为什么面粉颗粒达到一定浓度,遇到一丝明火,也会发生爆炸?
不仅仅是面粉,很多气体和固体颗粒与空气混合达到一定比例,遇到明火都会发生爆炸 。
不过大家也不用耽心家里的面粉会变成炸药 。因为面粉爆炸是需要一定条件的 。在这里需要首先介绍一个概念叫作“爆炸极限” 。它是指可燃气体或粉尘和空气混合形成爆炸性混合物的浓度范围 。
其中气体是按体积比 。可燃粉尘按每m3空气所含粉尘的重量,单位是g/m3 。例如氢气的爆炸极限范围是4~75%、丙烷的爆炸极限是2.2~9.5% 。这就是指空气中的氢气含量达到4~75%,遇火源就会发生爆炸,这个范围越宽危险性越大 。而丙烷的范围只有2.2~9.5%,显然丙烷的爆炸危险要相对低得多 。
那么越出这一范围会怎样呢?当然在此范围外是不会爆炸的 。比如每立方米空气中的氢气含量低于4%,既不燃烧也不爆炸;高于75%只能燃烧不会爆炸 。对此上过化学课的朋友都应看过老师做的一个小实验,用明火去点充滿氢气的瓶子,氢气只会稳定燃烧 。但在瓶内混入空气后就会发生爆燃 。
而可以爆炸的粉尘很多 。铁粉、镁粉、铝粉、煤粉、糖粉、面粉等,只要小于10μm和空气混合都有爆炸危险 。
面粉的爆炸极限范围下限9.7g/m3 。
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粉尘爆炸极限范围的上限都在每m3数Kg,一般不会达到故很少标注 。
之所以存在爆炸极限范围,是因为每个颗粒周围要有足够的氧气保证其充分燃烧,而且还要把燃烧迅速传递给周围的面粉颗粒 。袋子里的面粉由于密度太大缺少氧气,不可能迅速燃尽,但空气中悬浮颗粒的密度过低,无法完成颗粒间的能量传递也不会发生爆炸 。
由此可见,无论是可燃气体还是粉尘若要发生爆炸,其浓度既不能太高也不能太低,一定要“恰到好处”才能发生爆炸 。以上是我的回答 。
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其他网友观点面粉导致的爆炸事故常有发生,一般发生于环境较为局限的面粉加工厂和空间较小的小饭店 。面粉粒径很小,分散在空气中和氧气的作用十分迅速,是爆炸的原因 。
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面粉爆炸只是粉尘爆炸的一种,粉尘爆炸是指可燃性粉尘(面粉、煤粉等)或者是可以和氧气发生较为迅速的氧化还原反应的粉尘(铝粉),较为均匀地扩散在空气中,有刺激燃烧等化学反应迅速发生的明火、高温、电火花等因素时导致的剧烈爆炸 。面这东西为了便于食用和加工,一般粉颗粒很小,如果分散在空气中面粉周围则充满了充足的氧气,遇到明火的时候,在充足氧的供应下面粉就会迅速地燃烧,并且持续引发周围飘荡着的面粉的燃烧,形成了迅速的连锁反应,短时间产生了大量的热,使得空间内的气体迅速膨胀,于是就形成爆炸 。而且面粉粒径越小,面粉颗粒中充斥的氧气就能更迅速地使面粉燃烧,爆炸也更剧烈一些 。在一些空间较为局限的小饭馆内,有时候也因为在明火旁倾倒面粉等导致的爆炸事故 。
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粉尘爆炸通常发生在空气中的可燃性粉尘在爆炸极限之内,爆炸极限有上限和下限,上限是指可能发生粉尘爆炸的最高浓度,高于这个浓度的时候,可燃性粉尘抢夺氧气,难以形成充分的燃烧,产热等效果较为有限,而且空气中的氧气可供应的燃烧也更有限一些,难以造成爆炸,爆炸下限之下的粉尘浓度,会因为粉尘过于分散,难以形成连锁的粉尘燃烧,也难以发生爆炸 。面粉的燃点是低于火焰的温度的,所以如果空气中的面粉浓度在上限和下限之间,只要有明火就会引起迅速的面粉燃烧,加上环境比较局限,气体急速的膨胀结果就是爆炸 。而且粉尘爆炸也常发生多次爆炸,是因为第一波爆炸激起的粉尘再次爆炸 。
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粉尘爆炸在很多工业场所时常有发生,近现代的为了保护工人的健康和生命安全,一般都需要在工作场所设置除尘的措施,一方面是避免工人吸入太多粉尘导致肺部疾病,一方面也是为了防止粉尘爆炸等事件的发生 。
