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火災爆炸計算題重點

• 爆炸界限的危險程度

例題：

計算表中三種可燃氣體之危險指數，並由計算結果排列該三種可燃性氣體之危險性。(10分)

可燃性氣體與助燃性氣體混合時，必需在一恰當濃度範圍內方能燃燒或爆炸，當混合濃度在爆炸上限以上或爆炸下限以下時，皆不會燃燒也不會爆炸。

所以各位可以得到一個觀念，爆炸上下限越大的物質，越危險；跟別人賭輪盤，甲說，0~100中，1~5算我贏，其他數字算你贏，乙說，0~100數字中，2~75都算我贏，其他數字算你贏，那你要跟誰賭?

當然是甲啊!!!!因為只有1~5的數字我會爆，我贏的機率大的多。

爆炸下限數字愈小表示該物質易於爆炸。

這句話很重要，如果一個氣體爆炸下限是0.5%，一個氣體爆炸下限是30%，那代表0.5%的氣體，只要洩漏一點點，你就要快跑了，另一個要30%，氧氣才20%，到爆炸下限前你要擔心的是缺氧危害。

所以上述兩個重點，可以得到危險指數算法：

（爆炸上限－爆炸下限）／ 爆炸下限 ， 危險指數愈高愈危險

注意要除爆炸下限，很多同學會忘記。

所以本題詳解：

可燃性氣體 A 之危險度＝（8.4－1.8）÷1.8＝3.67

可燃性氣體 B 之危險度＝（7.1－1.0）÷1.0＝6.1

可燃性氣體 C 之危險度＝（12.4－3.0）÷3.0＝3.13

相對危險度之大小順序為 B＞A＞C

類題：

如下表某混合可燃性氣體由乙烷、環氧乙烷，異丁烷等 3 種可燃性氣體組成，請：

(1) 試計算每一可燃性氣體的危險性 H，並依危險性自高至低排列？

乙烷 3.0%~12.4%、環氧乙烷 3.6%~100%、異丁烷 1.8%~8.4%

詳解：

危險性 H=（爆炸上限－爆炸下限）／ 爆炸下限

乙烷：(12.4-3.0) / 3.0=3.13

環氧乙烷：(100-3.6) / 3.6=26.8

異丁烷：(8.4-1.8) / 1.8=3.67

所以危險性排列如下：環氧乙烷＞異丁烷＞乙烷

• 求混合氣體的爆炸上下限

給各成分氣體單獨時之爆炸上下限，然後求混合氣體的爆炸上下限。

例題：

2.由該混合可燃性氣體之組成百分比，以勒沙特列定律(Le Chatelier’s Equation)計算混合氣體之爆炸下限與爆炸上限。(10分〉

很早之前，1891年，中國還在皇上萬歲萬萬歲的時候，勒沙特列（Le Chateilier）提出一個預測混合氣體的燃燒界限經驗公式，就是把2種或多種氣體混和後的大概數值，就跟各位炒菜的時候，會放油，有些人會放糖、蔥，那所得到的口感就是這些放入的混和。這公式好用，而且常考，雖然也會有些誤差，但各位先了解這是一個廣泛使用的經驗公式。

LEL（混合氣體之爆炸下限）=100% / (氣體1 比例 / 氣體1爆炸下限 +氣體2 比例 / 氣體2爆炸下限)

而各氣體的組合要=100%

多數同學，比較難理解，為什麼還要個別體積除爆炸下限後還要在被100除。舉個例子，A氣體爆炸下限1%，佔了50%，B氣體爆炸下限3%，也佔了50%，那爆炸下限，不直接1 X50%+3X50% =2%，這樣來算，因為這樣的結果跟實際不符合，這就是一個很有用的經驗公式，特別在這些氣體性質接近的時候。我們看一下例子的爆炸下限為：

所以當50%A氣體爆炸下限1%，50%B氣體爆炸下限3%時，此時爆炸下限不是(1+3) / 2=2%，而是1.50%

本題詳解：

那爆炸上限，就是把佔比例除以上限值，本題詳解如下：

類題：設有H₂ 30%，CO 15%，CH₄ 55%之混合物以計算燃燒界限時H₂、CO、CH4之燃燒上限各為75%、74%及15%，下限各為4.0%，12.5%及5.3%，求混和氣體的燃燒上下限。

詳解：

燃燒上限=100 / (30/75)+(15/74)+(55/15) = 100/4.26=23.47%

燃燒下限=100/ (30/4)+(15/12.5)+(55/5.3) = 100 /19.08=5.24%

• 求某氣體的爆炸上下限
• 90%會考的就是這些。

例題：依 Jones 理論得知可燃性物質之爆炸下限(LEL)為理論混合比例值(Cst)之 0.55倍(LEL=0.55Cst)，假設空氣中氧氣之體積百分比為 21%，試回答下列問題：

計算乙烷(C₂H₆)之理論混合比例值(Cst)與其爆炸下限。

可燃性物質之爆炸下限為其理論混合比例值 Cst 之 0.55 倍（Jone's 理論），即

LEL（理論爆炸下限）=0.55 X Cst

現在的考試都會給公式，如果沒給的話，也請稍微記一下。

那爆炸上限=3.5 X Cst

理論混合比例值(Cst)怎麼算？

爆炸就是燃燒的一種表現，所以給一個化合物，要去求燃燒方程式。

C₂H₆ + 3.5O₂      2 CO₂ + 3H₂O

方程式的技巧，先求箭頭兩邊都只有一個的元素，上例就是C和H，

C₂H₆ + O₂     2 CO₂+ 3H₂O  這時O還沒平衡，右邊有2X2+3X1=7個氧，所以左邊也要7個，即3.5X2=7。

這就是燃燒方程式。

每1個C₂H₆要3.5個氧氣來完全燃燒。

看起來有點複雜，簡單說，氧只有空氣中的21%，或20%，要看題目給的，因此3.5/0.21=16.67是全部空氣的量。

那Cst =1/(1+16.67)=5.66%

爆炸下限為理論混合比例值(Cst)之 0.55倍，所以

0.55 X 5.66=3.11%

類題：求丙烷C₃H₈的爆炸下限。

C₃H₈+ 5O₂      3 CO₂ + 4H₂O

所以需要5個氧氣，那換成空氣就是25個，假設空氣中有20%的氧氣。

則Cst=1/(1+25)=3.85%

所以爆炸下限=0.55 X Cst =0.55 X 3.85=2.12%

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