燃燒學(xué)復(fù)習(xí)資料

第一章燃燒的化學(xué)基礎(chǔ)燃燒：可燃物與氧化劑作用發(fā)生的放熱反應(yīng)，通常伴有火焰、發(fā)光和（或）發(fā)煙的現(xiàn)象。本質(zhì)：一種氧化還原反應(yīng)，但其放熱、發(fā)光、發(fā)煙、伴有火焰等基本特征表明它不同于一般的氧化還原反應(yīng)。也有人認(rèn)為游離基的連鎖反應(yīng)是燃燒反應(yīng)的實質(zhì)，光和熱是燃燒過程中的物理現(xiàn)象。爆炸：與燃燒沒有本質(zhì)差別，是燃燒的常見表現(xiàn)形式。燃燒的必要條件1、可燃物（還原劑）：凡能與氧或其它氧化劑起燃燒反應(yīng)的物質(zhì)。2、助燃物（氧化劑）：凡與可燃物結(jié)合能導(dǎo)致和支持燃燒的物質(zhì)。3、點火源：凡能引起物質(zhì)燃燒的點燃能源，統(tǒng)稱為點火源。燃燒的充分條件1.一定的可燃物濃度2.一定的助燃物濃度3.一定的引燃能量相互作用燃燒持續(xù)的要素1.外加熱（著火源）或者反應(yīng)釋放足夠能量維持燃燒2.可燃物質(zhì)3.氧或助燃劑4.合理配比5.混合作用火災(zāi)：在時間和（或）空間上失去控制的燃燒所造成的災(zāi)害?；馂?zāi)預(yù)防：1、控制可燃物2、隔絕空氣3、消除點火源火災(zāi)撲救：1、隔離法2、窒息法3、冷卻法4、抑制法dndc(oJdndc(oJ= mol/miDs'V-dtdtdc dc dc①二一'①二—dcB ①二EaA+bB-eEaA+bB-eE+fF%=%=生=*=w系統(tǒng)反應(yīng)速率（S）代表反應(yīng)系統(tǒng)的化學(xué)反應(yīng)速率，其數(shù)值是唯一的。abef質(zhì)量作用定律：等溫條件下，任何瞬間反應(yīng)速度與該瞬間各反應(yīng)物的濃度的某次幕成正比。在基元反應(yīng)中，各反應(yīng)物濃度的幕次等于該反應(yīng)物的化學(xué)計量系數(shù)。aA+bBfeE+f反應(yīng)速度方程為：V=KCKbABK為反應(yīng)速度常數(shù)，其值等于反應(yīng)物為單位濃度時的反應(yīng)速率。（a+b）稱為反應(yīng)級數(shù)。注意：質(zhì)量作用定律只適于基元反應(yīng)，對于非基元反應(yīng)，只有分解為若干個基元反應(yīng)時，才能逐個運用質(zhì)量作用定律。.反應(yīng)溫度對化學(xué)反應(yīng)速度影響很大，通常是反應(yīng)速度隨著溫度的升高而加快。.范德霍夫近似規(guī)則：對于一般反應(yīng)，如果初始濃度相等溫度每升高10℃,反應(yīng)速度大約加快2?4倍。.溫度對反應(yīng)速度的影響，集中反映在反應(yīng)速度常數(shù)K上。阿累尼烏斯定律K=K.exp（—且）取對數(shù)可得坨長=—TTE—+】gK0TOC\o"1-5"\h\z0rt 2.3U3RT 0Ink或Igk對1/T作圖，可得到一條直線，根據(jù)其斜率可以求出E,由其截距可求K0E根據(jù)質(zhì)量作用定律和阿累尼烏斯定律可得基元反應(yīng)速度方程V=AB=0ABexp（—RT）E、 ， E燃燒反應(yīng)速度方程：V=KC：xCyexp（—l） V=Kp2ffexp（ ）s 0sFox RT s 0s8Fox RT

有用結(jié)論：1.燃燒物和氧氣濃度越低，燃燒速度越慢；2.火災(zāi)現(xiàn)場溫度越低，燃燒速度越慢；3.可燃物活化能越小，燃燒速度越快。根據(jù)質(zhì)量作用定律和阿累尼烏斯定律，分析火場溫度、燃燒物濃度和反應(yīng)活化能如何影響燃燒反應(yīng)的速度？燃燒時空氣需要量計算:一、固體和液體可燃物的理論空氣需要量，以質(zhì)量計算，通常以kg為單位.二、氣體可燃物的理論燃燒空氣需要量，以體積計算，通常以m3為單位。空氣量V=氧氣量固體和液體可燃物的理論空氣需要量：組成C%+H%+O%+N%+S%+A%+W%=100%1kg固體、S+OS+O=SO2 232321 1(kg/kg)1八1八C+O=CO1232C+O=CO1232TOC\o"1-5"\h\z42 2 2\o"CurrentDocument"1 88G =(—C+8H+S—O)x10-2\o"CurrentDocument"0,o2 '31kg固體、液體可燃物完全燃燒需要的氧氣體積G一一8c 八 八V0,O2-ttotx22.4=0.7x(-C+8H+S-O)x10-2(m3V0,O232 31kg固體、液體可燃物完全燃燒需要的空氣質(zhì)量G_? 