安全課件第章可燃氣體燃燒

第4章可燃氣體燃燒第2章燃燒參數(shù)的計算第1章燃燒基礎(chǔ)與特征消防燃燒學(xué)第3章著火與滅火基本理論第四章可燃氣體燃燒1預(yù)混火焰?zhèn)鞑ダ碚?可燃氣體爆炸與爆轟3爆炸極限4氣體爆炸的預(yù)防5湍流燃燒與擴散燃燒4.1預(yù)混火焰?zhèn)鞑ダ碚摶鹧妫ㄈ紵ǎ┰陬A(yù)混氣體中有傳播方式：1.正?；鹧?zhèn)鞑?.燃燒后氣體壓力減小或接近不變2.燃燒后氣體的密度減小3.燃燒波（火焰）以亞音速傳播2.爆轟：由燃燒引起并依靠燃燒維持的超音速火焰?zhèn)鞑バ问?.燃燒后氣體壓力增大2.燃燒后氣體的密度升高3.燃燒波（火焰）以超音速傳播3.爆轟發(fā)生的條件1.容器直徑大于臨界直徑2.管道要有足夠的長度3.混氣濃度在爆轟極限濃度范圍之內(nèi)思考：1.爆轟現(xiàn)象通常在哪些場所發(fā)生？2.如何預(yù)防爆轟現(xiàn)象的發(fā)生？正?；鹧?zhèn)鞑ニ俣仁苣男┮蛩赜绊懀?.2層流預(yù)混氣中正?；鹧?zhèn)鞑ニ俣?/p>

1.火焰是如何傳播的？2.影響火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊囊蛩赜心男?.火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊臏y定一、火焰?zhèn)鞑C理1.火焰前沿：已燃區(qū)和未燃區(qū)之間的薄薄的化學(xué)反應(yīng)區(qū)2.火焰前沿的特點：（1）包括預(yù)熱區(qū)和化學(xué)反應(yīng)區(qū)兩部分（2）存在強烈的導(dǎo)熱和物質(zhì)擴散3.火焰?zhèn)鞑C理：（1）熱理論：火焰加熱未燃區(qū)域，使其溫度升高（2）擴散理論：火焰中自由基向未燃區(qū)域擴散二、層流火焰?zhèn)鞑ニ俣取R蘭特簡化分析1.出發(fā)點：預(yù)熱區(qū)溫度升到著火溫度所需熱量與化學(xué)反應(yīng)區(qū)傳遞的熱量相等。2.有用的結(jié)論：公式4-10

壓力是如何影響層流火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊模?/p>

答：壓力對層流火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊挠绊懪c反應(yīng)級數(shù)n有關(guān)。當n<2時，火焰?zhèn)鞑ニ俣入S壓力升高而減小。當n>2時，火焰?zhèn)鞑ニ俣入S壓力升高而增大。當n=2時，火焰?zhèn)鞑ニ俣扰c壓力無關(guān)。

三、影響層流火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊囊蛩?.初溫：初溫越高，燃燒速度越快，火焰?zhèn)鞑ニ俣仍酱?.可燃氣與空氣的比值：

稍高于化學(xué)計量比時，傳播速度最大4.惰性氣體含量：惰性氣體含量越高，速度越小5.混氣的導(dǎo)溫系數(shù)：導(dǎo)溫系數(shù)越高，速度越小1.壓力：與反應(yīng)級數(shù)有關(guān)下列滅火劑哪一類的滅火效率最高？A高的熱容和高的導(dǎo)熱系數(shù)B低的熱容和低的導(dǎo)熱系數(shù)C高的熱容和低的導(dǎo)熱系數(shù)D低的熱容和低的導(dǎo)熱系數(shù)

四、層流火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊臏y定2.實際火焰外形：彎曲錐體3.火焰速度分布：距離中心越遠，速度越小

1.理想層流預(yù)混火焰形狀：正錐體4.平均速度計算：距離中心0.9R處火焰速度。

例：管徑為10cm，中心氣流速度為484cm/s，距離半徑4.5cm處火焰面的θ=60o，求火焰?zhèn)鞑ニ俣龋?.2層流預(yù)混氣中正常火焰?zhèn)鞑ニ俣?/p>

