燃烧和爆轰的传播机理也有明显区别,燃烧时反应区的能量是通过热传导、热辐射及燃烧气体产物的扩散作用传人爆炸物质使之引燃;爆轰的传播是借助于冲击波对炸药的强烈冲击压缩作用使其引爆的。
燃烧过程的传播容易受外界条件(如温度、压力、风向等)的影响,受环境温度、压力条件的影响尤其显著。如爆炸物质在大气中燃烧进行缓慢,而在密闭容器中燃烧的传播速度急剧加快,有可能发展成爆炸。所以在密闭容器中发生失控的燃烧反应是非常危险的。与之不同的是爆轰的传播速度极快,它几乎不受外界条件的影响,在一定的条件下爆轰速度是一个常数。
在爆炸物质内发生的燃烧和爆炸过程虽有重大区别,但是也有联系。在一定条件下,爆炸物质可以由燃烧转化为爆轰。工业和民用设施中发生的爆炸事故,大多数是从燃烧开始后发展成爆炸或爆轰的。所以研究燃烧、爆炸、爆轰之间的异同和转化的条件具有重要意义。
(3)爆炸的破坏作用
①爆炸的温度和压力 爆炸的温度和压力是衡量爆炸过程放出能量多少的两个重要参数。各种爆炸性混合物在正常条件下的爆炸压力大多不超过1000 kPa,温度大多不超过3000℃,但爆炸后的压力上升速度相差却很大,各种可燃气体的爆炸压力和压力上升速度如表20—2。
显然,爆炸压力越高,压力上升速度越快,则作用在容器、设备、建筑物上的冲量就越大,其破坏作用也越大。
②爆炸能量的估算 通常可燃气体的燃烧爆炸发生在容器内部、厂房或生产区域的某一局部空间。这种化学爆炸放出的能量可以根据参与反应的可燃气体量和它的燃烧热计算出来。
EB=VQv (6)
式中 EB——化学爆炸时的爆炸能量,kJ;
V——参与反应的可燃气体在标准状态下的体积,m3;
Qv——可燃气体的燃烧热。
可是,在大多数情况下,参与反应的可燃气体的体积是难以计量的,因而只能进行估量。如果混合气体中含氧量充裕,就只要估计气体体积;如果混合气中可燃气含量很高,含氧浓度低,可燃气不能完全燃烧,那就只要估算能与氧反应的可燃气体体积。这种估
算方法对发生在容器内的爆炸比较可靠。对在厂房或厂区空间内的爆炸,由于存在气体间扩散程度和可燃气逸散的问题,这种估算就比较粗略。显然,由估算出的可燃气体体积算出的爆炸能量也是一个估算值。
③爆炸破坏作用的影响因素 爆炸物质在爆炸瞬间放出爆炸能量,这种能量以热、光、压力上升、机械功和冲击波等形式出现,它们具有巨大的破坏作用,破坏力的大小和下列因素有关。
a.爆炸物的数量越多,爆炸威力越大,其破坏作用越大。
b.爆炸时的条件对破坏作用有重要作用。爆炸物质的初温越高,压力越大,爆炸后的破坏作用也越大。由多组分混合而成的爆炸物质,混合均匀程度越高,破坏作用越大。一些爆炸物质在比较弱的点火源作用下,开始只能引起燃烧。可是在强的点火源或起爆能的作用下,可以直接引发爆炸。
c.破坏作用与爆炸物所在的位置有关。一般来说,发生在容器内、设备内、厂房内的爆炸,它的破坏作用比较大。破坏作用的大小也和周围环境有关。若爆炸发生在自由空间中,从爆炸中心点起,在一定范围内,破坏力的传播是均匀的,能使这个范围内的物
体粉碎和飞散。若环境中有障碍物,爆炸能量又足够大,就能把这些障碍物摧毁。