Page 199 - 《爆炸与冲击》2026年第9期

第 46 卷 王振刚，等： 初始温度、压力对丙烯-空气混合物爆炸极限的耦合影响 第 9 期

随着初始温度或初始压力的升高，爆炸上限显著升高，爆炸下限轻微下降，爆炸极限区域变宽。这一现
象可通过链式反应理论解释：温度升高增加了分子动能和自由基碰撞频率，而压力增大缩短了分子间
距，两者均促进了链式反应的持续传播，从而扩大了爆炸极限区域。

13

12 18
11 16
10 9 Lower explosion limit 14 Lower explosion limit
Explosion limit/% 8 7 6 5 Upper explosion limit Explosion limit/% 12 8 Upper explosion limit

10

3 4 6 4
2 2
1
20 60 100 140 180 0.1 0.3 0.5 0.7 0.9
Initial temperature/℃ Initial pressure/MPa
(a) Influence of temperature at 0.1 MPa (b) Influence of pressure at 20 ℃

图 2 典型温度和压力条件下单因素对丙烯爆炸极限的影响
Fig. 2 Individual effect of single factor on the explosion limits of propylene at typical temperature or pressure
由图 2 可知，在常压条件下，温度由 20 ℃ 升至 180 ℃ 时，爆炸上限从 11.90% 增至 12.35%（升高
0.45%），爆炸下限从 2.05% 降至 1.98%（降低 0.07%）；在 20 ℃ 条件下，初始压力由 0.1 MPa 升至 0.9 MPa，
爆炸上限从 11.9% 增至 18.0%（升高 6.1%），爆炸下限从 2.05% 降至 2.00%（降低 0.07%）。对数据进行线
性拟合：

y = A+ Bx (1)
式中：y 为爆炸极限；x 为温度或压力参数（T/℃∈[20,180] 或 p/MPa∈[0.1,0.9]）。线性公式的系数见表 1。

表 1 拟合函数的参数
Table 1 Parameters for fitting function

y x A/% B/% R 2
UEL T/℃ 11.86±0.04 (2.5±0.4)×10 −3 0.93
UEL p/MPa 10.96±0.34 8.05±0.60 0.98
LEL T/℃ 2.04±0.02 (−3.5±1.26)×10 −4 0.72
LEL p/MPa 2.07±0.01 −0.06±0.02 0.75

2
通过比较拟合公式 R 可知，在上述测试范围内初始温度和初始压力变化对爆炸下限影响相对有
限，其线性拟合决定系数较爆炸上限明显偏低。这一现象主要源于两个实验因素：(1) 爆炸下限的绝对变
化量较小（0.05%～0.07%），接近测试系统的配气精度极限（0.01%）；(2) 为确保压力曲线判据的可靠性，测
试步长设定为 0.02%，与下限变化量处于同一数量级。尽管如此，考虑到工业安全标准通常要求 0.1% 的
精度等级，本线性模型完全能够满足工程应用需求。

3 温度、压力对丙烯爆炸极限的耦合影响

3.1 丙烯爆炸上限
图 3 为丙烯在不同初始压力和初始温度下得到的爆炸上限，可以看出，随着温度或压力的升高，丙
烯的爆炸上限均逐渐升高，图中曲线斜率随压力或温度的升高也逐渐增大。

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