全卤代烃CF3I和CF4的阻燃能力实验

　　1 引 言

　　制冷剂的发展经历了 3 个阶段: 第 1 阶段是 19世纪的早期制冷剂; 第 2 阶段是 20 世纪 90 年代以前的氯氟烃 CFCs 与含氢氯氟烃 HCFCs 制冷剂; 由于CFCs 和 HCFCs 制冷剂有消耗大气臭氧层和引起全球温室效应的环境问题，CFCs 和 HCFCs 制冷剂的替代成为国际范围内的人们话题，从而使得制冷剂的发展进入第 3 阶段，绿色环保类制冷剂的时代，主要为氢氟烃 HFCs 和天然工质类。到目前为止，得到大部分缔约国认可的《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》及其伦敦修正案和哥本哈根修正案，详细规定了发达国家和发展中国家 CFCs 和 HCFCs 制冷剂淘汰期限。各国根据本国的特点规定了本国的淘汰时间表。在新型环保替代制冷剂开发中，HFCs 和HCs 及其混合物是最具潜力的。然而，所有 HCs 和部分 HFCs 都是可燃的。爆炸极限是用来表征可燃气体或蒸气爆炸特性的重要参数，深入研究新型替代工质的爆炸极限对于评估新型制冷剂安全性能意义重大。

　　国际组织学术团体以及政府部门对制冷剂燃爆安全等级，均以标准形式作了详细规定，例如国际标准化组织制定的 ISO5149 标准[1]、欧洲标准委员会颁布的 EN378-1 标准[2]、美国制冷空调供热工程师学会颁布的 ANSI/ASHRAE34-1992[3]和其修订版 AN-SI / ASHRAE34-1997[4]、美国保险商 UL 实验室所依据的 UL340 标准[5]、美国交通部制订的 DOT173. 115标准[6]、中国国家技术监督局颁布的国家标准 GB/T12474-90[7]等。影响可燃气体爆炸极限的因素很多，曾有学者专门研究了诸如点火方式、反应容器的尺寸和形状等因素对爆炸极限的影响[8-9]。还有许多研究者各自按照不同的标准，测量了掺兑不同阻燃剂组成的混合气体爆炸极限，系统地研究了阻燃剂 N2，CO2，R134a，R227ea 和 R125 等 对 爆 炸 极 限 的 影响[10-16]。

　　依据中国国家标准 GB/T12474-90 有关规定，研究了全卤代烃阻燃剂 CF3I 和 CF4对几组可燃制冷剂爆炸极限的影响，并着重分析了全卤代烃阻燃剂对爆炸极限的影响规律。

　　2 实验装置

　　图 1 给出了可燃气体爆炸极限实验装置示意图，实验装置主要由爆炸反应管、高压互感器、点火电极、时间继电器、循环泵、压力传感器、真空泵、泄压塞、电路开关和高压导线等零部件组成。其中，爆炸反应管采用硬质石英玻璃制成，长 1 450 mm，内径 60 mm，壁厚 2. 5 mm。高压互感器功率为 300 W，输入电压为 220 V，输出电压为 10 kV。时间继电器控制的电火花持续放电间隔为 0. 5 s。放电电极采用两根端部磨尖的钨棒，直径 2 mm，彼此间距约 4 mm。电极安装位置距离反应管底部 125 mm。为保证实验安全，爆炸反应管安放在金属防爆箱内。防暴箱安装有机玻璃窗，用于观察反应管中火焰传播情况。爆炸发生的判定标准是: 火焰从电极传播到反应管顶部。实验前对实验系统进行气密性检验，实验装置和实验方法严格按照中国国家标准 GB/T12474-90 的要求进行。