可燃气体爆炸类型

防爆大魔王 2021年03月04日 13:57:42 4757

可燃气体爆炸可分为定压燃烧、定容燃烧、爆燃和爆轰四种模式。

可燃气体爆炸

一、定压燃烧

定压燃烧是指不受限制的敞开式燃烧。在燃烧过程中，由于燃烧产物能及时向后排出，其压力总是与初始环境压力相平衡，所以该系统的压力是恒定的，不会形成压力波，也不会形成破坏力，属于稳定燃烧过程。定压式燃烧的特征参数为定压燃烧速度（或基速），仅与燃料输送速率和化学反应速率有关。大部分碳氢气体与空气的混合物，按化学计量浓度计算，其基本燃烧速度为0.5米/秒；与氧的混合物，其燃烧速度要高一个数量级。

二、定容爆炸

定容爆炸是指在刚性容器内，当可燃混合物均匀地同时点燃时，所发生的一种理想的燃烧过程，但在实际情况下，不太可能均匀地同时点燃，通常是局部点燃。并延伸为整体。在封闭容器内，由于爆炸过程的快速进行，形成了与定容爆炸不同的爆炸参数，可采用定容爆炸模型进行处理。在定容爆炸过程中，容器体积保持不变，混合气密度保持不变，压力随着化学能释放量的增加而增大。对于大部分烃类气体与空气的混合物，在化学计量浓度下，定容爆炸的定容压力约为初始压力的7~9倍。

三、爆燃

若在燃气燃烧过程中，火焰受到限制，或由于干扰，火焰在预混燃气中逐渐加速，则会产生一定的压力，形成压力波，这种过程称为爆燃。爆燃过程中存在压力波，而爆燃过程中则不同于定压燃烧。压力波以亚音速前进，通常行进在火焰阵前，而火焰阵面则以亚音速相对于未燃气体传播，这是与爆轰不同之处。爆炸过程受外部环境和物理因素的影响较大。在工业爆炸事故中，大多数都是爆燃形式，如密封容器中的可燃气体爆炸过程一般属于爆燃性质。前驱冲击波干扰在亚音速传播的火焰阵面前面，也就是火焰在被干扰的介质中传播，从而形成了二波三区结构，如图所示。

燃烧过程的二波三区结构

四、爆轰

爆轰是可燃气体爆炸的zui高形式，以产生超音速传播（相对于波前未反应混合物）的有化学反应的冲击波为特征。由于化学反应区的存在可以不断地补充能量而不会衰减，传播过程是一个稳定的传播过程。油气气与空气混合气的爆轰速度大多在1800m/s，而爆轰压力为1.5MPa。

在这几种爆炸模式中，爆燃是一种不稳定的燃烧波传播过程，它可以因约束的减弱，排气及时而使压力波减弱，直至压力波消失，而变为定压燃烧；反之，燃爆后边界约束作用增强，燃爆强度增大，火焰加速，直至火焰阵面追上前驱压力波前，两者合二为一，成为具有化学反应的冲击波，进而演变为爆轰。对于易燃气体，如果有形成湍流的加速条件，或者有外加强烈的刺激源，就有可能使其发生爆炸。所以，在预防爆炸危险时，应尽量避免形成火焰加速条件，以免由燃爆变为爆轰。

密封容器内可燃性气体爆炸，本质上是一个燃烧加速发展的过程，属于不稳定流过程，伴随着化学反应。这一过程中，燃烧反应瞬间释放的能量使产物状态（温度、压力）发生突变，这种突变从爆炸源向外传播，形成一种波浪，波浪的性质取决于介质的性质、点燃条件等因素，它可能是压力波，也可能是冲击波，或两者的结合，zui常见的是压力波的发展。

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