1 8G= 0，o2=-1—廣c+8H+S-O)x10-20，air 0.23于 0.232 3=(11.49C+34.48H+4.31S-4.31O)x10-2(kg/kg)1kg固體、液體可燃物完全燃燒需要的空氣體積V 0.7 8一 八 ,V =-02==一x(—C+8H+S-O)x10-2(m3/kg)0，air 0.210.21 3例1—1：試求4Kg木材燃燒所需要的理論空氣量。木材組成：C?43%、H?7%、O?41%、W?6%、A?1%。V.=（8.89x43+26.67x7-3.33x41）x10-2x4=17.30（m3）理論的含義（1）標(biāo)況下理想氣體（2）完全燃燒（3）化學(xué)計量比氣體可燃物理論燃燒的空氣需要量：組成CO%+H%+HS%+zCH%+CO%+O%+N%+HO%=100%22 nm 22221m3氣體可燃物完全燃燒需要的氧氣體積1CO+-1CO+-O=CO22 21三 三H+-O=HO\o"CurrentDocument"2 2 2 23HS+-O=HO+SO222 2 2m=nCO+—HO222V=0,02V=0,021 1 3 「CO+-H+-HS+Z2 2222n+-CH-0x10-2(m3/m3)1m3氣體可燃物完全燃燒需要的空氣體積vV=o,o2CnHm-O2XCnHm-O2X10-2=4.76X—CO20V0.=(8.89C+26.67H+3.33S—3.33O)x10-2(m3/kg)理論的含義⑴完全燃燒（2）化學(xué)計量比例題1-2：試求5m3焦?fàn)t煤氣燃燒所需要的理論空氣量。煤氣組成：CO?6.8%、H2?57%、CH4?22.5%、C2H4?3.7%、CO2?2.3%、N2?4.7%、H2O?3%TOC\o"1-5"\h\z「 ，m 4 4* (n+—)CH =(1+ -)x22.5+(2 +-)x3.7 =56.14nm 4 4,1, 1-- 一V =4.76x(—x6.8+-x57+56.1)x10-2x5=20.94(m3)0,air 2 2實際空氣需要量1、空氣消耗系數(shù):表達式：匕實際空氣需要量1、空氣消耗系數(shù):表達式：匕a,air完全燃燒時，實際空氣量與理論空氣量的比值。-V0，air對氣體可燃物：a=1.02?1.2,對液體可燃物:a=1.1?1.3對固體可燃物：2、超量空氣：表達式：Va對固體可燃物：2、超量空氣：表達式：Va,air完全燃燒所耗實際空氣量與理論空氣量之差?！猇0,air非標(biāo)準(zhǔn)狀況下的計算：液體固體：適用。氣體：根據(jù)題意，注意原始狀態(tài)和最終狀態(tài)PT非標(biāo)況轉(zhuǎn)換pTm-a-V0,air21燃燒產(chǎn)物：燃燒而形成的氣體、液體和固體物質(zhì)。完全燃燒產(chǎn)物：不能再繼續(xù)燃燒的產(chǎn)物。不完全燃燒產(chǎn)物：能繼續(xù)燃燒的產(chǎn)物。煙：由燃燒或熱解作用所產(chǎn)生的懸浮于大氣中可見的固體和（或）液體微粒。煙碳粒子生成的影響因素：a.氧氣供給情況:b.可燃物分子中碳?xì)浔戎担琧.可燃物分子結(jié)構(gòu)燃燒產(chǎn)物的危害性1、燃燒產(chǎn)物的毒害性a缺氧窒息作用b毒性、刺激性及腐蝕作用c高溫氣體的熱損傷作用2、煙氣的減光性3、煙氣的爆炸性4、煙氣的恐怖性毒性機理：由于它能從血液的氧血紅素里取代氧與血紅素結(jié)合生產(chǎn)羰基化合物，使血液失去輸氧功能。燃燒產(chǎn)物的計算（一）完全燃燒產(chǎn)物量的計算.1、固體和液體可燃物理論燃燒產(chǎn)物量成分C%+H%+N%+S%+O%+A%+W%=100%224C 22.4S ,22.4H22.4W、，、V =——x (m3/kg) V=x (m3/kg) V=(x+x )(m3/kg)TOC\o"1-5"\h\zV0,CO2 12 100( kg) 0,SO2 32 100 0,H2 '2 100 18 10022.4N ,V=——x——+0.79V (m3/kg)0,N2 28 100 0,air °總產(chǎn)物量:

