气体和粉尘爆炸防治工程学(毕明树)（第2版） epub pdf mobi txt 电子书 下载 2024

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内容简介

本书主要介绍气体和粉尘爆炸防治方面的基本知识与研究成果。全书分绪论、基本概念、可燃气体与蒸气的爆炸极限、密闭空间内可燃气体的爆炸强度、开敞空间可燃气云的爆炸强度、粉尘的爆炸强度、爆炸灾害的防护与控制原理及应用、密闭空间内爆炸的安全泄放原理与应用、可燃气体和粉尘燃烧爆炸过程的数值计算等9章，另有附录。每章开头有内容提要和基本要求，结尾有小结，还配备了思考题或习题。

本书仍保持了第1版的特色和体系，注重对基本概念和基本参数或方程的理解和运用，强化对学生分析和解决工程实际问题的能力的培养，增强科学性、启发性和教学适用性，激发学生的科技创新兴趣。

本书可作为安全工程专业教材，也可供从事气体和粉尘爆炸防治理论与技术方面研究的学者或工程技术人员参考。

作者简介

毕明树，大连理工大学，校长助理兼组织部部长，教授。 1979年考入大连理工大学，先后攻读本科和研究生学历，并获得学士、硕士和博士学位。曾在日本Hirosaki University从事合作研究，在美国University of Illinois at Urbana-Champaign做访问教授。现任大连理工大学教授，博士生指导教师。中国化工装备协会 理事，中国机械学会压力容器学会 理事，全国标准化技术委员会委员，中国机械工程学会高级会员，中国机械工程学会压力容器分会理事。受聘全国百篇优 秀博士学位论文评审专家、863项目评审专家、大连市两湾一岛安全评价专家。担任化工学报、石油学报、华南理工大学学报、自然科学进展、东北大学学报、北京化工大学学报、中北大学学报、环境工程学报、石油化工高等学校学报、石油化工大学学报等审稿人。
　　长期从事化工过程机械、安全技术及工程、工程热物理相互交叉方面的教学和研究工作，研究领域包括工业介质爆燃灾害防治理论与技术、燃烧科学与技术、化工装备的结构与力学分析理论与应用、过程装备节能技术等。研究成果已被国家标准采用。先后完成国家自然科学基金 3 项，教育部科学技术重点项目基金1项，教育部博士点基金3 项，辽宁省自然科学基金 2 项，辽宁省高校重点实验室基金1项，获得国家专利10项,发表研究论文 100余篇，其中被SCI、EI收录40余篇，制定国家标准1部。获得国家科技进步奖1项、省部科技进步奖2项。
长期工作在教学第 一线。作为课程负责人，《过程机械与实验》荣获国家精品课程。作为主编，《工程热力学》荣获国家“十一五”规划教材。作为骨干成员，《化工设备机械基础》课程荣获精品课程；过程装备与控制工程专业系列课程教学团队荣获国家和辽宁省教学团队；过程装备与控制工程专业荣获国家特色专业和辽宁省示范专业。2010年获得辽宁省教学名师奖，2011年获得宝钢教育基金优 秀教师奖。

