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1、爆炸温度度计算【大纲考考试内容容要求】：1.了了解爆炸炸温度和和压力的的计算；2.掌掌握爆炸炸上限和和下限的的计算。【教材内容】：2爆炸温度计算1)根据反应热计算爆炸温度理论上的爆炸最高温度可根据反应热计算。例求乙醚与空气的混合物的爆炸温度。解(1)先列出乙醚在空气中燃烧的反应方程式：C4H100 + 602 + 22.6N4C02 + 5H2O + 22.6N2式中，氮的摩尔数是按空气中N2O2=7921的比例确定的，即602对应的N2应为：67921 = 226由反应方程式可知，爆炸前的分子数为29.6，爆炸后为31.6。(2)计算燃烧各产物的热容。气体平均摩尔定容热容计算式见表25。表2
2、-5气体平均摩尔定容热容计算式 气 体热容(41868J(kmol)单原子气体(Ar、He、金属蒸气等)双原子气体(N2、O2、H2、CO、NO等) C02、S02 H2O、H2S所有口原子气体(NH3及其他) 所有五原于气体(CH4及其他)4.934.80 + 0.00045t9.0 + 0.00058t4.0 + 0.00215t10.00 + 0.00045t12.00 + 0.00045t根据表中中所列计计算式，燃燃烧产物物各组分分的热容容为：NN：的摩摩尔定容容热容为为(44.8 + OO.0000455t)4188688J(kmmol)HH20的摩摩尔定容容热容为为(44.0 +
3、00.0002155t)XX4188688J(kmmol)CCO。的的摩尔定定容热容容为(9.00 + 0.0000558t)X411868JJ(kkmoll)燃烧产产物的热热容为：222.6(4.88+0.000045tt)441866.8J(kmool) = (4544+00422t)1O33J(kmmol)5(440+00002115t)41186，88J(kmmol) = (8337+00045tt) 1O33J(kmmol)4(990+00000558t)411868JJ(kkmoll)=E(15007+0000977t) 1OO3J(kmmol)燃燃烧产物物的总热热容为(6888.
4、4+0.009677t)1033J(kmool)。这这里的热热容是定定容热容容,符合合于密闭闭容器中中爆炸情情况。(3)求求爆炸最最高温度度。先查查得乙醚醚的燃烧烧热为22.7lO6Jmmol，即即2.771009Jkkmoll。因为为爆炸速速度极快快，是在在近乎绝绝热情况况下进行行的，所所以全部部燃烧热热可近似似地看作作用于提提高燃烧烧产物的的温度，也也就是等等于燃烧烧产物热热容与温温度的乘乘积，即即：2.7llO9 = (6688.4+00.09967tt)1103tt解上式式得爆炸炸最高温温度t=28226。上面计算是将原始温度视为0。爆炸最高温度非常高，虽然与实际值有若干度的误差，但对
5、计算结果的准确性并无显著的影响。2)根据燃烧反应方程式与气体的内能计算爆炸温度可燃气体或蒸气的爆炸温度可利用能量守恒的规律估算，即根据爆炸后各生成物内能之和与爆炸前各种物质内能及物质的燃烧热的总和相等的规律进行计算。用公式表达为：u 22=QQ+uu l (2-6)式中uu 2燃烧后后产物的的内能之之总和； u l燃烧前前物质的的内能之之总和; Q燃烧烧物质的的燃烧热热之总和和。例已知一一氧化碳碳在空气气中的浓浓度为220，求求CO与与空气混混合物的的爆炸温温度。爆爆炸混合合物的最最初温度度为3000K。解通常空空气中氧氧占211，氮氮占799，所所以混合合物中氧氧和氮分分别占由于气体体体积之
6、之比等于于其摩尔尔数之比比，所以以将体积积百分比比换算成成摩尔数数，即ll mool混合合物中应应有0.2 mmol一一氧化碳碳、0.1688moll氧和00.6332 mmol氮氮。从表226查查得一氧氧化碳、氧氧、氮在在3000K时，其其摩尔内内能分别别为62238.33 Jmmol、662388.333 Jmoll和62238.33JJmool，混混合物的的摩尔内内能为：表266不同温温度下几几种气体体和蒸气气的摩尔尔内能 JmmolTKH2O2N2COCO2H2O2004061.24144.934144.934144.933006028.996238.336238.336238.336
7、950.097494.374008122.398373.608289.868331.7310048.3210090.1960012309.1912937.2112602.2712631.5817333.3515114.3580016537.8617877.6417082.1417207.7525581.3521227.08100020850.2623069.2721855.1022064.4434541.1027549.14140029935.6233996.8232029.0232405.8353591.0439439.66180039690.8645217.4442705.3643249.