%尸二匕02+%尸二匕02+%so/%HJ%N2二(C+s+H+W+N)X*123221828 10079100 0,air(m3/kg)V二(8.89C+32.26H+3.33S+0.8N+1.24W—2.630)x10-2(m3/kg)氣體可燃物理論燃燒產(chǎn)物量nCH)x10-2(m3/m3)成分CO%+H%+zcH%+HS%+CO%+o%+NnCH)x10-2(m3/m3)各燃燒產(chǎn)物量V0,CO2—(C0+C02+'V—HSX10-2(m3/m3) V=(H+H0+HS+zm-cH)X10-2(m3/m3)0,so2 2 0，H20 2 2 2 2nmV0N=N2X10-2+0.79x%.(m3/m3)V0,「V0,C02+V0,S02+V0,H20+V2總產(chǎn)物量「m總產(chǎn)物量=C0+C0+H+2HS+H0+N+Z(n+—)CH2 2 2 2 2 2nmx10-2+0.79V0.(m3/m3)113VC0+113VC0+-H+-HS+Z2 2222x10-2(m3/m3)V0,P=[Z(4.76n+1.44—)CH+2,88C0+2.88H+V0,Pnm 2+C0+H0+N-3.760] X10-2(—3/—3)22 2實際產(chǎn)物量(1)固體和液體可燃物實際產(chǎn)物量V=V+(a-1)XV(m3/kg)0,P0,0,P—(8.89C+26.67—(8.89C+26.67H+3.33S-3.330)x10-2(m3/kg)0,air“ 22.4NV= x +aa,n2 28 10079X 100xV(m3/kg)0,air%。=(a-1)x0.21XV.(m3/kg)(2)氣體可燃物實際產(chǎn)物量(3)V=V(3)V=V+(a-1)xV0,p0,air(—3/—3)0匕.0匕.=4.76x113vC0+-H+-HS+Z2 2222x10-2(m3/m3)+ax0.79xV0.+ax0.79xV0.(m3/m3)=(a-1)x0.21xV.(m3/m3)燃燒產(chǎn)物的百分組成計算Y=^0^C0^x100YC02 V1P N2VX100Va,pYS02V-00X100YVa,pV-00^X100Va,p燃燒產(chǎn)物的密度計算1、固體、液體可燃物燃燒產(chǎn)物密度（1）通過燃燒產(chǎn)物中各組分百分組成計算mm+m+m +m+m一丁一2 2V2 2 2產(chǎn) 產(chǎn)(kg/m3)二4*2+Mt2+叱2。+叫(kg/m3)22.4x100（2）通過反應(yīng)物的質(zhì)量計算”二（1-A%）+".匕一（/m3）TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"V V產(chǎn) 5p2、氣體可燃物燃燒產(chǎn)物密度（1）通過燃燒產(chǎn)物中各組分百分組成計算mm+m+m+m+mp=^產(chǎn)=~^O so2 H2o N o2產(chǎn) 產(chǎn)(kg/m3)=嗎。2+叱。2+%2。+叫(kg/m3)22.4x100（3）通過反應(yīng)物的質(zhì)量計算m+m+m+m+m+m+m+51.293V2 2 2v2 2產(chǎn)例1-3：試求4kg木材燃燒的產(chǎn)物量、產(chǎn)物的百分組成及產(chǎn)物的密度。已知空氣消耗系數(shù)a為1.5,木材的組成見例1—1。木材組成：C?43%、H?7%、O?41、W?6%、A?1%N~2%。燃燒熱：可燃物和助燃物作用生成穩(wěn)定產(chǎn)物時的化學(xué)反應(yīng)熱。標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱：在101325Pa和指定溫度（一般為25℃,即298K）下，1mol某物質(zhì)被完全氧化時的恒壓反應(yīng)熱，稱為該物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱。單位kJ.mol-1，符號△H0c,m熱容：在沒有相變化和化學(xué)變化的條件下，一定量物質(zhì)，溫度每升高1oC所需要的熱量，常用單位kJ/kmol,K或KJ/m3,Kc=dQ或dQCP單位：kJ/m3.CP單位：kJ/m3.KQ=V」%CdT

pTp

’1C單位：kJ/lcmol-K熱容與熱量的關(guān)系：Q=n」TCdTC單位：kJ/kmolC單位：kJ/kmol-KQ=n?C(T—T)