目录

0绪论1
0．1工业生产与安全1
0．2工业生产中的爆炸事故1
0．3生产中爆炸形式的分类3
0．3．1可燃气体和可燃液体蒸气的爆炸3
0．3．2可燃固体粉尘与空气混合物的爆炸4
0．3．3化学反应失控而引起的工艺设备爆炸4
0．4爆炸灾害防治对策4
0．5本书的主要内容6
思考题6
1基本概念7
1．1燃烧的基本概念7
1．1．1燃烧7
1．1．2闪燃与闪点7
1．1．3自燃与自燃点7
1．2爆炸的基本概念8
1．3爆炸发生的基本条件8
1．3．1可燃气体发生爆炸的条件8
1．3．2粉尘发生爆炸的条件9
1．4爆炸的基本特性11
1．4．1凝聚相含能材料的爆炸11
1．4．2密闭空间可燃气体或粉体爆炸12
1．4．3开敞空间可燃气体或粉体爆炸12
1．4．4沸腾液体膨胀蒸气爆炸(BLEVE爆炸)14
1．4．5化学反应失控15
1．4．6物理蒸气爆炸15
1．5爆炸参数15
1．5．1火焰速度和燃烧速度16
1．5．2理论火焰温度16
1．5．3爆炸强度17
1．5．4最大试验安全间隙18
1．6爆炸波破坏准则18
1．6．1爆炸波的结构和破坏机理19
1．6．2爆炸波破坏准则20
小结22
思考题23
习题23
2可燃气体与蒸气的爆炸极限25
2．1爆炸极限理论25
2．2爆炸极限的影响因素27
2．2．1可燃气体或蒸气的种类及化学性质的影响27
2．2．2混合均匀程度的影响28
2．2．3温度的影响28
2．2．4初始压力的影响28
2．2．5惰性介质或杂质的影响29
2．2．6实验管径和材质的影响30
2．2．7点火能量的影响30
2．3爆炸反应方程分析31
2．3．1化学计量浓度31
2．3．2完全与不完全燃烧32
2．3．3最危险浓度33
2．4爆炸极限的计算33
2．4．1单一燃料在空气中的爆炸极限的估算33
2．4．2多种可燃气体混合物在空气中的爆炸极限的估算34
2．4．3可燃气体与惰性气体混合物的爆炸极限的估算35
2．4．4可燃气体在氧气中的爆炸极限39
2．4．5可燃气体在其他氧化剂中的爆炸极限39
2．5含氧量安全限值40
2．6其他助燃气体41
小结41
思考题42
习题42
3密闭空间内可燃气体的爆炸强度44
3．1火焰传播44
3．2爆炸过程的解析解法45
3．2．1质量速率方程45
3．2．2压力上升速率和火焰速度方程46
3．3几何微元方法50
3．4爆炸强度的测试56
3．5影响爆炸强度的因素57
3．5．1可燃气体活性57
3．5．2可燃气体的浓度58
3．5．3点火能量和位置58
3．5．4容器形状和容器59
3．5．5初始压力60
3．5．6初始温度60
3．5．7湍流状态60
小结61
思考题61
习题61
4开敞空间可燃气云的爆炸强度63
4．1影响可燃气云爆炸强度的因素63
4．1．1可燃气云特性的影响63
4．1．2周围环境对爆炸的影响64
4．1．3天气情况的影响65
4．1．4点火能量、点火位置的影响65
4．2气云爆炸强度的研究和预测方法65
4．2．1实验方法66
4．2．2经验与理论研究方法68
小结73
思考题74
5粉尘的爆炸强度75
5．1粉尘爆炸的特点75
5．1．1粉尘的概念75
5．1．2粉尘爆炸发生的条件76
5．1．3粉尘爆炸的特点77
5．2粉尘爆炸参数的确定78
5．2．1粉尘云浓度的测试79
5．2．2爆炸下限（LEC）的测试81
5．2．3爆炸强度的测试82
5．2．4最小点火能（MIE）的测试84
5．2．5粉尘最低着火温度（MIT）的测试85
5．3粉尘爆炸的影响因素87
5．3．1粉尘粒度87
5．3．2粉尘性质和浓度87
5．3．3氧化剂浓度87
5．3．4点火能量88
5．3．5含杂混合物的影响89
5．3．6爆炸空间形状和尺寸89
5．3．7初始压力的影响90
5．3．8湍流度的影响90
小结91
思考题92
6爆炸灾害的防护与控制原理及应用93
6．1可燃物质浓度控制93
6．1．1操作参数控制94
6．1．2防止泄漏94
6．1．3除尘95
6．2氧化剂浓度控制95
6．2．1遇水发生燃烧爆炸的物质96
6．2．2混合危险性物质98
6．3惰化技术99
6．4点火源控制100
6．4．1防止明火100
6．4．2防止静电101
6．4．3防止自燃102
6．4．4防雷103
6．5爆炸抑制技术104
6．5．1爆炸抑制技术的有效性和局限性104
6．5．2爆炸探测器的工作原理105
6．5．3爆炸信号控制器的工作原理107
6．5．4爆炸抑制器的工作原理107
6．6爆炸阻隔技术110
6．6．1阻火器110
6．6．2主动式隔爆装置113
6．6．3被动式隔爆装置115
小结116
思考题118
7密闭空间内爆炸的安全泄放原理与应用119
7．1泄放过程理论分析119
7．1．1泄放能力的计算119
7．1．2泄放面积的理论计算121
7．2泄放面积工程设计121
7．2．1比例法121
7．2．2高强度包围体泄压设计图算法122
7．2．3低强度包围体的泄压设计130
7．2．4经验公式法130
7．2．5泄放管的影响132
7．3泄放过程的其他危害132
7．3．1火焰扩展133
7．3．2压力扩展133
7．3．3反坐力133
7．4泄放装置的设置与选型133
7．4．1泄放装置的设置原则133
7．4．2泄放装置的选型134
小结141
思考题142
习题143
8可燃气体和粉尘燃烧爆炸过程的数值计算144
8．1数值模拟方法介绍144
8．2可燃气体燃烧数值模拟145
8．2．1层流预混火焰模型145
8．2．2层流扩散火焰模型146
8．2．3湍流火焰模型147
8．2．4化学反应模型149
8．3煤粉燃烧数值模拟150
8．3．1气相模型151
8．3．2颗粒相模型151
8．3．3燃烧模型152
8．3．4传热模型154
8．4模拟案例155
8．4．1甲烷-空气预混气体爆炸155
8．4．2煤尘-甲烷预混气体爆炸模拟160
小结161
思考题162
附录163
附录1常见液体的闪点163
附录2常见物质的自燃点165
附录3几种典型场合的点火能量166
附录4部分气体最低点火能量166
附录5常见粉尘的最小点火能量166
附录6常见介质的基本燃烧速度167
附录7部分可燃性气体或蒸气的最大试验安全间隙值167
附录8常见可燃介质的燃烧热和爆炸极限168
附录9可燃气体或蒸气极限氧含量(以N2或CO2稀释)169
附录10悬浮可燃粉尘极限氧含量(以N2或CO2稀释)170
附录11悬浮可燃粉尘极限氧含量(以N2稀释)171
附录12典型助燃气体氟、氯、氧、氧化亚氮的性质173
附录13部分与水等发生爆炸反应物质的性质173
附录14部分遇到空气即自燃的物质的性质174
附录15常用物质的电阻率175
附录16常见物质介电常数表176
参考文献177

