為什麼麵粉和粉塵會爆炸?是什麼科學原理?
粉塵也會爆炸出乎很多人意料,這些粉塵指的當然不是馬路上的灰塵,而是可以燃燒的粉塵,一般家庭中常見的就是麵粉和咖啡粉。
粉塵爆炸的條件之一就是可燃燒的粉塵顆粒,麵粉屬於澱粉由葡萄糖分子組成的,葡萄糖燃燒分解成二氧化碳和水,而咖啡粉是由糖類、脂肪、蛋白質和一些碳水化合物組成的,也屬於可燃燒顆粒。這些可燃燒的粉塵顆粒在空氣中達到一定濃度,遇上明火就會發生爆炸,這就是粉塵爆炸。
其實能爆炸的這種粉塵一般是易燃物體的粉塵,像糧食之類的粉塵。用糧食做的麵粉種類這個就比較多了,就不一一列舉了,還有比如奶粉,木質纖維粉末這些都是,像石頭之類的粉塵就不會。有些金屬粉塵也會,比如鎂粉,像鋁粉,鐵粉之類的也會!
爆炸一般是指某種物體在有限的空間里急劇釋放能量的過程。在這個過程中會產生極大的向外壓,形成破壞力巨大的衝擊力和高溫殺傷力。
爆炸和燃燒並沒有明確的分界線,爆炸就是一種劇烈的燃燒,短時間內釋放大量能量並使得空氣急劇膨脹產生火焰和衝擊波。可燃粉塵漂浮在空氣中,和氧氣得以充分接觸,某一個濃度下使得它具備可燃條件,並且可產生燃燒的鏈式反應。麵粉、煤粉、木屑、塑料粉都可以產生爆炸,威力最大的是金屬粉塵,比如鎂粉、鋁粉、鐵粉等。
一般來說,粉塵爆炸應具備三個條件:一是粉塵本身可燃,比如麵粉、鋁粉、煤粉、奶粉、咖啡粉、木粉、胡椒等;二是粉塵必須懸浮在空氣中,並且其濃度處於一定範圍,比如麵粉的爆炸下限9.7—60g/m3,煤粉的爆炸下限是35—45g/m3,鋁粉的爆炸下限是35-40g/m3;三是有足以引起粉塵爆炸的引火源。
這三個條件缺少一個都不會發生爆炸,比如地面上的塵土,就是將它揚起來給把火它也不會燃燒,更不會爆炸。
粉塵爆炸的過程可以視為三步:第一步是懸浮的粉塵在熱源的作用下迅速地乾餾併產生出可燃氣體;第二步是可燃氣體與空氣混合後被引火源引燃發生燃燒,火焰從局部燃燒、擴散;第三步是粉塵燃燒放出熱量,傳遞給附近的粉塵,這些粉塵受熱分解或乾餾後使燃燒循環地進行下去。隨著循環的逐次進行,其反應速度逐漸加快,通過劇烈的燃燒,最後形成爆炸。
粉塵提供了足夠的可燃物。空氣當中有足夠的氧氣。粉塵這種狀態,實際上是把可燃物和氧氣進行了充分的混合,從而為燃燒過程提供了良好的條件。
如果是一支蠟燭,或者一塊木頭,它們是沒有跟空氣進行充分混合的,燃燒過程得以緩慢的進行,從而可以為我們提供持續不斷的能量。
但是在各種可燃物的粉塵狀態下,燃燒過程變得極為迅速。從而在一定區域里積累了大量的高溫高壓。別忘了,空氣大部分的氮氣是不參與燃燒過程的,但是在高溫之下,它們和燃燒的產物迅速向外膨脹,產生巨大的力量。
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