8、6474106.3657359.16200044798.7651288.3048273.8048859.9684573.3665732.76220048985.5657359.1654009.7254470.2795040.3674106.36240055265.7663220.6859452.5660143.38105507.3682898.64260060708.6069500.8865314.0865816.50116893.0491690.92280066570.1275362.4070756.9271594.28127278.72100901.88300072012.9681642.
9、676618.4477455.80138164.40110112.84320077874.4888341.4882479.9683317.32149050.08119742.48u 1 = (0.2662388.333+0.168862238.33+0.663262338.333)JJ= 62238.33JJ一氧化化碳的燃燃烧热为为28556244J，则则0.22 mool一氧氧化碳的的燃烧热热为：(O.2228856224)JJ = 571124.8J燃燃烧后各各生成物物内能之之和应为为：uu 2 = (62338.333+5571224.88)J = 6633663.113J从从一氧化化碳
10、燃烧烧反应式式2COO+O22 = 2COO2可以看看出，00.2 moll一氧化化碳燃烧烧时生成成0.22moll二氧化化碳，消消耗0.1mool氧。11moll混合物物中，原原有0.1688moll氧，燃燃烧后应应剩下00.1668-00.1= O.0688 mool氧，氮氮的数量量不发生生变化，则则燃烧产产物的组组成是：二氧化化碳0.2 mmol，氧氧0.0068mmol，氮氮0.6632mmol。假定爆炸温度为2400K，由表26查得二氧化碳、氧和氨的摩尔内能分别为105507.36Jmol、63220.68Jmol和59452.56Jmol，则燃烧产物的内能为：u 2= (0.210
11、5507.36 + 0.0683220.68+0.63259452.56)J=629745J说明爆炸炸温度高高于24400KK，于是是再假定定爆炸温温度为226000K，则则内能之之和应为为；u 22”=(0.2211168993.004+00.06686695000.888+00.63328853114.008)JJ=6993833.177Ju 22”值又又大于u 22值，因因相差不不太大，所所以准确确的爆炸炸温度可可用内插插法求得得：以摄氏温温度表示示为： tt=(TT2773)=(2241222773) = 21139 3爆爆炸压力力的计算算 可燃性性混合物物爆炸产产生的压压力与初初始压
12、力力、初始始温度、浓浓度、组组分以及及容器的的形状、大大小等因因素有关关。爆炸炸时产生生的最大大压力可可按压力力与温度度及摩尔尔数成正正比的规规律确定定，根据据这个规规律有下下列关系系式：式中P、TT和n爆炸炸后的最最大压力力、最高高温度和和气体摩摩尔数； Po、TTo和mm爆爆炸前的的初始压压力、初初始温度度和气体体摩尔数数。 由此可可以得出出爆炸压压力计算算公式：例设设Po = 001MMPaTo=27，T=24111K，求求一氧化化碳与空空气混合合物的最最大爆炸炸压力。解当当可燃物物质的浓浓度等于于或稍高高于完全全反应的的浓度时时，爆炸炸产生的的压力最最大，所所以计算算时应采采用完全全反
13、应的的浓度。先按一氧氧化碳的的燃烧反反应式计计算爆炸炸前后的的气体摩摩尔数： 2COO+O22+3.76NN2=2C02+3.76NN2 由此可可得出mm=6.76，nn=5.76，代入式(28)，得： 244115.776 0.11P = = 0.669 300066.677以上计算算的爆炸炸温度与与压力都都没有考考虑热损损失，是是按理论论的空气气量计算算的，所所得的数数值都是是最大值值。爆炸上限限和下限限的计算算，含有有惰性气气体组成成混合物物爆炸极极限计算算(三)爆爆炸上限限和下限限的计算算，含有有惰性气气体组成成混合物物爆炸极极限计算算 1爆爆炸上限限和下限限的计算算 (1)根据完完全