精彩书摘

　　《气体和粉尘爆炸防治工程学（毕明树）（第2版）》：
　　为防止静电引发燃烧爆炸事故，应依照标准GB12158《防止静电事故通用导则》进行防静电设计。一般来说，如果介质的最小点燃能力小于10mJ，就应该考虑采用防静电措施。对工艺流程中各种材料的选择、装备安装和操作管理等过程应采取预防措施，控制静电的产生和电荷的聚集。
　　防静电技术大都是遵循以下三项原则：抑制、疏导、中和。因为普遍认为完全不让静电产生是不可能的，只能是抑制静电荷的聚集，如严格限制物流的传送速度和人员的操作速度，将设备管道尽量做到光滑平整，避免出现棱角，增大管道直径进而控制流速、减少弯道、避免振动等均可以防止或减少静电的产生等。若抑制不了就设法疏导，即向大地泄放，如将工作场所的空气增湿，将一切导体接地，在工作台及地面铺设导静电材料，操作人员穿导静电服装和鞋袜，甚至带导静电手环，对于导体，应对设备进行跨接，确保接地良好。盛装粉体的移动式容器应由金属材料制造，并良好接地，袋式除尘器和收尘器应采用防静电滤袋，防静电滤袋通过在普通滤布中织人金属丝的方法增强滤袋的导电性能，然后通过滤袋架将静电导人大地等。若疏导不了就设法在原地中和，如采用感应式消电器、高压静电消电器、离子风消电器等。对于塑料类等电阻率大的粉尘，可利用静电消除器产生异性离子来中和静电荷等。
　　……

前言/序言

前言

本书第1版自出版以来受到了有关教师和学生的好评，获批 “十二五”普通高等教育本科国家级规划教材，荣获了中国石油和化学工业优秀出版物二等奖。

在总结近年来教学研究与科研成果并收集本书使用者意见和建议的基础上，编者提出了本次教材修订方案。根据气体和粉尘爆炸相关研究进展，本次修订增加了“可燃气体和粉尘燃烧爆炸过程的数值计算”一章，主要介绍数值模拟方法、可燃气体燃烧数值模型、煤粉燃烧数值模型、模拟案例等。通过这章的学习，可以基本掌握气体和粉尘爆炸过程的一般方法。本次还对“粉尘爆炸的强度”一章进行了大量修改，删除了如今很少使用的Hartmann测试装置，对目前最新的测试方法进行了更详细的介绍。

