1 根據化學理論體積分數近似計算
爆炸氣體完全燃燒時,其化學理論體積分數可用來確定鏈烷烴類的爆炸下限,公式如下:
L下≈0.55c0
式中 0.55——常數;
c0——爆炸氣體完全燃燒時化學理論體積分數。若空氣中氧體積分數按20.9%計,c0可用下式確定
c0=20.9/(0.209+n0)
式中 n0——可燃氣體完全燃燒時所需氧分子數。
如甲烷燃燒時,其反應式為
CH4+2O2→CO2+2H2O
此時n0=2
則L下=0.55×20.9/(0.209+2)=5.2由此得甲烷爆炸下限計算值比實驗值5%相差不超過10%。
2 對于兩種或多種可燃氣體或可燃蒸氣混合物爆炸極限的計算
目前,比較認可的計算方法有兩種:
2.1 萊•夏特爾定律
對于兩種或多種可燃蒸氣混合物,如果已知每種可燃氣的爆炸極限,那么根據萊•夏特爾定律,可以算出與空氣相混合的氣體的爆炸極限。用Pn表示一種可燃氣在混合物中的體積分數,則:
LEL=(P1+P2+P3)/(P1/LEL1+P2/LEL2+P3/LEL3) (V%)
混合可燃氣爆炸上限:
UEL=(P1+P2+P3)/(P1/UEL1+P2/UEL2+P3/UEL3) (V%)
此定律一直被證明是有效的。
2.2 理•查特里公式
理•查特里認為,復雜組成的可燃氣體或蒸氣混合的爆炸極限,可根據各組分已知的爆炸極限按下式求之。該式適用于各組分間不反應、燃燒時無催化作用的可燃氣體混合物。
Lm=100/(V1/L1+V2/L2+……+Vn/Ln)
式中Lm——混合氣體爆炸極限,%;
L1、L2、L3——混合氣體中各組分的爆炸極限,%;
V1、V2、V3——各組分在混合氣體中的體積分數,%。
例如:一天然氣組成如下:甲烷80%(L下=5.0%)、乙烷15%(L下=3.22%)、丙烷4%(L下=2.37%)、丁烷1%(L下=1.86%)求爆炸下限。
Lm=100/(80/5+15/3.22+4/2.37+1/1.86)=4.369
3 可燃粉塵
許多工業(yè)可燃粉塵的爆炸下限在20-60g/m3之間,爆炸上限在2-6kg/m3之間。
碳氫化合物一類粉塵如能完全氣化燃盡,則爆炸下限可由布爾格斯-維勒關系式計算:
c×Q=k
式中c——爆炸下限濃度;
Q——該物質每靡爾的燃燒熱或每克的燃燒熱;