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为什么面粉和粉尘会爆炸?是什么科学原理?
说起来,粉尘也会爆炸出乎很多人意料,这些粉尘指的当然不是马路上的灰尘,而是可以燃烧的粉尘,一般家庭中常见的就是面粉和咖啡粉。粉尘爆炸的条件之一就是可燃烧的粉尘颗粒,面粉属于淀粉由葡萄糖分子组成的,葡萄糖燃烧分解成二氧化碳和水,而咖啡粉是由糖类、脂肪、蛋白质和一些碳水化合物组成的,也属于可燃烧颗粒。这些可燃烧的粉尘颗粒在空气中达到一定浓度,遇上明火就会发生爆炸,这就是粉尘爆炸。
2014年的昆山粉尘爆炸***导致146人死亡,91人受伤,这是血淋淋的教训。这场事故的原因是车间内长时间没有清理灰尘,导致地面铝粉堆积,而当除尘系统的风扇开启后,大量铝粉被吹起遇到了打磨机的高温颗粒直接点火爆炸。细铝粉和空气混合能够形成一种混合型爆炸物,当空气中的浓度达到40毫克/立方米时,就可以被点燃。
原理:当一颗可燃微粒遇到了热源后,引起表面温度升高产生化学反应,固态的可燃颗粒反应变成气态,体积在极短时间内迅速膨胀同时放出大量热量,将热量传递给周围的颗粒,发生爆炸。
国内某档关于危机的综艺节目就曾模拟过面粉爆炸,高浓度的彩色面粉像一颗***一样在***人中爆炸,如果粉尘范围较大,还会引起二次、三次爆炸,人体吸入粉尘后也可能导致呼吸系统被烧伤。
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爆炸科学原理:就是过度剧烈燃烧。当物质燃烧释放巨能,常伴生高温高密可然气体,气体剧烈膨胀爆炸。大爆炸,定会在空气中产生冲击波。能震碎远处玻璃窗,与小爆破意义燃烧有区别。
黑火药基本成份是:1:2:3=硫磺:硝石(成份硝酸钾):木炭。常温下,硝石、硫磺和木炭混合在一起不会发生化学反应,只有受到猛烈撞击或高温才会发生反应,爆炸式:2KNO₃+S+3C(点燃)=K2₂S+3CO₂+N₂.
TNT***爆炸式:2C₇H₅N₃O₆(点燃)=12CO+5H₂+3N₂+ 2C.
1863年,J.威尔勃兰德发明出了梯恩梯TNT,梯恩梯化学成份为三硝基甲苯(学名),这是一种威力很强而又相当安全的***,即使被子弹击穿一般也不会燃烧和起爆。它在20世纪初开始广泛用于装填各种***和进行爆炸,逐渐取代了苦味酸。分子式有三个硝基作氧化剂,不需大气或氧气,但TNT性能稳定,摩擦或振动无法引爆,被***击中也不易引爆,它需要***爆炸时产生的爆轰波,使TNT分子发生秒速5千米的连锁分解反应。
♦爆炸及其科学原理示意图
面粉粉尘爆炸:指可燃物在有限空间内,混合空气后形成氧化物粉尘云,有火源,粉尘空气混合物迅速被点燃,温度骤升,发生强化学反应。氧化物即氧气,可燃物即可燃粉尘,火源即可引发,或电弧放电现象引燃。
粉尘爆炸条件:粉尘可燃,如面粉、铝粉、煤粉、奶粉、咖啡粉、木粉、胡椒等;粉尘必须悬浮空中,且浓度一定,如面粉爆炸下限9.7~60g/m³,煤粉爆炸下限是35~45g/m³,铝粉爆炸下限是35~40g/m³;引爆火源足够。满足这三种条件,随时都能引爆。
密闭空间;空气中可燃性粉尘云或浮尘适度,富含氧化剂(多指氧气,浓度越高,爆炸风险越大,威力越大);粉尘粒径小于75um;尘粉固体悬浮物。满足这四种条件,爆炸更猛烈。
♦爆炸性粉尘级组区分
答:粉尘爆炸是化学爆炸的一种,原理是粉尘与空气的接触面积大,使得一些平常不燃或者难燃的物质在空气中具备爆炸危险。粉尘爆炸具有连续性、最小点火能量高、压力上升缓慢、压力持续时间长的特点。
