燃烧与爆炸测试基础-绪论.pdf

燃烧与爆炸测试基础燃烧与爆炸测试基础

——王永强
[e-mail]
课程简介

课程主要讲述气体与粉尘爆炸的基本现
象，基本理论和基本试验测试方法；
主要教材：
1、气体与粉尘爆炸原理
——赵衡阳，北京理工大学出版社
2、爆炸与冲击电测技术
——黄正平，国防工业出版社
3、其他文献：主要是近些年关于温度
测试方面的新技术的学位论文。
I气体和粉尘爆炸原理

1绪论
爆炸：简单地说就是能量的快速释放过程；
分为：物理爆炸、化学爆炸
2015年4月6日，福建漳州PX石化发生爆炸；
4月21日，江苏南京化工厂发生爆炸；
5月25日，江西赣州泰普化工厂发生爆炸；
7月16日，山东日照石大科技石化公司发生爆炸；
8月12日，天津塘沽危险品仓库发生爆炸；
绪论

物理爆炸：爆炸过程中只发生物理状态变化
的爆炸。锅炉爆炸，雷电，地震，高速碰撞。

化学爆炸：既有物理变化，又有化学反应的
爆炸：炸药，瓦斯，粉尘。
绪论

气体与粉尘爆炸，本质上是可燃气体或可燃粉尘与空气或氧气
发生的快速氧化反应。是化学爆炸。
常见的工业灾害中，气体和粉尘爆炸是其重要形
式。
概念：
均匀相系统：分散系统全是由气体组成；
非均匀相系统：燃料以液滴或固体粒子形式存
在；
无约束分散系统：在无限大空间内的分散系统；
有约束分散系统：燃料和空气的混合物有固壁容
器的包围和限制。
绪论-§1.1爆炸灾害的基本形式和特点
对比距离R定义为离爆
心距离R与炸药量的
§1.1爆炸灾害的基本形式和特点1/3次方的比值：
凝聚相含能材料的爆炸RR
1.1.13w
火药，炸药均属于此类；
特点：能量密度高，
爆炸破坏的主要形式：
空气冲击波
初始压力在50MPa，其破坏的作用范围可达50倍对比
距离。
破片飞散,破片的作用范围远小于冲击波的作用范围。
凝聚相含能材料爆炸所产生的空气冲击波（爆炸波）理论
上是可以简化成一种理想点源，用相似理论或点源爆炸理
论进行计算
绪论-§1.1爆炸灾害的基本形式和特点

2密闭容器中可燃气体，蒸汽，粉尘与空气
和氧气混合物的爆炸
无论从爆炸的危险性，爆炸的破坏效应，
这些可燃物均要超过凝聚相含能材料。
特点：气体和粉尘爆炸是一种非点源爆
炸，爆炸的强烈程度取决于环境条件。
密闭容器中，敞开蒸汽云爆炸具有全然
不同的爆炸形式和破坏作用。
（敞开：燃烧速率仅有0.5m/s，压力，常压。密闭：火焰
速度几~几十m/s，压力0.7~0.8MPa；燃烧转爆轰后，爆轰
阵面2~3km/s，1.5~2MPa）
绪论-§1.1爆炸灾害的基本形式和特点

1燃料蒸汽爆炸
密闭容器中有两种极端情况
（1）纯超压爆炸。是爆燃的一种形式。
条件：长径比L/D约为1，内部没有紧密排列的设备和隔板灯
障碍物。
效果：该封闭体只收到单纯超压破坏。
特点：压力上升速率缓慢，冲击波弱，但也能引起封闭提的
大范围破坏，属于低能量密度的爆炸源
（2）爆燃转爆轰
条件：长径比L/D>5，内部有较为密集的隔板和设备
效果：造成局部严重破坏，且离爆点较远。破坏力极强
原因：就在于密集的隔板，引起局部湍流，引起火焰面积突
然扩大，引起压力快速升高，从而使燃烧转爆轰。
特点：局部压力达到1.5MPa，产生强冲击波和高速破片
绪论-§1.1爆炸灾害的基本形式和特点

2粉尘爆炸

密闭容器中粉尘爆炸：a可燃的有机或无机，金属粉
尘；b浓度相当高，达到100g/m3，高于环保要求的
0.015g/m3，基本上是不透光的。
爆炸过程通常是在某个局部范围内发生，如果工作场所
内存在堆积层粉尘，这样的一次爆炸引起气体运动和局部
振动，使得粉尘曾成为空降物，则会产生灾难性的二次爆
炸，从而造成很大的破坏。
注意：不可用化学没火气或水龙头灭火，会搅起大片粉
尘，引起爆炸。

绪论-§1.1爆炸灾害的基本形式和特点
粉尘爆炸（续）
两种极端情况：1、低长径比的密闭体内的
定容爆炸，引起单纯的超压爆炸；2、大长
径比的结构中发生火焰加速，有可能转爆轰。
外部冲击波强，破片可以被抛射到较远的地
方。

案例：台湾新北市八仙水上乐园27日晚举办“彩虹派对”
起火，导致助燃性粉尘爆炸。染色玉米粉尘，热源：舞台
灯。

台湾新北粉尘爆炸
.mp4
绪论-§1.1爆炸灾害的基本形式和特点

3无约束蒸汽云爆炸
成因：大量可燃气体泄露到大气中，与空气混合达到极限
浓度时，遇火源即可发生爆炸。一般情况下产生一个火球
向外扩展，但是在某些约束情况下会形成破坏性爆炸波。
产生爆炸波的条件：
1由于局部约束；
2强冲击点火能；

根据不太成熟的经验，如果要预估无约束蒸汽云爆炸的破坏趋势，
可按爆源总能量的（燃烧完全放出的热）的0.1%~10%来估算TNT当
量。
绪论-§1.1