烯、聚乙烯、玻璃等。
什么是爆炸极限
什么是爆炸极限 (一)定义 可燃物质(可燃气体、蒸气、粉尘或纤维)与空气(氧气或氧化剂)均匀混合形成爆炸性混合物，其浓度达到一定的范围时，遇到明火或一定的引爆能量立即发生爆炸，这个浓度范围称为爆炸极限(或爆炸浓度极限)。形成爆炸性混合物的最低浓度称为爆炸浓度下限，最高浓度称为爆炸浓度上限，爆炸浓度的上限、下限之间称为爆炸浓度范围。 可燃性混合物有一个发生燃烧和爆炸的浓度范围，即有一个最低浓度和最高浓度，混合物中的可燃物只有在其之间才会有燃爆危险。 可燃物质的爆炸极限受诸多因素的影响。如可燃气体的爆炸极限受温度、压力、氧含量、能量等影响，可燃粉尘的爆炸极限受分散度、湿度、温度和惰性粉尘等影响。 可燃气体和蒸气爆炸极限是以其在混合物中所占体积的百分比(％)来表示的，表5—3中一氧化碳与空气的混合物的爆炸极限为12．5％～80％。可燃粉尘的爆炸极限是以其在混合物中所占的比重(g／m3）来表示的，例如，木粉的爆炸下限为409／m3，煤粉的爆炸下限为359／m3可燃粉尘的爆炸上限，因为浓度太高，大多数场合都难以达到，一般很少涉及。例如，糖粉的爆炸上限为135009／m3，煤粉的爆炸上限为135009／m3，一般场合不会出现。可燃性混合物处于爆炸下限和爆炸上限时，爆炸所产生的压力不大，温度不高，爆炸威力也小。当可燃物的浓度大致相当于反应当量浓度(表中的30％)时，具有最大的爆炸威力。反应当量浓度可根据燃烧反应式计算出来。 可燃性混合物的爆炸极限范围越宽，其爆炸危险性越大，这是因为爆炸极限越宽则出现爆炸条件的机会越多。爆炸下限越低，少量可燃物(如可燃气体稍有泄漏)就会形成爆炸条件；爆炸上限越高，则有少量空气渗入容器，就能与容器内的可燃物混合形成爆炸条件。生产过程中，应根据各可燃物所具有爆炸极限的不同特点，采取严防跑、冒、滴、漏和严格限制外部空气渗入容器与管道内等安全措施。应当指出，可燃性混合物的浓度高于爆炸上限时，虽然不会着火和爆炸，但当它从容器里或管道里逸出，重新接触空气时却能燃烧，因此，仍有发生着火的危险。 (二)爆炸反应当量浓度的计算 爆炸性混合物中的可燃物质和助燃物质的浓度比例恰好能发生完全化合反应时，爆炸所析出的热量最多，产生的压力也最大，实际的反应当量浓度稍高于计算的反应当量浓度。当混合物中可燃物质超过化学反应当量浓度时，空气就会不足，可燃物质就不能全部燃尽，于是混合物在爆炸时所产生的热量和压力就会随着可燃物质在混合物中浓度的增加而减小；如
爆炸极限一般认为是物质发生爆炸必须具备的浓度或温度范围
爆炸极限一般认为是物质发生爆炸必须具备的浓度或温度范围爆炸极限一般认为是物质发生爆炸必须具备的浓度或温度范围，根据物质的不同形态和不同需要，通常将爆炸极限分为爆炸浓度极限和爆炸温度极限两种。一、爆炸浓度极限可燃气体、液体蒸气和粉尘与空气混合后，遇火源会发生爆炸的最高或最低的浓度范围，称为爆炸浓度极限，简称爆炸极限。能引起爆炸的最高浓度称爆炸上限，能引起爆炸的最低浓度称爆炸下限，上限和下限之间的间隔称爆炸范围。可燃气体、液体蒸气和粉尘与空气混合后形成的混合物遇火源不一定都能发生爆炸，只有其浓度处在爆炸极限范围内，才发生爆炸。浓度高于上限，助燃物数量太少，不会发生爆炸，也不会燃烧；浓度低于下限，可燃物的数量不够，也不会发生爆炸或燃烧。但是，若浓度高于上限的混合物离开密闭的空间或混合物遇到新鲜空气，遇火源则有发生燃烧或爆炸的危险。气体和液体的爆炸极限气体和液体的爆炸极限通常用体积百分比％表示。不同的物质由于其理化性质不同，其爆炸极限也不同；即使是同一种物质，在不同的外界条件下，其爆炸极限也不同。如在氧气中的爆炸极限要比在空气中的爆炸极限范围宽，下限会降低。部分可燃气体在空气和氧气中的爆炸极限如表1-3-1所示。表1-3-1 部分可燃气体和蒸气的爆炸极限物质名称在空气中在氧气中下限上限下限上限氢气 4.075.04.794.0乙炔 2.582.02.893.0甲烷5.015.05.460.0乙烷 3.012.453.066.0丙烷 2.19.52.355.0乙烯 2.7534.03.080.0丙烯2.011.02.153.0氨15.028.013.579.0环丙烷2.410.42.563.0一氧化碳12.574.015.594.0乙醚1.940.02.182.0丁烷1.58.51.849.0二乙烯醚1.727.01.8585.5除助燃物条件外，对于同种可燃气体，其爆炸极限还受以下几方面影响。火源能量的影响。引燃混气的火源能量越大，可燃混气的爆炸极限范围越宽，爆炸危险性越大。初始压力的影响。混气初始压力增加，爆炸范围增大，爆炸危险性增加。值得注意的是，干燥的一氧化碳和空气的混合气体，压力上升，其爆炸极限范围缩小。初温对爆炸极限的影响。混气初温越高，混气的爆炸极限范围越宽，爆炸危险性越大。惰性气体的影响。可燃混气中加入惰性气体，会使爆炸极限范围变宽，一般上限降低，下限变化比较复杂。当加入的惰性气体超过一定量以后，任何比例的混气均不能发送爆炸。可燃粉尘的爆炸极限粉尘的爆炸极限通常用单位体积中粉尘的