P P2 1_ 』T2CdTC=lP—平均熱容：P（T2—4） 平均熱容與熱量的關(guān)系：C單位：kJ/m3-KP Q=V-C（T—T）P P2 1蓋斯定律：在整個化學(xué)反應(yīng)過程中保持恒壓或恒容且系統(tǒng)沒有做任何非體積功時，化學(xué)反應(yīng)熱只決于反應(yīng)的開始和最終狀態(tài)，與反應(yīng)過程的具體途徑無關(guān)。根據(jù)蓋斯定律，任一反應(yīng)的恒壓反應(yīng)熱等于產(chǎn)物生成熱之和減去反應(yīng)物生成熱之和。(1)某種物質(zhì)的反應(yīng)熱可如下計算：Q=△"=(ZVAH0)—一(ZVAH0)P i f.m.i產(chǎn)物 if.m.i反應(yīng)物Vi表示i組分反應(yīng)式中的系數(shù)氣態(tài)混合物的燃燒熱，可用下式粗略計算AH=ZV-AHc,m i c.m.iV\表示I組分的體枳白分比，后部分為i組分的燃燒熱燃燒熱的計算復(fù)雜結(jié)構(gòu)的可燃物(如石油、煤炭)的熱值熱值：單位質(zhì)量或單位體積的可燃物完全燃燒所放出的熱量，用Q表示。熱值是燃燒熱的另一種表現(xiàn)形式，分為質(zhì)量熱值和體積熱值。對固體、液體可燃物Qm=心產(chǎn)(KJ/kg)對氣體可燃物：Q「"(KJ/m3)高熱值：可燃物中的水和氫燃燒生成的水以液態(tài)存在時的熱值，用QH表示。低熱值：可燃物中的水和氫燃燒生成的水以氣態(tài)存在時的熱值，用QL表示。復(fù)雜結(jié)構(gòu)的可燃物(如石油、煤炭)的熱值門捷列夫經(jīng)驗公式：Q方4.18xklxC+300xH-26義(O-S)](kJ/kg)QL=QH-6x(9H+W)x4.18(KJ/kg)C、H、S、W分別為碳、氫、硫和水的重量,O為氧和氮的總重量百分含量。燃燒溫度的計算 理論依據(jù)：能量守恒第二章燃燒的物理基礎(chǔ)熱傳導(dǎo)/導(dǎo)熱定義：相互接觸而溫度不同的物體或物體中溫度不同的各個部分之間，當(dāng)不存在宏觀的相對位移時，由微觀粒子的熱運動引起的能量從高溫部分傳向低溫部分的現(xiàn)象。傅里葉定律：在不均勻溫度場中，由于導(dǎo)熱形成的某點的熱流密度正比于該時刻同一地點的溫度梯度，方向相反。 打 學(xué)x熱通量，又稱為熱流密度；聯(lián)〃二醉〃=-K (W/m2)cond x dx在單位時間，經(jīng)單位面積傳遞的熱量。不同物質(zhì)導(dǎo)熱系數(shù)K不同，同種物質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)隨材料的結(jié)構(gòu)、密度、溫度、濕度等因素而變化溫度場：某一時刻，某一空間一切點溫度的總計。均勻溫度場：不隨地點變化的溫度場。穩(wěn)定溫度場：不隨時間變化的溫度場。熱對流：定義：流體中溫度不同的各個部分之間有相對的宏觀運動，把熱量從一處帶到另一處的現(xiàn)象。對流換熱：工程上，常把具有相對位移的流體與所接觸的固體壁面之間的熱傳遞過程。牛頓冷卻定律q'conv=hAT (W/m2) 叁o單位時間內(nèi)，單位壁面積上的對流換熱量流動狀態(tài)由當(dāng)?shù)乩字Z數(shù)ReX大小決定。r 汁-N為動力黏度系數(shù)Ke—gx〃當(dāng)Re<2x105時，流動為層流狀態(tài)； Re_Pu/ 當(dāng)Re<230(時，流動為層流狀態(tài)；當(dāng)2xl05<Re<3x106時，流動為過渡狀態(tài)。 從管內(nèi)流動當(dāng)2300<Rex<1S時，流動為過渡狀態(tài)。當(dāng)Re>3x106時，流動為紊流狀態(tài)； ，L當(dāng)Re>1S時，流動為紊流狀態(tài)；熱輻射定義：物體轉(zhuǎn)化本身的熱能向外發(fā)射輻射能的現(xiàn)象。x凡溫度高于0K物體都有向外發(fā)射輻射粒子的能力;

輻射力：單位時間，物體單位表面積向周圍半球空間發(fā)射的所有波長范圍內(nèi)的總輻射能。用E表示，單位W/m2輻射力受物質(zhì)種類和溫度的影響。在相同溫度下，所有物體中輻射力最大的物體稱為黑體。斯蒂芬―玻爾茲曼定律仁=Eb=a4(W/m2)Eb:黑體輻射力角系數(shù)：表示離開表面的輻射能中直接落到另一表面上的百分?jǐn)?shù)。顯光火焰：擴散火焰，發(fā)煙量較大，特征是黃光；穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱：物體內(nèi)的溫度分布不隨時間而變化的導(dǎo)熱過程。非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱：物體內(nèi)的溫度分布隨時間而變化的導(dǎo)熱過程。導(dǎo)熱微分方程理論基礎(chǔ)：能量守恒定律+傅里葉定律a熱擴散率/導(dǎo)溫系數(shù)，m2/s。導(dǎo)熱微分方程k(a導(dǎo)熱微分方程k(ar2T2T)曲“江

