2019年中級注冊安全工程師答疑:什么是“爆炸極限”?
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問題：
什么是“爆炸極限”?
答疑：
【爆炸極限的意義】
可燃物質(可燃氣體、蒸氣和粉塵)與空氣(或氧氣)必須在一定的濃度范圍內均勻混合，形成預混氣，遇著火源才會發生爆炸，這個濃度范圍稱為爆炸極限，或爆炸濃度極限。例如一氧化碳與空氣混合的爆炸極限為12.5%～80%。可燃性混合物能夠發生爆炸的最低濃度和最高濃度，分別稱為爆炸下限和爆炸上限，這兩者有時亦稱為著火下限和著火上限。在低于爆炸下限時不爆炸也不著火;在高于爆炸上限不會發生爆炸，但會著火。這是由于前者的可燃物濃度不夠，過量空氣的冷卻作用，阻止了火焰的蔓延;而后者則是空氣不足，導致火焰不能蔓延的緣故。當可燃物的濃度大致相當于反應當量濃度時，具有最大的爆炸威力(即根據完全燃燒反應方程式計算的濃度比例)。
【影響爆炸極限的因素】
混合系的組分不同，爆炸極限也不同。同一混合系，由于初始溫度、系統壓力、惰性介質含量、混合系存在空間及器壁材質以及點火能量的大小等的都能使爆炸極限發生變化。一般規律是：混合系原始溫度升高，則爆炸極限范圍增大，即下限降低、上限升高。因為系統溫度升高，分子內能增加，使原來不燃的混合物成為可燃、可爆系統。系統壓力增大，爆炸極限范圍也擴大，這是由于系統壓力增高，使分子間距離更為接近，碰撞幾率增高，使燃燒反應更易進行。壓力降低，則爆炸極限范圍縮小;當壓力降至一定值時，其上限與下限重合，此時對應的壓力稱為混合系的臨界壓力。壓力降至臨界壓力以下，系統便不成為爆炸系統(個別氣體有反?，F象)?；旌舷抵兴栊詺怏w量增加，爆炸極限范圍縮小，惰性氣體濃度提高到某一數值，混合系就不能爆炸。容器、管子直徑越小，則爆炸范圍就越小。當管徑(火焰通道)小到一定程度時，單位體積火焰所對應的固體冷卻表面散出的熱量就會大于產生的熱量，火焰便會中斷熄滅?；鹧娌荒軅鞑サ淖畲蠊軓椒Q為該混合系的臨界直徑。點火能的強度高、熱表面的面積大、點火源與混合物的接觸時間不等都會使爆炸極限擴大。除上述因素外，混合系接觸的封閉外殼的材質、機械雜質、光照、表面活性物質等都可能影響到爆炸極限范圍。
【爆炸極限與可燃物的危害】
可燃性混合物的爆炸極限范圍越寬、爆炸下限越低和爆炸上限越高時，其爆炸危險性越大。這是因為爆炸極限越寬則出現爆炸條件的機會就多;爆炸下限越低則可燃物稍有泄漏就會形成爆炸條件;爆炸上限越高則有少量空氣滲入容器，就能與容器內的可燃物混合形成爆炸條件。應當指出，可燃性混合物的濃度高于爆炸上限時，雖然不會著火和爆炸，但當它從容器或管道里逸出，重新接觸空氣時卻能燃燒，仍有發生著火的危險。
【爆炸極限的表示】
爆炸極限的單位氣體或蒸氣的爆炸極限的單位，是以在混合物中所占體積的百分比(%)來表示的，如氫與空氣混合物的爆炸極限為4%～75%。可燃粉塵的爆炸極限是以混合物中所占體積的質量比g/m^3來表示的，例如鋁粉的爆炸極限為40g/m^3。
可燃性蒸氣的爆炸極限值是由可燃液體表面產生的蒸氣濃度決定的。對于可燃液體而言，爆炸下限濃度對應的閃點溫度又可以稱為爆炸下限溫度;爆炸上限濃度對應的液體溫度又可以稱為爆炸上限溫度。
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