影响气体混合物爆炸极限的因素之令狐文艳创作
影响气体混合物爆炸极限的因素 令狐文艳 爆炸极限：可燃物质(可燃气体、蒸气和粉尘)与空气(或氧气)必须在一定的浓度范围内均匀混合，形成预混气，遇着火源才会发生爆炸，这个浓度范围称为爆炸极限，或爆炸浓度极限。例如一氧化碳与空气混合的爆炸极限为12.5%～74%。可燃性混合物能够发生爆炸的最低浓度和最高浓度，分别称为爆炸下限和爆炸上限，这两者有时亦称为着火下限和着火上限。在低于爆炸下限时不爆炸也不着火；在高于爆炸上限同样不燃不爆。这是由于前者的可燃物浓度不够，过量空气的冷却作用，阻止了火焰的蔓延；而后者则是空气不足，导致火焰不能蔓延的缘故。当可燃物的浓度大致相当于反应当量浓度时，具有最大的爆炸威力(即根据完全燃烧反应方程式计算的浓度比例)。 影响气体混合物爆炸极限的因素：温度、氧含量、惰性介质、压力、容器或管道直径、着火源（点火能量） 1)温度。混合物的原始温度越高，则爆炸下限越低，上限提高，爆炸极限范围扩大，爆炸危险性增加。这是因为混合物温度升高，其分子内能增加，引起燃烧速度的加快，而且，由于分子内能的增加和燃烧速度的加快，使原来含有的过量空气(低于爆炸下限)或可燃物高于爆炸上限，而不能使火焰蔓延的混合物浓度变成为可以使火焰蔓延的浓度，从而改变了爆炸极限范围。 (2)氧含量。混合物中含氧量增加，爆炸极限范围扩大，尤其爆炸上限提高得更多。例如氢与空气混合的爆炸极限为4％～75％，而氢与纯氧混合的爆炸极限为4％～95％。 (3)惰性介质。如若在爆炸混合物中掺入不燃烧的惰性气体(如氮、二氧化碳、水蒸气、氩、氦等)，随着惰性气体的百分数增加，爆炸极限范围则缩小，惰性气体的浓度提高到某一数值，亦可以使混合物变成不可爆炸。一般情况下，惰性气体对混合物爆炸上限的影响较之对下限的影响更为显著，因为惰性气体浓度加大，表示氧的浓度相对减小，而在上限中氧的浓度本来已经很小，故惰性气体稍为增加一点，即产生很大影响，而使爆炸上限剧烈下降。
可燃气体爆炸极限影响因素研究
学号：09412110 常州大学 毕业设计（论文） （2013届） 题目可燃气体爆炸极限影响因素研究 学生 学院环境与安全工程学院专业班级安全091 校内指导教师专业技术职务 校外指导教师专业技术职务 二○一三年六月
可燃气体爆炸极限影响因素研究 摘要：可燃气体爆炸已经逐渐成为工业生产、生活中主要危害之一，因此研究可燃气体爆炸机理对预防可燃气体爆炸具有重要意义，而爆炸极限是研究可燃气体爆炸的一个重要参数。影响可燃气体爆炸极限的因素很多，本文主要以液化石油气、甲烷为例，通过实验及查找文献等，运用对比分析、线性回归、黄金分割等方法进行研究，研究结果如下： 可燃气体最小点火能随浓度呈先减小后增大的趋势，液化石油气最小点火能为3.85mJ，对应浓度为7.5%；甲烷最小点火能为5.19mJ，对应浓度为11%，并且根据二者变化趋势图，得出液化石油气、甲烷最小点火能与浓度之间的抛物线方程。可燃气体爆炸上限随惰性气体浓度上升急剧减小，而爆炸下限基本不变。通过线性回归分析，获得甲烷爆炸上限与氮气、甲烷浓度之间的一次线性回归方程。在分析惰性气体对甲烷抑爆作用中得出，氮气抑爆极限浓度为23%，二氧化碳抑爆极限浓度为32%。通过优选法中黄金分割法，给出简化最小点火能实验的方法，该结果可以减小实验的盲目性，快速、准确地获得可燃气体的最小点火能。 关键词：液化石油气；甲烷；最小点火能；惰性气体；爆炸极限
