油轮有毒有害气体检测教材Word文档下载推荐.docx
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在实际应用中，对极限氧浓度取安全系数，得到最大允许氧含量。
天然气的最大允许氧含量可取2%。
2、爆炸极限的影响因素
爆炸极限是在常温、大气压力等标准条件下测定出来的，这一范围随着温度、压力和氧含量的变化而有变化。
（1）温度
混合物的原始温度越高，则爆炸下限降低，上限增高，爆炸极限范围扩大。
（2）氧含量
混合物中含氧量增加，爆炸极限范围扩大，尤其爆炸上限提高得更多。
（3）惰性介质
在爆炸混合物中掺入不燃烧的惰性气体，随着比例增大，爆炸极限范围缩小，惰性气体的浓度提高到某一数值，可使混合物变成不能爆炸。
（4）压力
原始压力增大，爆炸极限范围扩大，尤其是上限显著提高。
原始压力减小，爆炸极限范围缩小。
在密闭的设备内进行减压操作，可以免除爆炸的危险。
（5）容器
容器直径越小，混合物的爆炸极限范围越小。
3、爆炸极限的应用
（1）划分可燃物质的爆炸危险度.
爆炸极限范围越宽,下限越低,爆炸危险性也就越大.
（2）评定和划分可燃物质标准
（3）根据爆炸极限选择防爆电器
（4）确定建筑物耐火等级、层数
（5）确定防爆措施和操作规程
四、防爆技术基本理论
1、爆炸反应的历程
热反应的爆炸和支链反应爆炸历程有分别。
热反应的爆炸：
当燃烧在某一空间内进行时，如果散热不良会使反应温度不断提高，温度的提高又促使反应速度加快，如此循环进展而导致发生爆炸。
支链反应爆炸：
爆炸性混合物与火源接触，就会有活性分子生成，构成连锁反应的活性中心，当链增长速度大于链销毁速度时，游离基的数目就会快速增加，反应速度也随之急剧加快，如此循环发展，瞬间使反应速度加快到爆炸的等级。
爆炸是以一层层同心圆球面的形式向各方面蔓延的。
2、可燃物质化学性爆炸的条件（爆炸性混合物爆炸的三要素）
（1）存在着可燃物质，包括可燃性气体、蒸汽或粉尘。
（2）可燃物质与空气混合并且达到爆炸极限，形成爆炸性混合物。
（3）爆炸性混合物在点火能作用下。
3、燃烧和化学性爆炸的关系
本质是相同的，都是可燃物质的氧化反应。
区别在于氧化反应速度不同。
火灾和爆炸发展过程有显著的不同。
二者可随条件而转化。
火灾有初期阶段、发展阶段和衰弱阶段。
扩散燃烧和动力燃烧
①扩散燃烧
如果可燃气体和空气没有混合并点燃，燃烧在可燃气体和空气的界面（反应区），并形成稳定的火焰，称为扩散燃烧。
②动力燃烧
如果可燃气体和空气充分混合并点燃，氧分子和可燃气体分子不需扩散就可以迅速结合，这种燃烧称为动力燃烧。
由于化学反应速度非常快，反应区火焰会迅速从引燃位置向周围传播，发生爆炸。
化学性爆炸过程是瞬间完成的。
4、防爆技术的基本理论
防止产生化学性爆炸的三个基本条件的同时存在，是预防可燃物质化学性爆炸的基本理论。
5、防爆技术措施
可燃混合物的爆炸虽然发生于顷刻之间，但它还是有个发展过程。
首先是可燃物与氧化剂的相互扩散，均匀混合而形成爆炸性混合物，并且由于混合物遇着火源，使爆炸开始；
其次是由于连锁反应过程的发展，爆炸范围的扩大和爆炸威力的升级；
最后是完成化学反应，爆炸力造成灾害性破坏。
防爆的基本原则是根据对爆炸过程特点的分析，采取相应的措施。
阻止第一过程的出现，限制第二过程的发展，防护第三过程的危害。
其基本原则有以下几点：
（1）防止爆炸混合物的形成；
（2）严格控制着火源；
（3）爆炸开始就及时泄出压力；
（4）切断爆炸传播途径；
（5）减弱爆炸压力和冲击波对人员、设备和建筑的损坏；
（6）检测报警。
附录（表1-1）:
部分气体的理化特性和爆炸限一览表（本表摘自日本RIKEN产品资料）
气体名称,理化特性,爆炸限一览表（表1-1）
气体名称
分子式
引燃温度℃
闪点℃
爆炸极限（VOL%）
气体比重
（空气=1）
爆炸下限
爆炸上限
丙烯酸乙酯ethylacrylate
CH2:
CHCOO.C2H5
372
10