2.火焰的傳播機理

（1）熱理論（2）擴散理論3.影響火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊囊蛩兀?）初溫、壓力、濃度、惰氣、導(dǎo)溫系數(shù)4.火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊挠嬎?.火焰前沿及其特點？4.3可可燃氣氣體爆爆炸參參數(shù)1.爆爆炸溫溫度2.爆爆炸壓壓力3.爆爆炸升升壓速速度4.爆爆炸威威力指指數(shù)5.爆爆炸總總能量量4.4爆爆炸極極限1.何何謂氣氣體的的爆炸炸極限限？2.影影響氣氣體爆爆炸極極限的的因素素？3.氣氣體體爆炸炸極限限的計計算4.氣氣體體爆炸炸極限限的實實際應(yīng)應(yīng)用5.氣氣體體發(fā)生生分解解爆炸炸的條條件一、影響爆爆炸極極限的的因素素爆炸下下限：：遇火源源發(fā)生生爆炸炸的可可燃混混氣中中可燃燃氣最最低濃濃度。。爆炸上上限：：遇火源源發(fā)生生爆炸炸的可可燃混混氣中中可燃燃氣最最大濃濃度。。1.火火源能能量：：能量越越高，，爆炸炸極限限越寬寬，危危險性性越大大思考：：為何何存在在爆炸炸極限限？2.初初溫溫：：初溫越越高，，極限限變寬寬，危危險性性越大大3.初初始壓壓力：：壓力增增大，，極限限變寬寬（干燥燥CO除外外）4.惰惰氣含含量：：含量越越高，，極限限變窄窄，危危險性性減小小二、爆炸極極限的的計算算-----經(jīng)經(jīng)驗公公式1.根根據(jù)燃燃燒反反應(yīng)所所需氧氧原子子摩爾爾數(shù)（（N））計算算例：試利用用1mol乙烷烷燃燒燒所需需氧原原子mol數(shù)估估算其其爆炸炸極限限二、爆炸極極限的的計算算-----經(jīng)經(jīng)驗公公式2.根根據(jù)燃燃燒反反應(yīng)燃燃燒的的化學(xué)學(xué)計量量濃度度（X0）計算算例：試利用用丙烷烷燃燒燒時計計量比比估算算其爆爆炸極極限二、爆炸極極限的的計算算-----經(jīng)經(jīng)驗公公式3.根根據(jù)燃燃燒熱熱估算算爆炸炸下限限例：已知乙乙烷爆爆炸下下限為為3%，Qm=1426kJ，丙丙烷Qm=2041kJ求，丙丙烷爆爆炸下下限二、爆炸極極限的的計算算-----經(jīng)經(jīng)驗公公式4.多多組分分混氣氣爆炸炸極限限計算算----萊-夏公公式注意：：P為為某組組分體體積所所占總可燃燃氣的百分分含量量例：某空氣中，甲甲烷、乙烷、、丙烷、丁烷烷含量分別為為0.8%，，1.2%，，1.0%，，0.5%，，問該混氣是是否有爆炸危危險？關(guān)鍵：P的計計算！?。。。《?、爆炸極限的計計算-----經(jīng)驗公式式5.含惰氣的的多組分混氣氣爆炸極限計計算---分分組例：H2=12.4%，CO=27.3%，，CO2=6.2%，，H2=12.4%，O2=2%，CH4=0.4%，，N2=53.4%二、爆炸極限的計計算-----經(jīng)驗公式式1.根據(jù)燃燒燒反應(yīng)所需氧氧原子摩爾數(shù)數(shù)（N）計算算2.根據(jù)燃燒燒的化學(xué)計量量濃度（X0）計算3.根據(jù)燃燒燒熱估算爆炸炸下限4.多組分混混氣爆炸極限限計算5.含惰氣的的多組分混氣氣爆炸極限計計算三.氣體爆爆炸極限的實實際應(yīng)用1.評定氣氣體和液體蒸蒸氣的火災(zāi)危危險性2.