燃燒和爆炸的基本原理
要有效防止火災(zāi)和爆炸的發(fā)生,正確掌握防火防爆技術(shù),需要了解形成燃燒和爆炸的基本原理。
?。ㄒ唬┤紵H紵强扇嘉镔|(zhì)與空氣或氧化劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生放熱、發(fā)光的現(xiàn)象。在生產(chǎn)和生活中,凡是產(chǎn)生超出有效范圍的違背人們意志的燃燒,即為火災(zāi)。燃燒必須同時(shí)具備以下三個(gè)基本條件。 1.凡是與空氣中氧或其他氧化劑發(fā)生劇烈反應(yīng)的物質(zhì),都稱為可燃物。如木材、紙張、金屬鎂、金屬鈉、汽油、酒精、氫氣、乙炔和液化石油等。 2.助燃物。凡是能幫助和支持燃燒的物質(zhì),都稱為助燃物。如氧化氯酸鉀、高錳酸鉀、過(guò)氧化鈉等氧化劑。由于空氣中含有21%左右的氧,所以可燃物質(zhì)燃燒能夠在空氣中持續(xù)進(jìn)行。 3.火源。凡能引起可燃物質(zhì)燃燒的熱能源,都稱為火源。如明火、電火花、聚焦的日光、高溫灼熱體,以及化學(xué)能和機(jī)械沖擊能等。 防止以上三個(gè)條件同時(shí)存在,避免其相互作用,是防火技術(shù)的基本要求。
(二)爆炸。物質(zhì)由一種狀態(tài)迅速轉(zhuǎn)變成為另一種狀態(tài),并在極短的時(shí)間內(nèi)以機(jī)械功的形式放出巨大的能量,或者是氣體在極短的時(shí)間內(nèi)發(fā)生劇烈膨脹,壓力迅速下降到常溫的現(xiàn)象,都稱為爆炸。爆炸可分為化學(xué)性爆炸和物理性爆炸兩種。 1.化學(xué)性爆炸。物質(zhì)由于發(fā)生化學(xué)反應(yīng),產(chǎn)生出大量氣體和熱量而形成的爆炸。這種爆炸能夠直接造成火災(zāi)。根據(jù)其化學(xué)反應(yīng)又可以分為以下三種類(lèi)型: (1)簡(jiǎn)單爆炸。例如爆炸物乙炔銅和乙炔銀等受到輕微振動(dòng)發(fā)生的爆炸。 (2)復(fù)雜分解爆炸。屬于這類(lèi)爆炸物有炸藥、苦味酸、硝化棉和硝化甘油等。 (3)爆炸性混合性爆炸。這里指可燃?xì)怏w、蒸氣或粉塵與空氣(或氧氣)按一定比例均勻混合,達(dá)到一定的濃度,形成爆炸性混合物時(shí)遇到火源而發(fā)生的爆炸。 2.物理性爆炸。通常指鍋爐、壓力容器或氣瓶?jī)?nèi)的物質(zhì)由于受熱、碰撞等因素,使氣體膨脹,壓力急劇升高,超過(guò)了設(shè)備所能承受的機(jī)械強(qiáng)度而發(fā)生的爆炸。
?。ㄈ┍O限??扇?xì)怏w、蒸氣和粉塵與空氣(或氧氣)的混合物,在一定的濃度范圍內(nèi)能發(fā)生爆炸。爆炸性混合物能夠發(fā)生爆炸的最低濃度,稱為爆炸下限;能夠發(fā)生爆炸的最高濃度,稱為爆炸上限。爆炸下限和爆炸上限之間的范圍,稱為爆炸極限??扇?xì)怏w或蒸氣的爆炸極限,通常以其在混合物中百分比來(lái)表示;可燃粉塵的爆炸極限,以其在混合物中的體積重量比(克/立方米)表示。例如,乙炔和空氣混合的爆炸極限為(2.2-81%,鋁粉法的爆炸下限為35克/立方米。顯然,可燃物質(zhì)的爆炸下限越低,爆炸極限范圍越寬,則爆炸的危險(xiǎn)性越大。影響爆炸極限的因素很多。爆炸性混合物的溫度越高,壓力越大,含氧量越高,以及火源能量超大等,都會(huì)使爆炸極限范圍擴(kuò)大。幾種可燃?xì)怏w分別與空氣、氧氣混合的爆炸極限??扇?xì)怏w與氧氣混合的爆炸范圍都比與空氣混合的爆炸范圍寬。因而更具有爆炸的危險(xiǎn)性。
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