《空气中可燃气体爆炸指数的测定》

GB 803—89

中华人民共和国公安部1989-02-01批准1989-09-01实施

引言

本标准等效采用ISO6184／2—1985年第—版《爆炸防护系统——第二部分：空气中可燃气体爆炸指数的测定》。

对于可燃气体／空气混合气爆炸危险防护的评价和计算，需要预先测定这类混合气的爆炸指数。对于爆炸防护系统效能的验证，也需要用已知强度的爆炸进行试验。

可燃气体／空气混合气的爆炸指数与以下几个因素有关：

a．可燃气体的化学性质；

b．可燃气体在可燃气体／空气混合气中的浓度；

c．可燃气体／空气混合气的均匀性及紊流度；

d．点火源的类型、能量和位置：

e．容器的几何形状和尺寸；

f．可燃气体／空气混合气的温度和压力。

按照本标准给出的方法，测定的爆炸指数及其与现场爆炸的关系，特别是紊流程度对爆炸危险性的影响，均应由有关专家予以说明。

工业上通常遇到以下二种极端紊流情况：

a．气体在容器或空间内处于静止状态；

b．气体在排风区的高紊流状态。

产生紊流有以下二种途径：

a．在车间正常工作条件下，因空气流动形成的气体紊流；

b．装置内因爆炸产生膨胀的气体遇阻，引起紊流。

1主题内容与适用范围

本标准规定了在密闭容器内，可燃气体／空气混合气爆炸指数的测定方法，并给出用其他方法测定爆炸指数时应遵循的准则。

本标准只适用于测定有限空间内可燃气体／空气混合气被点燃后的爆炸指数，并不适用于点燃混合气所必须的其他指数。如果按照本标准的实验操作没有点燃可燃气体／空气混合气，不能认为该混合气不会爆炸，应根据具体情况由有关专家予以解释。

2定义

2.1爆炸 explosion

在密闭容器内或者基本上密闭的容器内，可燃气体、悬浮粉尘、可燃蒸气、液雾或者它们的混合物，在气态氧化剂例如空气中的预混物的火焰传播称作爆炸。

2.2爆炸指数 explosionindex

在1m3容器内按本标准规定的方法，测定的一定反应物浓度爆炸特性的各种数量值。

注：图1示出了典型的爆炸压力—时间曲线。

2.2.1爆炸指数 Pm

容器内爆炸过程中，相对于点火时压力的最大超压值。

2.2.2爆炸指数 Pmax

不同浓度的混合气，通过试验测定的爆炸指数Pm值之中的最大值。

2.2.3爆炸指数 K

容器V内爆炸的最大压力上升速度(dP／dt)m所确定的常数。符合以下等式；

注：上式适用于容积不小于1m3，长度与直径比不超过2：1的容器。

2.2.4爆炸指数Kmax

测定不同浓度混合气爆炸指数K中的最大值，该值用来估价爆炸的猛烈程度。

图1爆炸压力－时间曲线

2.3紊流指数turbulenceindex

表示测定爆炸指数试验时紊流程度的数量值。

2.3.1紊流指数tv（点火延迟）

开始向容器喷射气体和点火起始之间的时间间隔，它表示点火瞬间的紊流程度

2.3.2紊流指数Tu

按照本标准的规定在紊流状态下测定的Kmax，紊流与在静止状态下测定的Kmax，静止之比。

Tu＝Kmax，紊流/Kmax，静止

3试验方法

3.1装置

本节所描述的是用来测定可燃气体爆炸指数的通用装置。装置的主要部分是一个体积为1m3的圆柱形爆炸容器，其长度与直径之比通常为1：1。见图2。为造成紊流，有一个5L小室，可以用空气加压到2MPa，通过快速动作阀门和内径Ф19mm管子连到1m3容器内。快速动作阀门可在10ms内打开，将5L小室内的高压空气喷入1m3容器内，该阀与1m3爆炸容器内半圆形，内径Ф19mm管子相连接，半圆形管上钻有Ф4～6mm的小孔，小孔的总面积约为300mm2。

可燃气体／空气混合气的点燃是利用电火花，火花能量应大于试验用的静止或紊流的混合气之最小点燃能量。放电电极构成的火花间隙应在容器的几何中心，极间距离为3～5mm。

注：可以采用300VA电压互感器作为点火电源，产生高压为15kV(有效值)，持续时间为0.5s左右的感应火花。若选用的点燃能量过大，得出的结果将与低能量条件下结果不同。

图2爆炸容器示意图

3.2操作步骤

3.2.1静止的可燃气体／空气混合气的爆炸试验

在1m3容器内配制可燃气体／空气混合气，例如：以分压配制法，使该混合气的压力达到大气压力，混合气浓度的准确性和均匀性是重要的，确保它是静止的。启动压力记录仪，然后开动点火源，记录下爆炸压力变化过程，每次试验完成后，用压缩空气吹洗容器。

在宽的浓度范围内进行混合气的爆炸试验，得出Pm(Pa)和指数K(Pa．m／s)相对于可燃气体浓度(V／V／％——体积分数)的变化曲线。利用曲线分别确定出Pmax和Kmax，见图3。

应当指出，在某些情况下，由于几何因素和点火因素的影响，可能造成燃烧不稳定，这种不稳定使得压力——肘间曲线不同于如图1所示的平滑的S形曲线。

图3静止的混合气的Pmax及Kmax

3.2.2紊流的可燃气体／空气混合气的爆炸试验

在1m3容器内配制可燃气体／空气混合气，5L小室内充有2MPa的压缩空气，启动压力记录仪，然后启动快速阀门，继之开启点火源。

在选定的点火延迟，紊流指数tv时点火，导致紊流的混合气爆炸，见图4。

在宽的浓度范围内进行混合气的爆炸试验，得出Pm(Pa)和指数K(Pa．m／s)相对于可燃气体浓度(V／V／％)的变化曲线。利用曲线分别确定出Pmax和Kmax。

注：应当考虑到压缩空气充装量对所配的可燃性气体浓度的影响。每次试验完成以后，以压缩空气吹洗爆炸室。

图4紊流的混合气的Pax及Kmax

3.3替代的试验方法

可燃气体／空气混合气的爆炸指数不排除用其他的试验设备和试验方法来测定，对于大多数可燃气体，这些方法测定的结果应当与1m3容器测定的结果相同。

4试验结果的说明

在第3章中所叙述的试验方法可以测定静止的和紊流的可燃气体／空气混合气的爆炸指数Pmax和Kmax。通常Pmax的测定精度为±4％。Kmax测定精度取决于点火瞬间该混合气的紊流情况。

5试验报告

试验报告应当包括以下内容：

a．可燃气体种类；

b．紊流或者静止状态，

c．Pmax及Kmax所对应的可燃气体浓度，

d．爆炸指数Pmax，Pa：

e．爆炸指数Kmax，Pa．m／s：

f．试验的初始压力，环境温度和湿度：

g．如果与本标准规定的试验操作有偏离，应提出确切的报告，说明这类偏离是允许的：

h．试验日期。

附加说明：

本标准由中华人民共和国公安部提出。

本标准由公安部天津消防科学研究所负责起草。

本标准主要起草人宋玉池、宋景文、刘良彬。