化工安全工程實驗教程

第一章化工安全與實驗概述1
一、化工生產與安全1
二、化工安全實驗2
三、本書內容2

第二章測試技術概論4
一、測試技術作用4
二、信號及測試系統組成4
（一）信號及其描述4
（二）測試系統組成5
三、化工安全領域常用測試系統5
（一）感測器及其分類5
（二）中間變換器6
（三）顯示及記錄器6
四、測試系統靜態特性7
（一）理想測試系統7
（二）量程7
（三）線性度7
（四）靈敏度8
（五）解析度9
（六）回程誤差9
（七）漂移9

第三章誤差分析及資料整理10
一、誤差10
（一）誤差的表示方法10
（二）誤差的來源11
（三）誤差的分類12
二、精度與誤差12
（一）誤差對測量值的影響12
（二）幾種精度指標12
三、隨機誤差的正態分佈13
（一）實驗資料的統計學處理13
（二）高斯正態分佈及特徵14
四、多次測量的誤差估計15
（一）統計參數估計15
（二）有效數字16
五、測量資料的最小二乘法擬合17

第四章易燃易爆介質基礎特性測量類實驗19
實驗1可燃氣體／蒸氣爆炸極限測定實驗19
實驗2可燃氣體最大試驗安全間隙（MESG）測量實驗23
實驗3可燃液體閃點及燃點測定實驗27
實驗4可燃粉塵爆炸強度參數測量實驗31

第五章易燃易爆介質傳播行為研究類實驗38
實驗5管道內氣相爆燃波傳播特性實驗38
實驗6初始壓力對氣相爆轟波傳播影響實驗43
實驗7開敞空間粉塵雲火焰傳播特性實驗47
實驗8受限及密閉空間粉塵雲火焰傳播特性實驗51
實驗9基於PIV的旋流突擴燃燒室冷態流場測量實驗54

第六章化工過程安全特性研究類實驗58
實驗10超聲波測厚實驗58
實驗11可燃物質燃燒熱測定實驗61
實驗12基於VSP2的化學反應失控特性實驗67
實驗13油罐火災沸溢特性研究實驗72
實驗14管道內CO2氣體洩漏擴散實驗74

第七章燃爆防治技術研究類實驗78
實驗15細水霧抑制可燃氣體爆炸實驗78
實驗16壓力容器超壓泄放實驗81
實驗17火災應急處置及滅火器使用實驗86
參考文獻88

黨的十九大報告提出的“樹立安全發展理念，弘揚生命至上、安全第一的思想，健全公共安全體系，完善安全生產責任制，堅決遏制重特大安全事故”，為各行業安全發展提供了依據。然而，近年來發生的化工行業重特大事故，暴露出制約化工行業發展的深層次安全問題依然存在，安全生產形勢極其嚴峻。

2012年，國家安監總局、教育部聯合召開高等學校化工安全複合型人才培養座談會，指出要加快複合型人才培養步伐，為化工行業安全生產形勢持續穩定好轉提供源源不斷、高品質人力支撐。2014年，又聯合發佈了《關於加強化工安全複合型人才培養工作的指導意見》，明確提出了多項舉措以培養化工安全複合型人才。

實驗教學是化工安全複合型人才培養體系的重要組成部分。實驗教學相對於理論教學更具有直觀性、綜合性和創新性，對於提高學生的綜合素質、工程實踐能力和科技創新能力具有不可替代的作用。化工安全實驗教學的主要任務是通過對實驗設備的操作和實驗現象的觀察，加深對化工安全基本理論與概念的理解，掌握化工安全測試技術及操作技能，培養自主分析問題、設計試驗方案、分析試驗結果並歸納研究結論的能力，提高理論聯繫實際、解決實際工程問題的能力。

然而在實驗教學過程中發現，化工安全實驗教材非常少，難以滿足人才培養的需求。大連理工大學於1988年開始培養安全工程學科研究生，2010年開始招收安全工程專業本科生。作為化工特色顯著的安全工程人才培養高校，被國家安監總局確定為化工安全複合型人才培養重點院校。大連理工大學綜合對本科生及研究生化工安全實驗的教學經驗，對自編的《化工安全實驗講義》進行了修改、補充和完善，編寫了本書。

化工安全實驗種類繁多。很多實驗並沒有標準儀器設備，採用的是自主搭建的裝置。即使存在實驗標準，對同一實驗，不同廠家的實驗儀器及操作方法也顯著不同。這為教材的編寫帶來了很大難度。筆者認為，雖然實驗人員面對的儀器設備及操作方法不同，但是實驗原理及裝置的流程類似。本書並沒有詳細描述某設備如何操作，而是將實驗原理及測試流程作為重點，詳細敘述為了實現測試目標應該如何設計實驗並搭建實驗裝置，以培養學生解決實際工程問題的能力。

本書從化工安全與實驗概述、測試技術概論、誤差分析及資料整理、易燃易爆介質基礎特性測量類實驗、易燃易爆介質傳播行為研究類實驗、化工過程安全特性研究類實驗、燃爆防治技術研究類實驗七章闡述，共設置17個實驗。本書力求做到化工安全實驗專案的科學性、合理性、適用性和可操作性，同時兼顧實驗知識結構的廣度和深度。

本書旨在為高等院校安全工程、過程裝備與控制工程、化工與製藥類專業（如應用化學、化學工程與工藝、高分子材料與工程、能源化學工程、製藥工程、化工安全工程等）本科及研究生提供全面的實驗教學用書，同時也可為化工領域安全生產技術與管理人員提供參考。

本書第一章～第三章由大連理工大學喻健良編著，餘下各章由大連理工大學閆興清編著，全書由閆興清統稿，喻健良最終定稿。在本書編著過程中，得到了大連理工大學領導及研究生的大力支持和幫助，在此表示感謝！同時本書還參考了相關文獻，向文獻作者表示衷心感謝！

由於編著者水準所限，書中難免存在不足和疏漏之處，懇請廣大讀者批評指正。

編著者
2018年3月于大連