Research on influencing factors about combustible gas explosion limits Abstract：Combustible gas explosions have become one of the main hazards among the industrial production and the life step by step, therefore, it is very important to do research on the combustible gas explosion mechanism to prevent the combustible gas explosion, and the explosive limit is is an important parameter when we do study on combustible gas explosion. There are many factors affect the combustible gas explosion limits, in this paper, we give LPG, methane for examples, researching with the methods of comparative analysis, linear regression and optimization through doing experiments and searching for literature.The results are as follows: The minimum ignition energy of combustible gas concentrations were decreased first and then increased with the increase of concentrations.LPG minimum ignition energy is 3.85mJ,corresponding to a concentration of 7.5%;the minimum ignition energy of methane is 5.19mJ,corresponding to a concentration of 11%.According to both of the the changing trends pictures,we can get the parabolic equation of LPG and methane between the minimum ignition energy and concentration.The upper explosion limit of combustible gas decreases sharply with the increase of the concentration of the inert gas , while the lower explosion limit basically unchanged.Through linear regression analysis,obtaining the linear regression equations between methane concentrations and the upper explosion limit of methane,nitrogen. In the analysis of the suppression effects of inert gas,we derive that nitrogen explosion suppression limit concentration is 23%, the concentration of carbon dioxide explosion suppression limit is 32%.Through the golden section method in the optimizing method, the simplify experimental method is given when we need the minimum ignition energy,the experimental results can reduce the blindness of experiment, obtain the minimum ignition energy of combustible gases quickly and accurately. Key words：LPG；methane；minimum ignition energy；Inert gas；Explosive limit