全书共分9章。绪论，概要介绍背景知识、事故划分及防治对策等；第1章基本概念，主要介绍燃烧与爆炸的基本概念，讨论爆炸发生的条件，分析各类爆炸的基本特性及其影响因素；第2章可燃气体与蒸气的爆炸极限，重点介绍爆炸极限相关概念及计算方法，分析影响爆炸极限的主要因素；第3章密闭空间内可燃气体的爆炸强度，主要介绍等温爆炸模型、绝热爆炸模型、几何微元计算方法和实验测试方法，阐述影响爆炸强度的因素和规律；第4章开敞空间可燃气云的爆炸强度，介绍影响气云爆炸强度的主要因素、预测方法、实验方法等；第5章粉尘的爆炸强度，介绍粉尘爆炸的特点、粉尘爆炸发生条件、影响粉尘爆炸极限和爆炸强度的因素以及粉尘爆炸参数的测试方法等；第6章爆炸灾害的防护与控制原理及应用，主要阐述爆炸灾害的防护与控制原理，介绍一些典型的抑爆和隔爆原理、方法与技术；第7章密闭空间内爆炸的安全泄放原理与应用，主要介绍安全泄放技术的基本概念和基本原理，给出泄放面积的设计方法，分析了安全阀、爆破片、防爆门（阀）的基本特点和选型依据；第8章可燃气体和粉尘燃烧爆炸过程的数值计算，主要介绍数值模拟的一般方法、可燃气体燃烧与爆炸数值模型、煤粉燃烧与爆炸数值模型、模拟案例等。另有附录。每章开头有内容提要和基本要求，结尾有小结，还配备了思考题或习题。

本书引用了很多文献资料中介绍的研究成果，已尽力在参考文献中列出，在此对各位作者表示诚挚的谢意。

本书仍保持了第1版的特色和体系，注重对基本概念和基本参数或方程的理解和运用，强化对学生分析和解决工程实际问题的能力的培养，增强科学性、启发性和教学适用性，激发学生的科技创新兴趣。

本书由大连理工大学毕明树教授、东北大学李刚教授、武汉理工大学陈先锋教授和大连海事大学杨国刚教授编写。绪论、第1、第2、第6、第7章由毕明树执笔编写，第5章由李刚编写，第8章由陈先锋编写，第3、第4章由毕明树和杨国刚共同执笔编写。

鉴于作者水平有限，因此本书在材料的选取与把握，内容的安排，语言的叙述等方面，均会存在这样那样的不足，衷心希望读者批评指正。

编者

2017年1月

第1版前言

近年来，我国工业一直保持着快速、稳定地增长，为国民经济的发展和人民生活水平的提高做出了很大贡献。与此同时，工业企业各类事故，尤其是危害较大的工业介质爆炸事故，虽然采取种种预防措施，但还是时有发生。工业生产安全问题已成为全社会关注的热点。

所谓可燃介质爆炸，是导致压力快速上升的现象，是一种极其迅速的物理或化学能量的释放过程。在此过程中，物系的体积在极短时间内急剧膨胀而对外界做功，致使周围气压急剧增大并会造成人员伤亡和财产损失。爆炸一直是学术界关注的课题。这方面的研究工作可分为两方面。一方面用于军事领域，主要研究凝聚相炸药和燃料-空气炸药(fuel-air explosive，简称FAE)的爆炸威力，开发先进武器。另一方面用于工业防爆，主要研究可燃气体和粉尘的爆炸威力，以便有针对性地提出防爆措施。可引起爆炸事故的工业介质主要是可燃气体或易蒸发的可燃液体，以及可燃粉尘等。

国内很多院校都设立了安全工程本科专业，迫切需要能系统介绍工业介质爆炸相关知识的教材，让学生掌握工业介质爆炸的相关基础知识、气体与粉尘爆炸的特点、气体与粉尘爆炸的研究方法及进展、目前通常采用的防爆、抑爆措施等。本书就是在此背景下组织编写的。

气体与粉尘爆炸是非常复杂的物理、化学过程。经过几十年的发展，虽然人们对爆炸的发生、发展规律有一定的了解，但也有很多复杂问题没有解决，例如化学反应动力学问题、燃烧模型问题、湍流模型问题等。即使是现有的研究方法，也是处于不断发展之中的。本书主要介绍气体和粉尘爆炸防治方面的基本知识与最新研究成果。全书分绪论、基本概念、可燃气体与蒸气的爆炸极限、密闭空间内可燃气体的爆炸强度、开敞空间可燃气云的爆炸强度、粉尘的爆炸强度、爆炸灾害的防护与控制原理及应用、密闭空间内爆炸的安全泄放原理与应用8章，另有附录。每章开头有内容提要和基本要求，结尾有小结，还配备了思考题或习题。

本书引用了很多文献资料中介绍的研究成果，已尽力在参考文献中列出，在此对各位作者表示诚挚的谢意。

本书由大连理工大学毕明树教授和大连海事大学杨国刚副教授编写。绪论、第1、第2、第5～第7章由毕明树执笔编写，第3、第4章由毕明树和杨国刚共同执笔编写。

鉴于作者水平有限，因此本书在材料的选取与把握，内容的安排，语言的叙述等方面，均会存在这样那样的问题，衷心希望读者批评指正。

编著者

2012.3

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