在各种安全事故当中,粉尘爆炸是比较特殊的一种,一旦发生粉尘爆炸的***,一般危害性是很大的。比如2014年8月2日,江苏省昆山市一个金属抛光车间发生铝粉尘爆炸事故,造成146人死亡、114人受伤的惨重***(数据来源于新华社2016年2月3日消息)。
我们常见的爆炸有化学爆炸和物理爆炸两种形式,化学爆炸是指爆炸前后物质发生了化学变化,粉尘爆炸属于化学变化。
其原理是:粉尘的粒径非常小,当具有爆炸性的粉尘悬浮于空气中时,粉尘与空气的接触面积大大增加,此时局部的点火源可引起粉尘燃烧,如果达到了爆炸浓度,那么局部燃烧释放的能量可以延伸,导致多米诺骨牌效应,使得整个粉尘空间发生剧烈的爆炸。
影响粉尘爆炸的因素非常多,比如粉尘浓度、空气含水量、空气温度、空气压力、粉尘性质、容器大小等等;由于粉尘与空气的接触面积非常大,对于很多正常情况下不燃或者难燃的物质,比如铝、铁、氧化亚铁、树脂等等,在粉尘状态下也变得极易发生爆炸。
2016年6月27日,台湾某水上乐园用玉米淀粉为原料,举办“彩色派对”,结果发生粉尘爆炸***,造成10人死亡,500多人受伤。
图示:如果使用可燃烧的物质,举办这种派对,那就是在作死
所谓爆炸,就是过度剧烈的燃烧。
当物质燃烧时,它会释放出能量,并常常会产生大量高温气体,伴随着气体的剧烈膨胀过程,就产生了爆炸现象,爆炸最明显的现象就是能在空气中产生冲击波,甚至能震碎远处的玻璃窗,这就和一般意义上的燃烧相区别。
图示:注意图片中的冲击波
原因就是因为面粉或其它粉尘具有可燃性,没有可燃性的粉尘是无法发生爆炸的。让我们再重复一遍:所谓爆炸就是过于剧烈的燃烧,本质上都属于化学放能反应。释放出来的能量加热了空气,化学反应本身还可能产生大量气体。局部突然产生大量高温气体,这些气体剧烈向外膨胀的过程,就产生了爆炸现象。
爆炸,也叫动力燃烧。
2010年2月24日16时许,河北秦皇岛骊骅淀粉公司发生爆炸事故。事故原因是车间粉尘爆炸所致,事故造成19人死亡49人受伤。
一般来说,粉尘爆炸应具备三个条件:一是粉尘本身可燃,比如面粉、铝粉、煤粉、奶粉、咖啡粉、木粉、胡椒等;二是粉尘必须悬浮在空气中,并且其浓度处于一定范围,比如面粉的爆炸下限9.7—60g/m3,煤粉的爆炸下限是35—45g/m3,铝粉的爆炸下限是35-40g/m3;三是有足以引起粉尘爆炸的引火源。
这三个条件缺少一个都不会发生爆炸,比如地面上的尘土,就是将它扬起来给把火它也不会燃烧,更不会爆炸。
粉尘爆炸的过程可以视为三步:第一步是悬浮的粉尘在热源的作用下迅速地干馏并产生出可燃气体;第二步是可燃气体与空气混合后被引火源引燃发生燃烧,火焰从局部燃烧、扩散;第三步是粉尘燃烧放出热量,传递给附近的粉尘,这些粉尘受热分解或干馏后使燃烧循环地进行下去。随着循环的逐次进行,其反应速度逐渐加快,通过剧烈的燃烧,最后形成爆炸。
粉尘爆炸破坏性较大,初始粉尘爆炸产生的气浪将地面粉尘扬起,在新的空间又形成新的爆炸性混合物,从而可能会发生二次爆、连锁爆炸,其破坏性更严重,因此,距离起爆点越远破坏越严重。
按照火灾危险性分类,面粉厂的碾磨部位属于乙类厂房,这也是比较危险的,因此这类厂房不会建设在居民区,也不会建在地下。如果你发现你家附近有这种情况,为了你的安全,赶紧给公安或消防打电话。
家里使用面粉和面一般是安全的,不会发生燃烧,更不会爆炸。但是,要告诉家里熊孩子的是,千万不敢将面粉、奶粉等等这些东西撒向燃烧的燃气灶,这个后果是十分危险的。
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