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为什么面粉和粉尘会爆炸?是什么科学原理?
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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
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。
我们在《伪装者》的电视剧中,看到一个桥段,为了毁灭明台经营的面粉厂里的所有不利证据,明诚和明楼,利用大量面粉制造粉尘环境,然后点燃造成剧烈爆炸。这就是面粉爆炸的最直接演示。
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。
在特定的环境如密闭空间中,如果类似面粉、煤粉、铝粉这种可燃性物质的颗粒在空气中达到一定浓度,遇到明火或高温,就会产生粉尘爆炸。这种情况多发生在矿场、面粉厂等容易出现粉尘的工业场所。所以在这些场所内一定要注意避免出现明火。
2014年的昆山粉尘爆炸***导致146人死亡,91人受伤。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。
消防专家指出,粉尘爆炸有三个条件:一是可燃粉尘以释放的浓度在空气中飘浮;二是有充足的氧化剂和空气;三是有火源或者强烈振动或者摩擦。如何做到预防和避免粉尘爆炸呢?一是加强通风;二是杜绝火种;三是定期做检查,排除隐患。
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