?C點為熄火點。當T0=T01時。溫度微小降低,馬上q1小于q2+3,溫度降低,直至熄火。當溫度微小升高后,q1仍小于q2+3,于是又回到C點,雖然不能熄火,但是隨時準備著,溫度稍低就能熄火。故C點是熄火的臨界點,與C點相應的溫度Tc為熄火溫度。
??? 很明顯,著火溫度與熄火溫度不僅與可燃混合物性質有關,而且與周圍環(huán)境及散熱條件有密切聯系,所以著火溫度與熄火溫度不是燃氣的物理化學特性參數,而是與散熱條件有密切關系的參數。所以無論是在準備點燃燃氣還是在熄滅火災時,不能只考慮燃氣的性質,還要根據散熱的環(huán)境決定點火或滅火的措施。否則在使用燃氣時點不著火;在消防時滅不了火。
??? 為了防止燃氣的爆燃與爆炸,就要盡量避免B點。對于已經釀成的火災(此時已處于D點),則盡量使D點移動至C點,最后使其熄火。
??? (二)影響著火的因素
??? 著火溫度是由不燃燒過度到燃燒的轉折點。因此它也是衡量能否燃燒或爆炸的界限。簡化物理概念,可以這樣認為,著火溫度越高,越不容易著火,反之,越容易著火。
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??? 上式是著火溫度的特性方程式。
??? 1 著火與壓力的關系:
??? 當M、H、V、K2及E為已知值時,根據式(11)可畫出Pc與TB的關系曲線,見圖2。
??? 由圖2可知:在低壓時,達到著火需要很高的溫度,在高壓時,溫度不高時也可能著火。
??? 2 著火與濃度的關系:
??? 沒有助燃氣體(空氣或氧)的燃氣是不能燃燒的。只有燃氣與空氣混合時才可能燃燒。但是。混合物中燃氣過少不會燃燒,過多也不會燃燒。很多初學者對燃氣過多不會燃燒往往不容易理解。為解釋此問題還是從熱平衡的機理及著火溫度說起。
??? 根據式(11)還可以畫出TB與xg的關系曲線,見圖3。
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??? 由圖3可見:當燃氣在混合物中的濃度過高(高于高限),TB值為無限大,無法達到TB,表示混合物不能著火,相反當燃氣濃度過低時,也不能著火。當燃氣濃度低時,表示燃氣燃燒產生的熱量無法把混合物加熱到著火溫度TB,所以也不能著火。當燃氣濃度過大時,表示空氣不足,只有很少的燃氣可以得到空氣燃燒產生熱量。這時得不到空氣的燃氣不但不能燃燒產生熱量并且還會和惰性氣體那樣吸收熱量,使產生的熱量永遠小于散熱,于是也不能著火。這就是燃氣過多也不能燃燒的原因。
??? 此外,環(huán)境溫度越高,此著火的濃度范圍越寬。
??? 不能著火當然也不能爆炸,所以在工程界認為著火的濃度范圍也可稱為爆炸界限。在常壓常溫下,不同燃氣的爆炸界限見表1。
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??? (三)產生爆炸的條件:
??? “爆燃”是指沒有控制的急劇燃燒,而爆炸是在一個相對封閉的空間內,因“爆燃”引起的高溫與高壓,最后壓力破壞了封閉維護層,產生了爆炸。它們都會為人類造成災害。我們可以利用著火與熄火的機理分析發(fā)生爆炸的原因,不斷總結經驗,控制爆炸災害的發(fā)生。在城市燃氣事業(yè)中,爆炸事故較多,綜合各種爆炸事故,從理論上分析,可以總結出,造成爆炸的三個必須條件和三個必然條件,三個必須條件為:
??? 1、必須有一個相對封閉的空間;在敞開的空間只能爆燃,不能爆炸。
??? 2、燃氣中混有空氣(或空氣中混有燃氣);單純的燃氣在容器內不可能著火也不可能爆炸。
??? 3、必須有點火源。沒有點火的開始能量,系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)也不會著火,也不會爆炸。
??? 以上的必須條件只能說是產生爆炸的必須具備的條件。有此條件時有可能爆炸,但不一定立即發(fā)生爆炸。因為燃氣在燃氣空氣混合物中的濃度過高與過低時都不會爆炸。如果點火源的能量比較低,引不起熱量的積聚,溫度達不到著火溫度,也不能引起爆炸。如果封閉的空間有大面積的“防爆面積”,壓力增加到規(guī)定值時,防爆面積打開,壓力不會再增加。也就不會爆炸了(可能轉為爆燃)。
??? 可見,所謂必須的條件是有可能發(fā)生爆炸的條件,但是不一定立即發(fā)生爆炸。肯定發(fā)生爆炸的必然條件應為:
??? 1、有一個相對封閉的空間;此封閉的空間,密閉得越嚴,維護結構越強,爆炸力也就越大。
??? 2、燃氣中混有空氣,并且燃氣的濃度在著火界限范圍內;
??? 3、具有一定能量的點火源,其能量足以使系統(tǒng)溫度達到著火溫度。
??? 因為著火溫度、著火濃度范圍界限與點火所需的能量等參數都受環(huán)境影響。所以,這三個條件的具體參數不是一成不變的,并且互相牽制。例如燃氣的濃度雖然在著火范圍內,如果濃度靠近上限或下限,就要求能量比較大的點火源,如果燃氣濃度靠近化學比例,很小的點火源就能引起爆炸。再者,溫度、壓力對爆炸界限都有影響。遇到事故時,必須根據實際情況,依據著火理論全面分析,才能找出事故原因,從而總結經驗,制定、完善安全條例,減少今后的事故發(fā)生。
??? 在實際工作中,首先要采取各種措施避免三個必須的條件,也就是說防止有可能發(fā)生爆炸的條件同時存在。例如燃氣設備與管道的氣密性、燃氣設備空間的防爆面積、采用防爆電器開關等等措施,都是針對這三個必備的條件決定的。
??? 三、燃氣火焰的傳播、回火與爆震波
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??? 由圖4可見,當氣流速度為線2時,火焰穩(wěn)定在A平面。當氣流速度逐漸增加時,火焰可以穩(wěn)定在B或C平面上。如果氣流速度增加至5時,由于射流作用,沿氣流邊界會混入過多的空氣,使Su下降,火焰得不到平衡的位置,火焰脫離管口,發(fā)生脫火現象。相反當氣流速度下降,達到線1時,火焰可以進入管內,發(fā)生回火現象。
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