1.4
14
3.45
丙烯酸甲酯methyladrylate
CHCOO.CH3
415
-3
2.4
25
2.97
丙烯晴acrylonitrile
CHCN,AN
480
-5
2.8
28
1.83
乙炔acetylene
CH:
CH
305
气体
1.5
100
0.90
乙醛acetaldehyde
CH3CHO
140
-38
4.0
57
1.52
乙晴acetonitrile
CH3CN
524
6
3.0
16
1.42
丙酮acetone
CH3COCH3
535
-19
2.15
13
2.00
氨ammonia
NH3
630
15.0
0.59
一氧化碳carbonemonoxide
CO
605
12.5
74
0.97
乙醇ethanol
C2H5OH
425
12
3.3
19
1.59
乙烷ethanol
C2H6
515
15.5
1.04
乙苯ethylbenzene
C6H5C2H5
431
15
1.0
6.7
3.66
乙烯ethylene
CH2
2.7
34
环氧乙烷ethyleneoxide
CH2CH2O
440
2-乙氧基乙醇2-eyhoxyethanol
CH2OH,CH3,O,C2H5
235
43
1.7
15.6
3.10
氯乙烷ethylchloride
C2H5CL
510
-50
3.6
15.4
2.22
二氯乙烯vinylchloride
CH2CHCL2
3.8
29.3
2.16
氯甲烷methylchloride
CH3CL
632
8.1
17.4
1.78
辛烷octane
C8H18
210
0.8
6.5
3.94
邻二甲苯O-xylene
C6H4（CH3）
465
30
7.6
乙酸aceticacid
CH3COOH
485
40
17
2.07
醋酸乙酯ethylacetate
CH3COO.C2H5
460
-4
2.1
11.5
3.04
醋酸乙烯酯vinylacetate
CH3COO.CH.CH12
385
-8
2.6
13.4
2.98
醋酸丁酯butylacetate
CH3.（CH2）2.CH2CH3COO
370
22
8
4.01
醋酸甲酯methylacetate
CH3COO.CH3
475
-10
3.1
2.56
二乙醚diethylether
C2H5OC2H5
170
-45
36
2.55
1，4-二哑烷1,4-dioxane
C4H8O2
375
11
1.9
22.5
3.03
环丙烷cyclopropane
CH2CH2CH2
495
10.4
1.45
环己酮cyclohexanone
CH2（CH2）4CO,（C6H10O）
419
9.4
3.38
环己烷cyclohexane
CH2（CH2）4CH2
245
-20
1.3
8.3
2.90
二甲胺dimethylamine
（CH3）2NH
400
14.4
1.55
二甲醚dimethylether
240
27
氢hydrogen
H2
560
75.6
0.07
苯乙烯styrene
C6H5CH:
490
32
1.1
3.59
葵烷decane
205
46
0.7
5.4
4.90
四氢味喃tetrahydrofuran
CH2（CH2）2CH2O
230
2.0
12.4
2.49
三乙胺triethylamamine
（C2H5）3N
-6.7
1.2
3.51
甲苯toluene
CH3,C6H5
7
3.18
哗啶pyridine
C5H5N
550
1.8
2.73
1，3-丁二烯1,3-butadiene
CH2CHCHCH3
1.87
庚烷heptane
CH3（CH2）5CH3
215
3.46
苯benzene
C6H6
555
-11
2.70
戊烷pentane
C2H12
260
＜-40
7.8
2.50
甲基丙烯酸甲酯methymethocrylate
C3H5,CO,OCH3