+ + 1+Q”=cp(ax2ay2azi) 尸at,(aitaitait)/'1at—+—+—+-^= (axiay2aziJkaatd2T1dL_跳八(a2T-ara2r-)Q^~ aT +，+〃=0無限大平板 (ax2+ay2+az2J，=aat 無限長圓柱體 dx2xdxKd2T+2dL_+曲=0球體dx2xdxKd2TBdT_Q^l八三種典型一維情況的穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱微分方程通式dx2+Xdx+K=°8=0,對無限長平板；8=1,對無限長圓柱體；8=2,對球體；8=3.28,對正方體。費克擴散定律：在單位時間內(nèi)、單位面積上流體A擴散造成的物質(zhì)流與A在流體B中的濃度梯度成正比。擴散：物質(zhì)由高濃度低濃度方向轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象。斯蒂芬流定義：在相分界面處，由于擴散作用和物理或化學(xué)過程的作用而產(chǎn)生的、垂直于相分界面的一總體物質(zhì)流。斯蒂芬流(即水的蒸發(fā)流)等于擴散物質(zhì)流加上混合氣總體運動時所攜帶的水汽物質(zhì)流。斯蒂芬流必要條件：1.在相分界面處既有擴散現(xiàn)象存在;2.又有物理或化學(xué)過程存在；燃燒引起的浮力運動1.熱煙氣首先將充滿房間的頂部；2.周圍的冷空氣流向燃燒區(qū)進行補充；3.流入的空氣被加熱使體積膨脹，比重減少而上升。煙囪效應(yīng)：在垂直的圍護物中，由于氣體對流，促使煙塵和熱氣流向上流動的效應(yīng)。影響因素：“P=(P2—P1)gH1.管道越高，煙囪效應(yīng)越顯著。2.管道內(nèi)外溫差越大，管道內(nèi)外氣體密度相差越大，煙囪效應(yīng)越顯著。第二章著火與滅火理論分析著火：可燃體系因某種原因引起自動升溫反應(yīng)自動加速，最后出現(xiàn)火焰的過程。著火方式1.自燃：可燃物在沒有外部火花、火焰等火源的作用下，因受熱或自身發(fā)熱并蓄熱所產(chǎn)生的自然燃燒。2.引燃：可燃物局部受到火花、熾熱體等高溫?zé)嵩吹膹娏壹訜岫?、燃燒，然后燃燒傳播到整個可燃物中。簡言之：火焰的局部引發(fā)及其相繼的傳播。自燃：熱自燃：可燃物因被預(yù)先均勻加熱而產(chǎn)生的自燃，整體溫度T/,達某一溫度著火。化學(xué)自燃：可燃物在常溫下因自身的化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的熱量造成的自燃。引燃：可燃物局部受到火花、熾熱體等高溫?zé)嵩吹膹娏壹訜岫?、燃燒，然后燃燒傳播到整個可燃物中。簡言之：火焰的局部引發(fā)及其相繼的傳播。自然和引燃的區(qū)別：整體/局部加熱（1）系統(tǒng)達到著火條件并不意味著已經(jīng)著火，而只是系統(tǒng)已具備了著火的條件。（2）著火這一現(xiàn)象是就系統(tǒng)的初態(tài)而言的，它的臨界性質(zhì)不能錯誤地解釋為化學(xué)反應(yīng)速度隨溫度的變化有突躍的性質(zhì)。（3）著火條件不是一個簡單的初溫條件，而是化學(xué)動力學(xué)參數(shù)和流體力學(xué)參數(shù)的綜合體現(xiàn)。對一定種類可燃預(yù)混氣而言，其著火條件可由下列函數(shù)關(guān)系表示：f（T0,h,P,d,U8）=0謝苗諾夫Semenov自燃理論：熱自然理論的基本出發(fā)點：體系能否著火取決于放熱因素與體系向環(huán)境散熱因素的相對大小。如果反應(yīng)放熱占優(yōu)勢，系統(tǒng)就會出現(xiàn)熱量積累，溫度升高，反應(yīng)加速，出現(xiàn)自燃。反之不能自燃。放熱速率qg=f（T,P）散熱速率ql=f（T0,H）放熱速率散熱速率Sh(T-T0)AH決定曲線位置關(guān)系的因素并穩(wěn)定點,放熱速率散熱速率Sh(T-T0)AH決定曲線位置關(guān)系的因素并穩(wěn)定點,但是熱力學(xué)非自發(fā)狀態(tài)。臨界點，標(biāo)志著體系處于由維持低溫、穩(wěn)定氧化反應(yīng)狀態(tài)到不能維持這種狀態(tài)（即到加速反應(yīng)狀態(tài)）的過渡狀態(tài)，體現(xiàn)了體系熱自燃著火條件.（由現(xiàn)火焰的最低臨界溫度?為該條件下的自燃點"穩(wěn)定點,體系只能穩(wěn)定在交點處作低溫、緩慢的氧化反應(yīng)，反應(yīng)無法加速，體系不能著火；a點是穩(wěn)定點，是化學(xué)反應(yīng)速度很小的緩慢氧化態(tài)。