評定氣氣體生產(chǎn)、貯貯存火險類別別，選擇電器器防爆類型3.確定建建筑耐火等級級、防火分區(qū)區(qū)4.確定安全全生產(chǎn)措施a：密閉、防防泄露b：防火安全全措施c；滅火措施施確定d：惰氣保護爆炸危險度四.分解爆爆炸常見易發(fā)生分分解的氣體乙炔、乙烯、、氧化乙烯、、氮氧化物2.發(fā)生分分解的條件A：分解過程程為放熱反應(yīng)應(yīng)B：熱源有一一定的能量C：初始壓力力大于臨界壓壓力4.4爆炸炸極限1.何謂氣體體的爆炸極限限？2.影響氣體體爆炸極限的的因素*初溫、初壓、、火源能量、、惰氣含量3.氣體爆爆炸極限的計計算*（五種種類型）1.利用氧原原子摩爾數(shù)4混合組分分爆炸極限4.氣體爆爆炸極限的實實際應(yīng)用（四四點）5.氣體發(fā)發(fā)生分解爆炸炸的條件（三三點）4.5氣氣體爆轟轟1.何謂氣體體的爆轟？2.爆轟發(fā)生生過程3.爆轟的的破壞特點4.爆轟的的預(yù)防一.爆轟的的發(fā)生過程1.燃燒釋放放能量使周圍圍氣體壓力升升高，形成“燃氣活活塞”3.經(jīng)過一一定時間，后后面的壓縮波波趕上前面的的壓縮波，二二者疊加形成成“激波”爆轟：實質(zhì)上屬屬于一種激波波，它因預(yù)混混氣體的燃燒燒而發(fā)生，并依靠燃燒釋釋放的能量來來維持2.“燃氣氣活塞”壓縮縮未燃氣體，，使其溫度升升高，燃燒產(chǎn)生一系系列“壓縮波波”，且壓縮縮波的傳播速速度大于燃燒燒速度。4.“激波波”的高壓高高溫作用，使使正常火焰面面前方一定距距離的處首先先著火，后與與正?；鹧婧虾隙橐?，形形成“爆轟”爆轟前期距離離約為管徑的的2-4倍二.爆轟的的特點1.速度快—超音音速，約2000m/s1.瀉壓裝裝置失效2.波速與混氣比比例有關(guān)3.壓力很高，約約15~20個大氣壓，，拐彎處會形形成反射增壓現(xiàn)象2.易造成成設(shè)備爆裂。。三.爆轟的的破壞作用四.爆轟的的預(yù)防1.安裝阻火火器2.鋪設(shè)管道道時，經(jīng)一定定距離后有意意增大管徑4.5氣氣體爆轟轟1.何謂氣體體的爆轟2.爆轟發(fā)生生過程燃氣活塞、壓壓縮波、激波波、爆轟3.爆轟的的破壞特點速度快、壓力力高4.爆轟的的預(yù)防阻火器、增大大管徑4.7氣氣體爆炸炸的預(yù)防討論：預(yù)防氣氣體爆炸的方方法有哪些？？一.預(yù)防氣氣體爆炸的原原則1.嚴格控控制火源2.防止形形成爆炸性預(yù)預(yù)混氣體4.設(shè)置瀉瀉壓裝置3.切斷爆炸炸傳播途徑4.7氣氣體爆炸炸的預(yù)防1.何謂氣體體的爆轟2.爆轟發(fā)生生過程燃氣活塞、壓壓縮波、激波波、爆轟3.爆轟的的破壞特點速度快、壓力力高4.爆轟的的預(yù)防阻火器、增大大管徑第四章可燃燃氣體的燃燒燒一、預(yù)混氣體體中火焰的傳傳播理論二、層流預(yù)混混氣中正?；鸹鹧娴膫鞑ニ偎俣热?、可燃氣體體爆炸四、可燃氣體體的爆炸極限限五、爆轟六、氣體爆炸炸的預(yù)防七、湍流燃燒燒和擴散燃燒燒第六節(jié)氣氣體爆炸的預(yù)預(yù)防預(yù)防原則1.嚴格控制制火源2.防止形成成爆炸性混合合氣體3.切斷爆炸炸傳播途徑4.及時泄壓壓，防止爆炸炸范圍擴大和和爆炸壓力升升高1.