430
甲醇methanol
CH3OH
455
5.5
44
1.11
1-丁醇1-butanol
C4H9OH
340
29
11.3
丁烷butane
CH3CH2CH2CH3
365
8.5
2.05
丙烷propane
CH3CH2CH3
470
9.5
1.56
丙烯propylene
CH3CH,CH2
410
11.7
1.49
己烷hexane
n-CH3（CH2）4CH3
233
-21
7.4
2.79
甲烷methane
CH4
537
5.0
0.55
甲胺methylamine
CH3NH2
20.7
1.07
α-甲基苯乙烯α-methylatyrene
574.4
53.9
6.1
4.10
汽油gasoline
~260~
＜-20
3-4
煤油kerosine
38
5
4.50
异丁烷isobutane
（CH3）2CHCH3
第二节气体检测原理
本节介绍:
几种气体传感器的检测原理介绍,仪器的分类和选型,有关术语,定义,气体定律及气体浓度的表示方法和换算举例,气体检测原理中爆炸极限与燃烧热的关系,不同气体之间的存在响应曲线关系.
一.有关术语,气体定律及气体浓度的表示方法和换算举例
有关的术语、定律及浓度的表示方法和换算举例
1、物质的量的单位——摩尔
摩尔是一体系的物质的量，该体系中所包含的基本单元数与0.012千克碳-12的原子数目相等。
在使用摩尔时，应指明基本单元是原子、分子、离子、电子及其它粒子，或是这些粒子的特定组合。
摩尔用来代表特定数目的粒子，也可以用来代表以克为单位的特定质量。
1摩尔的物质具有结构粒子数应是Avogadro常数，例如：
1摩尔Fe原子=6.02×
1023Fe原子
1摩尔CO2分子=6.02×
1023CO2分子
1摩尔C1-离子=6.02×
1023C1-离子
1摩尔C-C键=6.02×
1023C-C键。
摩尔代表物质的1克式量。
例如：
1摩尔Fe=1克式量Fe=55.85gFe
1摩尔CO2=1克式量CO2=12.01g+2×
16.00g=44.01gCO2
1摩尔NaCl=1克式量NaCl=58.44NaC1
当一种物质由单个原子（如Fe、CH4……）组成时，摩尔和克原子量具有相同的质量并代表相同粒子数目（6.02×
1023）
对于分子型物质（如CO2、H2、CH4……）摩尔和克分子量具有相同的质量并代表相同的粒子数目（6.02×
了解物质的量的单位——摩尔,有助于理解气体浓度或含量的不同表示法之间的换算.
可燃性气体的爆炸是可燃气体、可燃液体蒸气与空气混合物的爆炸,关于气体浓度或含量有多种不同表示法,常见的有质量比、体积比、摩尔比等。
2、气体定律
气体是物质的一种状态。
一种物质的分子在气体状态中彼此之间有着比较大的间距。
均匀地充满空间，无规则运动，互相之间不停地碰撞。
运动随温度的升高而加剧，阻碍分子结合。
因此，气体能发生变形，当压力和温度变化时，其体积就会有大的改变。
气体可分为理想气体和实际气体。
在自然界中存在的所有气体都是实际气体。
它是由分子组成，具有一定的体积。
它们之间与分子力在起作用，人们称它为“范德华力”。
在理想气体状态中，分子可理解为点状的，忽略本身所占有的体积，并假设它们之间没有作用力。
在压力相当小，温度相当高时，可以把许许多多自然气体和工业气体看作理想气体，用理想气体状态方程式进行计算。
理想气体定律：
理想气体定律是一个用来描述气体四个基本变量之间关系的方程式。
这个定律通常以下式表示：
PV=nRT
式中P是压力、V是体积、n是气体摩尔数、T是以Kelvin温标表示的气体绝对温度（开氏温标绝对温度0°
K=-273℃）。
数值R称为气体常数，对理想气体而言，如果压力、温度和体积都采用SI单位，R=8.31Pa·
m3/mol·
K
PV=nRTnR=
=
=-----------------------------（状态方程式）
当T一定时,
=
即温度一定时,气体的压力与体积成反比.
