对可燃气体报警器所用检定介质的探讨

　　由于可燃性气体并非由单一气体构成, 因此, 对于检定可燃气体报警器用何种标准气体作为检定介质, 是我们需要探讨的问题。JJG693- 2004《可燃气体检测报警器》计量检定规程规定, 检定可燃气体报警器使用的标准气体是异丁烷和丙烷, 但使用这两种气体对可燃气体报警器进行检定, 会给一些生产企业带来不便。在此, 我们拟通过可燃性气体的等热值特性, 解决选择多种标准气体作为可燃气体报警器检定介质的难题。

　　一、可燃性气体爆炸浓度极限的计算

　　可燃性气体与空气( 氧气) 混合物不是在任何比例下都会发生爆炸的, 而有一个发生爆炸的浓度范围, 即爆炸浓度极限。我们将最低爆炸浓度(爆炸下限)到最高爆炸浓度(爆炸上限)的范围, 称为爆炸浓度极限。可燃性气体的爆炸浓度极限既可以通过实验方法,也可以通过化学计量浓度计算的方法得到。

　　1.化学计量浓度的计算

　　1mol可燃性气体完全燃烧时, 需要一定量(n表示)的氧, 此时, 可燃性气体在总量中所占的百分比, 即为化学计量浓度(X表示)。由可燃性气体通式CaHb, b可知, 可燃性气体燃烧化学反应式为:

　　假设空气中氧气浓度为20.9%, 则在空气中燃烧的可燃性气体化学计量浓度的计算式通常为:

　　假设在纯氧中燃烧, 氧气浓度为100%, 则可燃性气体化学计量浓度计算式通常为:

　　通过配平化学反应式得到:

　　对于烷烃可燃性气体, 在一般情况下, b=2a+2, 则式(5)变为:

　　2.爆炸下限浓度的计算

　　可燃性气体的爆炸下限是由完全燃烧化学反应式(4) 和式(5) 得到n0, 再由化学计量浓度计算式(2) 或式(3) 求出化学计量浓度X0, 最后通过式(7) 近似计算求出爆炸下限浓度x1, 即:

　　以丙烯(C3H6)为例: 根据式(5) 得到n0=4.5, 进一步通过式(2) 得到X0=4.4%, 最后通过式(7) 得到x1=2.42%, 这与经试验测定的丙烯(C3H6) 爆炸下限浓x1′=2.4%非常接近。

　　3.爆炸上限浓度的计算

　　在常温常压条件下, 可燃性气体爆炸上限浓度x2与爆炸下限浓度x1存在下列关系:

　　以丙烯(C3H6) 为例: 根据式(8) 得到x2=10.07%, 而试验测定的丙烯(C3H6) 爆炸上限浓度为x2=10.3%, 二者非常接近。

　　二、可燃性气体的等热值特性

　　尽管可燃性气体种类不同, 爆炸下限浓度也各不相同, 但在爆炸下限浓度燃烧时产生的热量却基本相同, 即:

　　1.独立可燃性气体的等热值特性

　　式中: x1———爆炸下限浓度, %LEL; Q———可燃性气体的摩尔燃烧热, kcal/mol。