b點是不穩(wěn)定點，b點是達不到的。著火的臨界條件：放、散熱曲線相切于C點Tc近似取作自燃點,T02為臨界環(huán)境溫度，即Ta,cr相交:不能自燃；相切：發(fā)生自燃的臨界條件；相離：放熱〉散熱，熱量積累溫度升高，一定能自燃。自燃重要的準(zhǔn)則：壁溫T02是個臨界值，超過這個溫度，反應(yīng)就會不斷加速直至著火，該溫度稱為臨界環(huán)境溫度，用Ta,cr表示。斜率h02是個臨界值，超過這個對流換熱系數(shù)，反應(yīng)就會不斷加速直至著火，該斜率稱為臨界對流換熱系數(shù)，用ha,cr表示。

反應(yīng)壓力P02是個臨界值，體系超過這個壓力，反應(yīng)就會不斷加速直至著火，該壓力稱為臨界反應(yīng)壓力，用Pa,cr表示放熱速率的影響因素：1、發(fā)熱量:放熱量越大，越容易自燃；放熱量越小，越不容易自燃。2、溫度:溫度升高，化學(xué)反應(yīng)速度提高，放熱量增大，易發(fā)生自燃。3、催化物質(zhì):催化物降低反應(yīng)活化能，加快反應(yīng)速度。4、比表面積：在散熱條件相同的情況下，比表面積越大，越容易自燃。5、新舊程度：不同的物質(zhì)有不同的影響6、壓力：壓力越大，反應(yīng)物密度越大，單位體積產(chǎn)生的熱量越多，易發(fā)生自燃。散熱速率的影響因素1、導(dǎo)熱作用：導(dǎo)熱系數(shù)越小，越易蓄熱，易自燃；2、對流換熱作用：對流換熱作用差的，容易自燃。如：通風(fēng)不良角落處的浸油紗團或棉布;3、堆積方式：大量堆積的粉末或疊加的薄片物體，其中心部位近似絕熱狀態(tài)。如：桐油布雨傘、雨衣。表面積/體積比，此比值越大，散熱能力越強，自燃點越高。熱自燃理論中的著火感應(yīng)期直觀定義：可燃體系由開始發(fā)生化學(xué)反應(yīng)到著火燃燒的一段時間。熱著火理論中的定義：可燃體系在已滿足熱著火條件的情況下，由初始狀態(tài)到溫度開始驟然上升瞬間所需要的時間。著火感應(yīng)期的存在原因：可燃體系在著火前由低溫化學(xué)反應(yīng)到高溫燃燒反應(yīng)，需要有個熱量逐漸積累、溫度逐漸上升過程，反應(yīng)才能自動加速，而這個過程是需要時間的。謝苗諾夫自燃理論濃度F限L 匕限U 濃度下限濃度F限L 匕限U 濃度下限L 上限位臨界溫度隨濃度變化曲線 臨界壓力隨濃度變化曲線結(jié)論（1）濃度極限：在壓力或溫度保持不變條件下，可燃物存在著火濃度下限和上限，如果體系中可燃物的濃度太大或太小，不管溫度或壓力多高，體系都不會著火。（2）溫度極限：在壓力或濃度保持不變的條件下，體系溫度低于某一臨界值，體系不會著火；溫度再低于一更小的臨界值，不論壓力或濃度多大，體系都不會著火。（3）壓力極限：在溫度或濃度保持不變的條件下，體系壓力低于某一臨界值，體系不會著火；壓力再低于一更小的臨界值，不論溫度或濃度多大，體系都不會著火弗蘭克-卡門涅茨基自燃理論簡化假設(shè)（1）反應(yīng)速率由阿氏方程描述（2）著火前，反應(yīng)物濃度不變（3）邊界溫度與環(huán)境溫度相等（4）熱力學(xué)參數(shù)不隨溫度變化（a）謝苗諾夫模型（a）謝苗諾夫模型Bi小的體系Cb）F-K模型BD10的體系自熱體系溫度分布示意圖謝氏理論：自熱體系能否著火取決于其放熱因素和散熱因素的相互關(guān)系F-K理論：自熱體系能否著火，取決于體系能否得到穩(wěn)態(tài)的溫度分布無限大平板 Scr=0.88無限長圓柱體Scr=2.00TOC\o"1-5"\h\z球體 Scr= 3.32立方體 Scr= 2.52八角塊 Scr= 2.62S大于Scr無解著火遇水自燃反應(yīng)的共同特點：（1）放出可燃?xì)怏w；（2）釋放大量熱量。活潑金屬、金屬氫化物、硼烷、金屬磷化物、金屬碳化物、金屬粉末、保險粉。消防安全要求：（1）儲運中防止包裝破損，防止吸水、吸潮（2）防止與酸接觸（3）著火后，嚴(yán)禁用水撲救，特別是金屬粉末，易引發(fā)粉塵爆炸。在空氣中能自燃的物質(zhì)：黃磷、烷基鋁、硝化纖維素、煤、植物、涂油物的自燃：（1）在一定條件下，它們都與氧發(fā)生緩慢氧化反應(yīng)，同時放（2）自燃是一個緩慢過程（3）在儲存過程中散熱條件不好。煤自燃原因（1）吸附作用（2）黃鐵礦的氧化作用（3）泥煤中微生物作用（4）通風(fēng)不好，熱量蓄積植物自燃：1、原因：（1）在一定濕度條件下，微生物繁殖產(chǎn)生熱量，溫度升高（2）升溫進一步促進植物中的纖維素發(fā)生緩慢氧化，達到自燃。