嚴格控制制火源火源類型產(chǎn)生原因典型火災(zāi)案例明火源電焊、氣焊溶珠洛陽東都商廈火災(zāi)電火花設(shè)備啟動、關(guān)閉和短路某化學(xué)實驗室爆炸事故94年杭州天工藝苑1.30特大火災(zāi)沖擊、摩擦火花固體壁面摩擦紡織車間粉塵爆炸靜電火花靜電累積不能及時導(dǎo)走某化工企業(yè)蒸餾車間火災(zāi)火星、煙頭機動車尾氣管未燃盡香煙93南京金陵石化煉油廠汽10.21火災(zāi)94遼寧阜新藝苑11.27特大火災(zāi)熱輻射高溫表面94新疆克拉瑪依友誼館12.8特大火災(zāi)2.防止形成成爆炸性混合合氣體管道、設(shè)備嚴嚴格密封，設(shè)設(shè)置監(jiān)測裝置置通風良好惰氣保護對乙烷用氮氣氣保護，氧含含量臨界值為為11%，設(shè)設(shè)備內(nèi)原有空空氣100m3，求：1.純氮氣需要要量？2.若加加入氮氣中含含有6%的氧氧氣，則需要要該種氮氣量量為多少？3.切斷爆炸炸傳播途徑1.安全水封封有幾種？它它們是利用什什么原理阻止止火焰蔓延的的？2.使用安全全水封要注意意那些問題？？3.阻火器的的阻火原理是是什么？4.常見的金金屬網(wǎng)阻火器器有何特點？？使用時有何何要求？4.泄壓裝裝置1.常用的泄泄壓裝置有哪哪些？2.安全閥的的工作原理是是什么？3.爆破片是是如何泄壓的的？4.安全閥和和爆破片有何何區(qū)別？第七節(jié)湍湍流燃燒燒和擴散燃燒燒1.氣體或液液體的流動狀狀態(tài)有幾種？？2.何謂層流流？何謂湍流流？二者有何何區(qū)別？3.湍流的本本質(zhì)是什么？？4.與層流燃燃燒相比，湍湍流燃燒有何何特點？為什什么？5.湍流燃燒燒火焰的傳播播速度與何因因素有關(guān)？6.何謂擴散散燃燒？它與與預(yù)混燃燒有有何區(qū)別？7.火焰高度度與那些因素素有關(guān)？它們們是如何影響響火焰高度的的？第七節(jié)湍湍流燃燒燒和擴散燃燒燒一、湍流燃燒燒（一）、層流與與湍流1.層流：流流體質(zhì)點流動動時，各層之之間互不相混混，互不干擾擾，各自沿直直線向前流動動。2.湍湍流流：：流流體體質(zhì)質(zhì)點點流流動動時時處處于于完完全全無無規(guī)規(guī)則則的的亂亂流流狀狀態(tài)態(tài)，，甚甚至至出出現(xiàn)現(xiàn)旋旋渦渦。。3.湍湍流流的的本本質(zhì)質(zhì)流體體中中各各質(zhì)質(zhì)點點速速度度的的大大小小和和方方向向以以及及流流體體內(nèi)內(nèi)部部各各處處壓壓力力隨隨時時間間不不斷斷變變化化。。脈動動：：流流體體質(zhì)質(zhì)點點參參數(shù)數(shù)對對時時間間的的瞬瞬息息變變化化現(xiàn)現(xiàn)象象。。4.湍湍流流燃燃燒燒：：空氣氣或或可可燃燃氣氣的的流流動動呈呈湍湍流流狀狀態(tài)態(tài)的的燃燃燒燒（二））、、湍湍流流燃燃燒燒特特點點：：1.比層層流流火火焰焰短短；；火火焰焰增增厚厚；；發(fā)發(fā)光光區(qū)區(qū)模模糊糊，，有有明明顯顯噪噪聲聲。2.原原因因：：（1））湍湍流流使使火火焰焰面面變變彎彎曲曲，，增增大大了了反反應(yīng)應(yīng)面面積積（2））湍湍流流加加劇劇了了熱熱和和自自由由基基的的輸輸送送速速率率，，因因而而增增大大了了燃燃燒燒速速度度（3））湍湍流流縮縮短短混混合合時時間間，，提提高高了了燃燃燒燒速速率率。。（三三））、、湍湍流流火火焰焰?zhèn)鱾鞑ゲニ偎俣榷龋ǎ⊿T）1.影影響響因因素素；；Re；；P；；T2.Re對對ST的影影響響