14、燃烧烧反应所所需氧原原子数，估估算碳氢氢化合物物的爆炸炸下限和和上限，其其经验公公式如下下：式中L下下 碳氢化化合物的的爆炸下下限； L上碳氢氢化合物物的爆炸炸上限； N每摩尔尔可燃气气体完全全燃烧所所需氧原原子数。 例试求乙乙烷在空空气中的的爆炸下下限和上上限。 解写出乙乙烷的燃燃烧反应应式，求求出N值值： C2HH6+33.5002 = 2CC02+2H220 则N = 77。 将N值值分别代代入式(299)及式式(210)，得；乙烷在空空气中的的爆炸下下限浓度度为338，爆炸炸上限浓浓度为11077。实验测得得乙烷的的爆炸下下限为330，爆炸炸上限为为125，对对比上述述估算结结果，可可
15、知用此此方法估估算的爆爆炸上限限值小于于实验测测得的值值。(2)根根据爆炸炸性混合合气体完完全燃烧烧时摩尔尔分散，确确定有机机物的爆爆炸下限限及上限限。计算算公式如如下：式中X。为为可燃气气体摩尔尔分数，也也就是完完全燃烧烧时在混混合气体体中该可可燃气体体的含量量。2多种种可燃气气体组成成的混合合物的爆爆炸极限限计算由多种可可燃气体体组成爆爆炸性混混合气体体的爆炸炸极限，可可根据各各组分的的爆炸极极限进行行计算。其其计算公公式如下下：式中 Lm爆炸炸性混合合气的爆爆炸极限限，；L1、LL2、LL3组成混混合气各各组分的的爆炸极极限，；V1、VV2、VV3各组分分在混合合气中的的浓度，。 VV1
16、+ V2+ V33+ = 1100例如，某某种天然然气的组组成如下下：甲烷烷80，乙烷烷15，丙烷烷4，丁丁烷1。各组组分相应应的爆炸炸下限分分别为55，33.222，22.377和11.866，则则天然气气的爆炸炸下限为为；将各组分分的爆炸炸上限代代入式(2 113)，可可求出天天然气的的爆炸上上限。式(2一一13)用于煤煤气、水水煤气、天天然气等等混合气气爆炸极极限的计计算比较较准确，而而对于氢氢与乙烯烯、氢与与硫化氢氢、甲烷烷与硫化化氢等混混合气及及一些含含二硫化化碳的混混合气体体，计算算的误差差较大。【例题】根据经经验公式式计算乙烷烷在空气气中的爆爆炸下限限和上限限分别是是（ ）。A3
17、.38% 10.7% B5.338% 221.77% C100.7% 21.38% D3.00% 115.00% 【答案】AA一、单选选题: 1、 一氧化化碳的燃燃烧反应应式是：2CO+O2+3.776N22=2CC02+3.776N22设Po = 00.1MMPaTo=27，T=24111K，则则一氧化化碳与空空气混合合物的最最大爆炸炸压力是是_ MMPa。A0.43 B0.69 C0.75 D. 0.881 AA BB CC DD 你的答案案： 标准答答案：bb 本题题分数： 1.00 分，你你答题的的情况为为 错误误 所以以你的得得分为 0 分分 解析： -2、 乙乙烷的燃燃烧反应应式是
18、：C2H66+3.5022 = 2C002+22H200按经验公公式： 1000L下= 44.766 (NN-1)+1 41100L上= 44.766 N+4则乙烷在在空气中中的爆炸炸下限是是_和上上限是_ 。A3.38 % 110.77 % B4.92 % 5.67 %C5.86 % 99.644 %D. 2.116% 17.46 % AA BB CC DD 你的答案案： 标准答答案：aa 本题题分数： 1.00 分，你你答题的的情况为为 错误误 所以以你的得得分为 0 分分 解析： -3、 某某种天然然气的组组成如下下：甲烷烷80，乙烷烷15，丙烷烷4，丁丁烷1。各组组分相应应的爆炸炸下限分分别为55，33.222，22.377和11.866，则则天然气气的爆炸炸下限为为_ 。A6.37 % B7.86 % C3.45 % D. 4.337 % AA BB CC DD 你的答案案： 标准答答案：dd