当P一定时,
或
即压力一定时,气体的体积与温度成正比.
当V一定时,
即体积一定时,气体的压力与温度成正比.
Dalton分压定律
容器内的总压力等于组成气体各分压力之和。
某种气体的分压等于与混合气体相同的温度下该气体在容器中单独存在时所具有的压力。
3、气体浓度表示方法
按目前实际采用以下方法表示气体的浓度或含量，其表示方式及单位符号见表2-1。
混合气组分的浓度：
某一组分的质量与在规定的温度、压力条件下该混合气的体积之比。
质量比：
某组分的质量与该混合气质量之比。
体积比：
在规定的温度和压力条件下，某组分的体积与该混合气体积之比。
摩尔比：
某组分的摩尔数与该混合气摩尔数之比。
压力比：
某组分的压力与该混合气的压力之比。
气体浓度表示法（表2-1）
浓度表示
单位和符号
高浓度
低浓度
浓度
g/m3
mg/m3
质量比
%（m/m）
10-6（m/m）
体积比
%（V/V）
10-6（V/V）
摩尔比
%（mol/mol）
10-6（mol/mol）
压力比
%（P/P）
10-6（P/P）
4、气体浓度或含量的不同表示法之间的换算
只要了解以下关系，就不难在气体浓度或含量的不同表示法之间进行正确换算：
1）理想气体状态方程式PV=nRT
2）物质质量g与该物质摩尔数n的关系n=
，式中M为物质的克分子量。
3）在一定温度，压力某物质质量g，与该物质体系V的关系V=
Vmol式中Vmol为物质在一定温度和压力条件下的摩尔体积。
一些常见气体在0C，101.3kPa下的Vmol（摩尔体积）见下表（表2-2）
摩尔体积（升）
空气
22.40
甲烷
22.36
氮
乙烷
22.16
一氧化碳
丙烷
22.00
氧
22.39
正丁烷
21.50
一氧化氮
异丁烷
21.78
氩
正戊烷
20.87
氢
22.43
乙烯
22.24
氖
丙烯
21.96
例1:
mg/m3mol/mol
将20C，101.3kPa下浓度为100mg/m3的CO/N2表示为摩尔比的换算:
a.从查表三可知，N2在0C，101.3kPa下摩尔体积为22.40升，根据理想气体方程可以计算出20C，101.3kPa下N2的摩尔体积为V20=
×
22.4升=24.04升，
b.计算N2的摩尔数nN2
因1立方米等于1000升，因此，在20C，101.3kPa下
nN2=
=41.60mol。
c.计算CO的摩尔数nco
因CO的分子量为28，因此nco=
=3.57×
mol
至此，可以计算出以摩尔比表示的含量为
=85.8×
（mol/mol）
例2：
mol/molV/V
将在0C，101.3kPa下含量为100×
10-6（mol/mol）氮中异丁烷表示为体积比的换算:
根据查表三知道0C，101.3kPa下氮和异丁烷的摩尔体积分别为22.40和21.78因此以体积比表示的含量为：
=97.2×
（V/V）
例3：
V/Vmol/mol
将0C，101.3kPa下体积比含量为1.10%（V/V）空气中异丁烷表示为摩尔比的换算:
1.10%（V/V）即表示在100份的此混合物中含有1.10份体积的异丁烷﹑98.9份体积的空气，这样此混合物的摩尔比就可以用下式计算：
（V/V）=
=1.13%（mol/mol）
5、测爆仪及其指示值
测爆仪是可燃气体检测报警仪的俗称,是指非矿井作业环境下空气中可燃性气体爆炸下限以内浓度的测定和警报的
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