其他网友观点【为什么面粉颗粒达到一定浓度,遇到一丝明火,也会发生爆炸?】“为什么面粉颗粒达到一定浓度,遇到一丝明火,也会发生爆炸?”首先来说,面粉是一种有机混合物主要由碳、氢元素构成,自身也是可燃物,当颗粒状的面粉分散在空气中后,面粉本身和氧气的接触面积大大增加,当空气中面粉浓度达到一定程度后遇到明火往往会发生剧烈的燃烧爆炸反应 。
粉尘爆炸粉尘爆炸是指在有限空间内可燃粉尘与空气混合后,当可燃粉尘的浓度达到爆炸下限后,在点火源的作用下会发生剧烈的燃烧,并释放出大量的能量,从而引起气体体积膨胀爆炸 。由粉尘爆炸的定义可知,粉尘爆炸需要满足至少三个条件,既粉尘具有可燃性、与空气混合后达到爆炸极限、需要点火源触发 。
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面粉是小米或者玉米等农作物经过研磨后的产物,也是人类身体获取能量的主要物质,面粉主要由蛋白质、脂肪、碳水化合物等各类有机物组成,其自身也是可燃的 。如下图所示:
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虽然面粉是可燃物,但是为什么只有漂浮在空气中后才有可能造成爆炸呢?这是因为面粉飘散到空气中后,面粉和空气的接触面积相对于块状面粉来说大大增加了,从而使更多的氧气参与到面粉的燃烧中来,大大增加了面粉的燃烧速率 。但是如果空气中面粉的浓度非常低,也是无法产生爆炸效果的,这是因为当我们用点火源点燃空气中漂浮的面粉微粒后,由于面粉浓度较低,燃烧的面粉微粒无法通过自身的能量去点燃周围的面粉微粒,所以粉尘类爆炸是有浓度下限的,面粉的浓度下限大约为60g/m3 。
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能造成粉尘爆炸的物质不仅仅有面粉,一些我们日常生活中看起来根本不会燃烧的金属在粉末状态下也有可能发生燃烧爆炸 。这是因为和大块的金属相比,体积较小的粉末状态金属具有较高的表面能,更容易通过理化反应将自身的能量释放出来 。我们知道把块状的物体变成更细小的粉末颗粒需要进行粉碎,而粉碎实际上就是以搅拌、破碎等形式输入能量来破坏物体内部化学键的过程,所以把一块铁变成铁粉后,虽然质量没有发生变化,但是其拥有的总能量却变大了,这也相当于把能量储存在增加的物质表面积上,所以也被称为“表面能” 。根据能量最低原理,粉末状态的铁相较于铁块来说是不稳定的,也更容易通过理化反应释放能量 。
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如何降低粉尘爆炸风险
从上文我们可知,引发粉尘爆炸需要至少三个条件,既粉尘具有可燃性、达到爆炸极限,以及存在点火源,因此对于预防粉尘爆炸也应该从这三个方面来采取措施,但是显而易见我们对于粉尘的性质往往是无法避免的,起码我们不能用石灰去加工面粉吧,况且石灰也可以引发粉尘爆炸,所以在实际生产生活中,往往从爆炸极限和点火源两个方面来采取防范措施 。
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粉尘的爆炸极限分为上限和下限,通常而言粉尘爆炸的上限值非常大,在实际生产生活中并无太大意义,因此对于粉尘爆炸来说,其下限值越低也就代表危险性越大 。粉尘爆炸下限是指在空气中,遇到点火源后能引发爆炸的最低粉尘浓度,通常单位为g/m3 。除了粉尘自身的性质外,影响粉尘下限的因素包括粉尘体积的大小和氧气浓度以及物质的可燃挥发分含量 。综上所述,降低粉尘浓度是避免粉尘爆炸的有效途径,在实际生产中,可以通过安装除尘系统来降低空气中的粉尘浓度,使其达不到爆炸下限,对于非金属类粉尘,可以通过定期喷洒水雾来消除悬浮粉尘,从而保证安全生产 。
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在控制点火源方面,实际生产过程中应该避免明火、工作人员在进入含有粉尘车间前必须要进行除静电操作等 。
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总结
综上所述,面粉本身也是一种可燃物,当面粉飘散到空气中后,面粉和空气的接触面积相对于块状面粉来说大大增加了,从而使更多的氧气参与到面粉的燃烧中来,大大增加了面粉的燃烧速率,一旦遇到明火往往容易发生粉尘爆炸 。
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