10 3-2 爆炸概述.pptx

第1页：爆炸的定义

§3.2 爆炸概述——3.2.1 爆炸定义及过程

1.爆炸定义

爆炸是大量能量（物理能量或化学能量）在瞬间迅速释放或急剧转化成功和机械、光、热等能量形态的现象。从物质运动的表现形式来看：爆炸就是物质剧烈运动的一种表现——物质运动急剧增速，由一种状态迅速转变成另一种状态，并在极短时间内释放出大量能量。

第2页：爆炸的两个阶段

2.爆炸过程：整个爆炸过程一般可以分为两个阶段：

1. 物质的能量以一定的形式（定容、绝热）转变为强压缩能；
2. 强压缩能急剧绝热膨胀对外做功，引起被作用介质的变形、移动和破坏。

第3页：热爆炸理论

3.2.2 热爆炸理论（又称自燃理论）：可燃气体热力点火的基本理论是 Vant Hoff 在1884年提出的，放热超过散热是反应自动加速的条件。Semenov（1958）首先建立了气体热力点火理论量的关系，这种理论的实质就是在一定的条件下（温度、压力及其他条件），反应放热速率超过热损失率，可燃混合气体中形成热积累而加热，从而使反应不断加速，直至达到爆燃。分析火焰的传播便可以用这一理论加以研究。

第4页：火焰传播的基本条件

火焰传播能维持的基本条件：由燃烧区向预热区传导的热量能够使未燃气体达到着火温度。

图中给出火焰温度 T_f、着火温度 T_i、环境温度 T₀ 以及预热区、燃烧区与反应区厚度 δ 的分布关系。

第5页：火焰传播热量平衡参数

式中：ṁ——进入火焰的未燃气体质量流率，kg/s；C_p——未燃气体的比热，J/(kg·K)；T_i——着火温度，K；T₀——环境温度，K；T_f——火焰温度，K；λ——反应区的导热系数，J/(m·s·K)；δ——反应区厚度，m。

第6页：层流火焰传播速度式

如果是一维层流燃烧，则有：ṁ＝ρ·A·S_L。式中：ρ——气体密度，kg/m³；A——火焰的横截面积，m²；S_L——层流火焰传播速度，m/s。

由此可以得到根据热爆炸理论推导的火焰传播速度数学表达式。

第7页：爆炸形态分类

3.2.3 爆炸形态：

• 燃烧形态：预混燃烧和扩散燃烧；
• 火焰传播速度：缓燃—爆燃—爆轰（10倍初压）；
• 燃烧爆炸实验。

第8页：爆燃与缓燃

爆炸（爆燃）

是一种带燃烧波的燃烧，其燃烧速度为每秒十几米到数百米。与定压燃烧不同点是有压力波的产生，由于这个压力波的传播速度比燃烧阵面快，因此也叫前冲击波，是一种不稳定的燃烧波。爆炸产生的压力波有较大破坏力、有震耳的响声；压力波可随约束的减弱变为定压燃烧。

缓燃

预混的可燃气体在大气中开始燃烧时，因为燃烧气体能自由膨胀，火焰传播速度（燃烧速度）较慢，几乎不产生压力和爆炸声响。

第9页：爆轰

爆轰

燃烧速度为每秒1000～3000米，是气体爆炸的最高形式，其特征是超音速传播的带化学反应区的冲击波，跨过阵面压力和密度是突然增加的。对大多数碳氢化合物和空气按化学计量浓度混合，典型的爆轰压力为1.5MPa量级，相应燃烧速度为1800m/s。

爆轰和爆燃的本质区别在于燃烧速度快慢：爆燃为亚音速流动，爆轰为超音速流动。

第10页：爆炸与燃烧的区别

3.2.4 爆炸（指化学爆炸）与燃烧的区别：

• a. 爆炸最主要特征是压力的急剧上升，并不一定着火（发光、发热）；燃烧一定有着火现象。
• b. 化学爆炸（绝大多数是氧化反应）与燃烧本质上都属于氧化反应，也同时有温度与压力的升高现象，但二者反应速度、放热速率不同，火焰传播速度也不同，爆炸比燃烧快得多。