條件：1）有一定濕度；（2）堆積在一起，集熱不散。3、預(yù)防措施：控制水分，定期測溫，注意通風(fēng)，嚴(yán)防雨水。鏈鎖反應(yīng)著火理論鏈鎖反應(yīng)：由一個單獨分子變化而引起一連串分子變化的化學(xué)反應(yīng)。自由基：在鏈鎖反應(yīng)體系中存在的一種活性中間物，是鏈鎖反應(yīng)的載體。鏈引發(fā)：借助于光照、加熱等方法使反應(yīng)物分子斷裂產(chǎn)生自由基的過程。鏈傳遞：自由基作用于反應(yīng)物分子時，產(chǎn)生新的自由基和產(chǎn)物，使反應(yīng)一個傳一個不斷進行下去。鏈終止：自由基銷毀使鏈鎖反應(yīng)不再進行的過程。氣相銷毀、固相銷毀氣相銷毀：自由基與自由基、惰性分子等作用時形成穩(wěn)定分子的過程。固相銷毀：自由基碰到固體壁面將能量傳遞給壁面的過程。鏈鎖反應(yīng)分類：直鏈反應(yīng)：在鏈傳遞過程中，自由基的數(shù)目保持不變的鏈鎖反應(yīng)支鏈反應(yīng)在鏈傳遞過程中，一個自由基在生成產(chǎn)物的同時，產(chǎn)生兩個或兩個以上自由基的鏈鎖反應(yīng)。鏈鎖反應(yīng)理論的基本出發(fā)點:鏈鎖反應(yīng)體系著火與否取決于該體系自由基的生成速度和銷毀速度之間的關(guān)系。（三）分析著火條件4鏈鎖反應(yīng)理論的基本出發(fā)點:鏈鎖反應(yīng)體系著火與否取決于該體系自由基的生成速度和銷毀速度之間的關(guān)系。（三）分析著火條件4、W1、甲A0反應(yīng)速度指數(shù)增加，著火=0反應(yīng)速度線形增加*臨界狀態(tài)3、隼<0反應(yīng)速度趨于定值W。，不著火。=0是臨界條件此時對應(yīng)的溫度為自燃溫度，在此溫度以上，只要鏈引發(fā)發(fā)生，系統(tǒng)就會自發(fā)著火。氫一氧化學(xué)計量混合物的爆炸三個極限的原因：（1）下限的存在原因：體系壓力太低，使自由基固相銷毀占主導(dǎo)作用的結(jié)果；（2）上限的存在原因：體系壓力較高，使自由基氣相銷毀占主導(dǎo)作用的結(jié)果;（3）第三極限的存在原因：出現(xiàn)新鏈鎖反應(yīng)，使自由基增長速度增大。強迫著火：強迫著火的特征1.強迫著火包括可燃物局部形成初始火焰中心，以及火焰向未燃區(qū)域傳播兩個階段。2.強迫著火的點火源溫度要遠(yuǎn)高于自燃溫度。3.點燃過程比自燃復(fù)雜很多。電火花引燃可燃混氣的機理和條件1、最小引燃能：能在給定的可燃混氣中引起著火的最小火花能量。即引燃可燃混氣所需要的最小電極放電能量。2、電極熄火距離：無論多大的火花能量都不能使混氣引燃，這個不能引燃混氣的電極間的最大距離稱為電極熄火距離。3、最小引燃能與電極間距的關(guān)系 （Emin）min=Kdq2影響電火花引燃的主要因素（1）熱容越大，Emin越大，混氣不易燃燒。⑵導(dǎo)熱系數(shù)k越大，Emin越大，混氣不易引燃。⑶燃燒熱AHc大，Emin小，混氣易引燃。⑷混氣壓力P大，密度P8大，Emin小，混氣易引燃。⑸混氣初溫T8高，Emin小，混氣易引燃。⑹混氣活化能E大，Emin越大，混氣不易引燃。滅火分析熱理論中的滅火措施（1）降低系統(tǒng)的氧氣或可燃?xì)獾臐舛?；?）降低系統(tǒng)的環(huán)境溫度；（3）改善系統(tǒng)的散熱條件，使系統(tǒng)的熱量更容易散發(fā)出去；（4）重要結(jié)論：對滅火來講，降低氧氣或可燃?xì)獾臐舛鹊淖饔么笥诮档铜h(huán)境溫度；相反對防止著火來講，降低環(huán)境溫度的作用大于降低氧氣或可燃?xì)鉂舛鹊淖饔?。鏈鎖反應(yīng)理論的滅火分析1、鏈鎖反應(yīng)理論中滅火的關(guān)鍵：要使已著火的系統(tǒng)滅火，關(guān)鍵在于使系統(tǒng)中自由基的增長速度小于其銷毀速度。2、鏈鎖反應(yīng)理論中的滅火措施：（1）降低環(huán)境溫度，以減慢自由基的增長速度；（2）增加自由基在固相器壁的銷毀速度；（3）增加自由基在氣相中的銷毀速度。綜合熱理論和鏈鎖反應(yīng)理論滅火基本措施如下：（1）降低著火系統(tǒng)溫度；（2）斷絕可燃物；（4）稀釋空氣中的氧氣濃度；（4）抑制著火區(qū)內(nèi)的鏈鎖反應(yīng)。A類火災(zāi)指普通可燃物如木材、布、紙、橡膠及各種塑料燃燒而形成的火災(zāi)；B類火災(zāi)系液體，如原油、汽油、煤油、酒精等燃燒引起的火災(zāi)；C類火災(zāi)是可燃?xì)怏w如氫氣，甲烷，乙快燃燒引起的火災(zāi)；D類火災(zāi)是可燃金屬如鎂、鋁、鈦、鋯、鈉和鉀等燃燒引起的火災(zāi)。