GB 803-1989 空氣中可燃氣體爆炸指數(shù)的測定.pdf

中華人民共和國國家標準中華人民共和國國家標準 UDC 661.92：536.46 ：543.273 GB 80389 空空 氣氣 中中 可可 燃燃 氣氣 體體 爆爆 炸炸 指指 數(shù)數(shù) 的的 測測 定定 Determination of explosion indices of combustible gases in air 引言引言 本標準等效采用 ISO 618421985 年第一版爆炸防護系統(tǒng)第二部分：空氣中可燃氣體爆炸指數(shù)的測定 。 對于可燃氣體空氣混合氣爆炸危險防護的評價和計算， 需要預先測定這類混合氣的爆炸指數(shù)。對于爆炸防護系統(tǒng)效能的驗證，也需要用已知強度的爆炸進行試驗。 可燃氣體空氣混合氣的爆炸指數(shù)與以下幾個因素有關(guān)： a. 可燃氣體的化學性質(zhì)； b. 可燃氣體在可燃氣體空氣混合氣中的濃度； c. 可燃氣體空氣混合氣的均勻性及紊流度； d. 點火源的類型、能量和位置； e. 容器的幾何形狀和尺寸； f. 可燃氣體空氣混合氣的溫度和壓力。 按照本標準給出的方法，測定的爆炸指數(shù)及其與現(xiàn)場爆炸的關(guān)系，特別是紊流程度對爆炸危險性的影響，均應由有關(guān)專家予以說明。 工業(yè)上通常遇到以下二種極端紊流情況： a. 氣體在容器或空間內(nèi)處于靜止狀態(tài)； b. 氣體在排風區(qū)的高紊流狀態(tài)。 產(chǎn)生紊流有以下二種途徑： a. 在車間正常工作條件下，因空氣流動形成的氣體紊流； b. 裝置內(nèi)因爆炸產(chǎn)生膨脹的氣體遇阻，引起紊流。 1 主題內(nèi)容與適用范圍主題內(nèi)容與適用范圍 本標準規(guī)定了在密閉容器內(nèi)，可燃氣體空氣混合氣爆炸指數(shù)的測定方法，并給出用其他方法測定爆炸指數(shù)時應遵循的準則。 本標準只適用于測定有限空間內(nèi)可燃氣體空氣混合氣被點燃后的爆炸指數(shù)，并不適用于點燃混合氣所必須的其他指數(shù)。如果按照本標準的實驗操作沒有點燃可燃氣體空氣混合氣，不能認為該混合氣不會爆炸，應根據(jù)具體情況由有關(guān)專家予以解釋。 2 定義定義 2.1 爆炸 explosion 中華人民共和國公安部中華人民共和國公安部 1989-02-01 批準批準 1989-09-01 實施實施 GB 80389 在密閉容器內(nèi)或者基本上密閉的容器內(nèi)，可燃氣體、懸浮粉塵、可燃蒸氣、液霧或者它們的混合物，在氣態(tài)氧化劑例如空氣中的預混物的火焰?zhèn)鞑シQ作爆炸。 2.2 爆炸指數(shù) explosion index 在 1m3容器內(nèi)按本標準規(guī)定的方法， 測定的一定反應物濃度爆炸特性的各種數(shù)量值。 注：圖 1 示出了典型的爆炸壓力時間曲線。 2.2.1 爆炸指數(shù) Pm 容器內(nèi)爆炸過程中，相對于點火時壓力的最大超壓值。 2.2.2 爆炸指數(shù) Pmax 不同濃度的混合氣，通過試驗測定的爆炸指數(shù) Pm值之中的最大值。 2.2.3 爆炸指數(shù) K 容器 V 內(nèi)爆炸的最大壓力上升速度（dP/dt）m 所確定的常數(shù)。符合以下等式： K（dP/dt）mV1/3 注：上式適用于容積不小于 1m3，長度與自徑比不超過 2：1 的容器。 2.2.4 爆炸指數(shù) Kmax 測定不同濃度混合氣爆炸指數(shù) K 中的最大值，該值用來估價爆炸的猛烈程度。 圖 1 爆炸壓力時間曲線 2.3 紊流指數(shù) turbulence index 表示測定爆炸指數(shù)試驗時紊流程度的數(shù)量值。 2.3.1 紊流指數(shù) tv（點火延遲） 開始向容器噴射氣體和點火起始之間的時間間隔， 它表示點火瞬間的紊流程度。 