二、、擴擴散散燃燃燒燒（一一））擴擴散散燃燃燒燒：：由擴擴散散過過程程控控制制的的燃燃燒燒（二二））擴擴散散火火焰焰的的外外形形：：1.有有扇形形和和封封閉閉伸伸長長形兩兩種種2.火火焰焰的的外外形形只只與供供給給的的空空氣氣量量有關(guān)關(guān)（三三））擴擴散散火火焰焰橫橫向向物物質(zhì)質(zhì)濃濃度度分分布布（四四））擴擴散散火火焰焰橫橫向向溫溫度度分分布布火焰焰鋒鋒面面——氧氣濃度變化火焰焰鋒鋒面面橫橫向向物物質(zhì)質(zhì)濃濃度度分分布布——產(chǎn)物濃度變化濃度距離——燃料濃度變化思考考：：1.火火焰焰鋒鋒面面處處何何種種物物質(zhì)質(zhì)濃濃度度為為0？？A可可燃燃氣氣B燃燃燒燒產(chǎn)產(chǎn)物物C氧氧氣氣D氮氮氣氣2.可可燃燃氣氣濃濃度度在在何何處處最最大大？？A中中心心線線處處B火火焰焰封封面面處處C無無窮窮遠遠處處3.氧氧氣氣濃濃度度在在何何處處最最大大？？A中中心心線線處處B火火焰焰封封面面處處C無無窮窮遠遠處處4.在在擴擴散散火火焰焰中中，，可可燃燃氣氣與與氧氧氣氣的的擴擴散散速速率率（（）A相相等等B等等于于化化學(xué)學(xué)計計量量比比C大大于于化化學(xué)學(xué)計計量量比比擴散散火火焰焰面面溫溫度度分分布布T距離——溫度變化T0思考考：：1.擴擴散散火火焰焰何何處處溫溫度度最最高高？？A中中心心線線處處B火火焰焰封封面面處處C無無窮窮遠遠處處2.何何處處溫溫度度最最低低？？A中中心心線線處處B火火焰焰封封面面處處C無無窮窮遠遠處處三火火焰高高度1.層層流擴擴散火火焰高高度受受哪些些因素素影響響？為為什么么？2.湍湍流擴擴散火火焰高高度與與哪些些因素素有關(guān)關(guān)？3.如如果一一摩爾爾可燃燃氣所所需要要的氧氧氣的的摩爾爾數(shù)越越多，，其擴擴散火火焰的的高度度將（（）A升升高B不不變C降降低4.如如果環(huán)環(huán)境氧氧含量量越高高，可可燃氣氣擴散散火焰焰的高高度將將（））A升升高B不不變C降降低小結(jié)：：1.氣氣體或或液體體的流流動狀狀態(tài)有有幾種種？2.何何謂層層流？？何謂謂湍流流？二二者有有何特特點？？3.湍湍流的的本質(zhì)質(zhì)是什什么？？4.與與層流流燃燒燒相比比，湍湍流燃燃燒有有何特特點？？為什什么？？5.湍湍流燃燃燒火火焰的的傳播播速度度與何何因素素有關(guān)關(guān)？6.何何謂擴擴散燃燃燒？？它與與預(yù)混混燃燒燒有何何區(qū)別別？7.擴擴散火火焰橫橫向物物質(zhì)濃濃度和和溫度度是如如何分分布的的？8.火火焰高高度與與那些些因素素有關(guān)關(guān)？它它們是是如何何影響響火焰焰高度度的？？第四章章可可燃氣氣體的的燃燒燒一、預(yù)預(yù)混氣氣體中中火焰焰的傳傳播理理論二、層層流預(yù)預(yù)混氣氣中正正?；鸹鹧娴牡膫鞑ゲニ俣榷热?、可可燃氣氣體爆爆炸四、可可燃氣氣體的的爆炸炸極限限五、爆爆轟六、氣氣體爆爆炸的的預(yù)防防七、湍湍流流燃燒燒和擴擴散燃燃燒第四章章可可燃燃氣體體的燃燃燒小結(jié)1.正正?；鸹鹧?zhèn)鱾鞑ヅc與爆轟轟在壓壓力、、密度度和傳傳播速速度上上有何何區(qū)別別？2.何何謂火火焰前前沿？？它有有何特特點？？3.火火焰?zhèn)鱾鞑ニ偎俣仁鞘侨绾魏味x義的？？實際際火焰焰?zhèn)鞑ゲニ俣榷热绾魏斡嬎闼悖?.影影響響層流流火焰焰?zhèn)鞑ゲニ俣榷鹊囊蛞蛩赜杏心男┬?？它它們是是如何何影響響的？?.可可燃氣氣爆炸炸的溫溫度、、壓力力、升升壓速速度、、爆炸炸總能能量如如何計計算？？何謂謂爆炸炸威力力指數(shù)數(shù)？6.何何謂可可燃氣氣的爆爆炸極極限？？可燃燃氣爆爆炸極極限的的計