燃烧极限原理简析(1)
燃料、氧化剂、点火源——这三者构成了我们通常说的燃烧三要素。 上面的三角形可以引出对应的三个概念:
A. 燃烧极限(Flammable Limit)
B. 极限氧浓度
(Limiting Oxygen Concentration,LOC)
C. 最小点火能(Minimum Ignition Energy,MIE)
三个概念分别对应燃料、氧化剂和点火源的分量。只要三要素中的任意一个,不在化学反应发生的范围内时,燃烧便不会发生。
燃烧的初始情况复杂且多样,由于可燃物的初始状态不同,燃烧的过程也各不相同。但可燃物质的燃烧一般是在气相中进行的,因此本文也以气相为切入点,介绍相关概念。
1- 燃烧极限的概念
燃烧极限是指可燃气体与空气或氧所组成的混合物,只有可燃气体在一定的浓度范围内和在着火温度下才能进行稳定的燃烧,这种极限浓度称为燃烧极限。
当低于下限或高于上限浓度时。均不能稳定燃烧,(超过上限时因氧气不足以支持大量燃料同时氧化,因此无法稳定燃烧)。可燃气体的燃烧极限随混合物的温度和压力增加而加宽,同时可燃气体与氧的混合物比与空气的混合物燃烧极限要宽得多。
与燃烧极限相关的还有一个概念叫爆炸极限,在许多文献或科普中,会将燃烧极限和爆炸极限互换使用,但这并不准确。对于部分物质,达到燃烧的最低体积分数和达到爆炸的最低体积分数是不一样的,最高体积分数亦有差别。例如氢气在空气中体积分数达到4%就可以燃烧,但要到18.3%才会发生爆炸。爆炸是一种剧烈的燃烧,只有在特定条件下才会发生。
下表是在25℃下,标准大气压力中部分常见物质的燃烧极限范围,数字表示的是物质在空气中的体积分数。
2- 燃烧极限的部分现行测试标准
GB/T 21844-2008 :
《化合物(蒸气和气体)易燃性浓度限值的标准试验方法》BS EN 15967:2011:
气体和蒸气的最大爆炸压力和最大压升的测定ASTM E681-2009:
《化学品(蒸气和气体)易燃性浓度限值的标准试验方法》
3- 燃烧极限的测试设备
(以下设备为菲尼克斯品牌荣誉出品,满足现行测试标准)
PX05003 燃烧极限测定仪
主要用于在常温或特定测试温度下混合气体与空气或惰性气体形成的可燃混合物的燃烧上限浓度与下限浓度的测定。是工业生产和实验室研究中必不可少的设备之一。
菲尼克斯的燃烧极限测定仪具有如下优点:
安全保障:
采用橡胶塞密封和泄压装置,配备互锁保护功能,确保测试过程的安全性。密封装置:
配备标准8L不锈钢密封装置,确保测试环境的密封性,防止外部干扰对测试结果的影响。温度可调节:
内部环境温度可在常温至200℃之间调节,控温精度高达±1℃,确保测试结果的准确性和可重复性。功能气体泵:
配备专用气体真空泵,实现抽真空和吹扫等功能,保障测试环境的净化和准备。高精度传感器:
配备高精度压力传感器和常规压力传感器,实现精准的配气和压力监测,提高测试结果的可信度。灵活接口设计:
预留多种接口,满足不同使用需求,提高测试装置的灵活性和适用性。智能控制系统:
采用西门子PLC及模拟量模块,搭载7寸HMI触控屏,实现测试流程的实时监控、显示、控制和数据存储,操作简便,数据可视化。
(更多仪器详细介绍请移步网页:https://phinix.cn/products/61.html)
PX05004 气体爆炸特性测试装置
该装置通过提供一密封测试空间,将待测气体充入已进行真空处理的测试空间内,通过外部控制进行点火引爆,自动记录内部压力、温度等变化,从而得出测试气体爆炸压力和最大爆炸压力、爆炸压力上升速率和最大爆炸压力 上升速率等参数。 气体爆炸特性测试装置可用于满足UL 9540A标准中对样品释放气体Pmax值的测量。
此装置的结构、体积大小、检测精密程度的要求都非常高,菲尼克斯的气体爆炸特性测试装置可根据实际需求定制。
(更多仪器详细介绍请移步网页:https://phinix.cn/products/59.html)
费尔曼安全科技 x 菲尼克斯仪器
火灾及燃烧特性测试专家
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