GB 80389 2.3.2 紊流指數(shù) Tu 按照本標準的規(guī)定在紊流狀態(tài)下測定的 Kmax，紊流與在靜止狀態(tài)下測定的Kmax，靜止之比。 ，靜止，紊流maxmaxKKTu = 3 試驗方法試驗方法 3.1 裝置 本節(jié)所描述的是用來測定可燃氣體爆炸指數(shù)的通用裝置。裝置的主要部分是一個體積為 1m3的圓柱形爆炸容器，其長度與直徑之比通常為 1：1。見圖 2。為造成紊流，有一個 5L 小室，可以用空氣加壓到 2MPa，通過快速動作閥門和內(nèi)徑 19mm 管子連到 1m3容器內(nèi)。快速動作閥門可在 10ms 內(nèi)打開，將 5L 小室內(nèi)的高壓空氣噴入 1m3容器內(nèi)，該閥與 1m3爆炸容器內(nèi)半圓形，內(nèi)徑 19mm 管子相連接，半圓形管上鉆有 46mm 的小孔，小孔的總面積約為 300mm2。 可燃氣體空氣混合氣的點燃是利用電火花， 火花能量應大于試驗用的靜止或紊流的混合氣之最小點燃能量。放電電極構(gòu)成的火花間隙應在容器的幾何中心，極間距離為 35mm。 注： 可以采用 300VA 電壓互感器作為點火電源， 產(chǎn)生高壓為 15kV （有效值） ，持續(xù)時間為 0.5s 左右的感應火花。若選用的點燃能量過大，得出的結(jié)果將與低能量條件下結(jié)果不同。 圖 2 爆炸容器示意圖 GB 80389 3.2 操作步驟 3.2.1 靜止的可燃氣體空氣混合氣的爆炸試驗 在 1m3容器內(nèi)配制可燃氣體空氣混合氣，例如：以分壓配制法，使該混合氣的壓力達到大氣壓力，混合氣濃度的準確性和均勻性是重要的，確保它是靜止的。啟動壓力記錄儀，然后開動點火源，記錄下爆炸壓力變化過程，每次試驗完成后，用壓縮空氣吹洗容器。 在寬的濃度范圍內(nèi)進行混合氣的爆炸試驗，得出 Pm（Pa）和指數(shù) K（Pams）相對于可燃氣體濃度（VV體積分數(shù)）的變化曲線。利用曲線分別確定出 Pmax和 Kmax，見圖 3。 應當指出，在某些情況下，由于幾何因素和點火因素的影響，可能造成燃燒不穩(wěn)定， 這種不穩(wěn)定使得壓力時間曲線不同于如圖1所示的平滑的S形曲線。 圖 3 靜止的混合氣的 Pmax及 Kmax 3.2.2 紊流的可燃氣體空氣混合氣的爆炸試驗 在 1m3容器內(nèi)配制可燃氣體空氣混合氣，5L 小室內(nèi)充有 2MPa 的壓縮空氣，啟動壓力記錄儀，然后啟動快速閥門，繼之開啟點火源。 在選定的點火延遲，紊流指數(shù) tv時點火，導致紊流的混合氣爆炸，見圖 4。 在寬的濃度范圍內(nèi)進行混合氣的爆炸試驗，得出 Pm（Pa）和指數(shù) K（Pams）相對于可燃氣體濃度（VV）的變化曲線。利用曲線分別確定出 Pmax和 Kmax。 注：應當考慮到壓縮空氣充裝量對所配的可燃性氣體濃度的影響。每次試驗完成以后，以壓縮空氣吹洗爆炸室。 GB 80389 圖 4 紊流的混合氣的 Pmax及 Kmax 3.3 替代的試驗方法 可燃氣體空氣混合氣的爆炸指數(shù)不排除用其他的試驗設(shè)備和試驗方法來測定， 對于大多數(shù)可燃氣體， 這些方法測定的結(jié)果應當與 1m3容器測定的結(jié)果相同。 4 試驗結(jié)果的說明試驗結(jié)果的說明 在第 3 章中所敘述的試驗方法可以測定靜止的和紊流的可燃氣體空氣混合氣的爆炸指數(shù) Pmax和 Kmax。通常 Pmax的測定精度為4。Kmax測定精度取決于點火瞬間該混合氣的紊流情況。 5 試驗報告試驗報告 試驗報告應當包括以下內(nèi)容： a. 可燃氣體種類； GB 80389 b. 紊流或者靜止狀態(tài)； c. Pmax及Kmax所對應的可燃氣體濃度； d .爆炸指數(shù) Pmax，Pa； e. 爆炸指數(shù) Pmax，