第四章可燃?xì)怏w的燃燒爆轟區(qū)特點：（1）燃燒后氣體的壓力增大（2）燃燒后氣體的密度增大（3）燃燒波以超音速傳播爆基主要依受沖擊波t激波） 正常火始傳播：主要依工導(dǎo)熱作的高壓，便一燃?xì)馐艿浇袤鳠?里將大珞中產(chǎn)生的熱量傳遞鰭未壓螭的?用而升溫聲火,就而使 燃?xì)?，使之升溫并者火，從而使燃燒波在未幡區(qū)中傳播的現(xiàn)象. 燃燒液在未燃?xì)庵袀鞑サ默F(xiàn)象.層流預(yù)混氣中正?；鹧?zhèn)鞑ニ俣然鹧媲把兀憾x：火焰在預(yù)混氣中傳播時，區(qū)分已燃區(qū)和未燃區(qū)的一層薄薄的化學(xué)反應(yīng)發(fā)光區(qū)。火焰前沿特點：1、火焰前沿可分為：預(yù)熱區(qū)和化學(xué)反應(yīng)區(qū)；2、火焰前沿存在強烈的導(dǎo)熱和物質(zhì)擴散。二、修理化學(xué)#救對阻流火電傳用正度的影響（―）可燃亂易空亂出崔的物響《二）可荒尢分于怙拘的H響（^）由也壓內(nèi)的蠡響（n）切的漂度照u響?五）火蠟季度的靜的yj格性氣體的盛響《七）粕，柱磨的毒響火焰?zhèn)鞑ニ俣龋菏腔鹧嫜鼗鹧婷娲怪狈矫娴倪\動速度，用Sl表示。爆炸極限定義：可燃?xì)怏w、蒸氣或粉塵與空氣組成的混合物遇火源能發(fā)生爆炸的濃度極限（體積百分?jǐn)?shù)）。爆炸極限的影響因素：（一）火源能量的影響，火源能量越大,爆炸極限越寬，危險性越大（二）初始壓力的影響，初始壓力越大,爆炸極限越寬，危險性越大（三）初溫的影響，初始溫度越高，爆炸極限越寬，危險性越大（四）惰性氣體的影響，惰氣含量越高，爆炸極限越窄，危險性越小分解爆炸（一）分解爆炸條件1、一定是放熱反應(yīng)2、存在火源或熱源3、系統(tǒng)初始壓力大于分解爆炸臨界壓力。由于分解爆炸不需要氧氣，爆炸上限100%，壓力越大越容易分解爆炸。爆轟的發(fā)生：激波：弱壓縮波在傳播過程中疊加形成的、使介質(zhì)狀態(tài)參數(shù)突躍變化的強壓縮波。爆轟的產(chǎn)生過程：1、形成“燃?xì)饣钊保?、產(chǎn)生系列壓縮波；3、形成激波；4、正常火焰?zhèn)鞑ヅc激波合二為一，產(chǎn)生爆轟。爆轟形成條件：（一）初始正?；鹧?zhèn)鞑ツ苄纬蓧嚎s擾動；（二）管道足夠長或容器空間足夠大；三）可燃?xì)鉂舛忍幱诒Z極限濃度范圍內(nèi)；（四）管道直徑大于爆轟臨界直徑。爆轟臨界直徑：管道中的可燃混氣能形成爆轟的管道的最小直徑。爆轟前期距離：管道中的可燃混氣從開始燃燒到發(fā)生爆轟之間的距離。爆轟波破壞特點：（一）爆轟波波速快，可能使常用的防爆泄壓裝置失效；（二）爆轟波波壓大，碰到器壁時會產(chǎn)生反射增壓現(xiàn)象；（三）爆轟波對生物具有殺傷作用；（四）爆轟波體現(xiàn)為動壓沖擊作用。預(yù)防和控制可燃?xì)怏w爆炸的基本原則：一、嚴(yán)格控制火源二、防止形成爆炸性混合氣體三、切斷爆炸傳播途徑（抑爆技術(shù)）四、防爆泄壓（卸壓技術(shù)）爆炸界限圖（考畫圖）湍流燃燒：空氣和可燃?xì)獾牧鲃映释牧鳡顟B(tài)的燃燒。湍流燃燒特點：比層流火焰短、火焰增厚發(fā)光區(qū)模糊、有明顯噪聲湍流燃燒特點成因：1、湍流使火焰彎曲，增大了燃燒面積；2、湍流加劇了熱和自由基的傳遞速度，使單位面積上的燃燒速度加快；3、湍流使已燃?xì)?、未燃?xì)饣旌蠒r間縮短。層流擴散火焰高度：與容積容量成正比，即與可燃?xì)獾牧魉俸蛧娮鞕M截面積成正比。湍流擴散火焰的高度：只與噴嘴橫截面積成正比，而與流速無關(guān)。蒸氣壓：在一定條件下，液體和其蒸氣處于平衡狀態(tài)時，蒸氣所具有的壓力，稱為飽和蒸氣壓（蒸氣壓）。2、蒸氣壓主要由液體的性質(zhì)（液體分子間的作用力）和溫度決定。3、分子間力：范德華力、氫鍵拉烏爾定律：在某一溫度下，稀溶液的蒸氣壓等于純?nèi)軇┑恼魵鈮撼艘匀軇┑哪柗謹(jǐn)?shù)。蒸發(fā)熱：在一定的溫度和壓力下，單位質(zhì)量液體完全蒸發(fā)所吸收的熱量。摩爾蒸發(fā)熱：在一定的溫度和壓力下，1摩爾液體完全蒸發(fā)所吸收的熱量。沸點：液體的飽和蒸氣壓與外界壓力相等時，液體所具有的溫度。閃燃與閃點1、閃燃：可燃液體遇火源后，在其表面上產(chǎn)生的一閃即滅的燃燒現(xiàn)象。是可燃液體著火的前奏或火險的警告。2、閃燃原因：在較低的溫度下，可燃液體的蒸發(fā)速度較慢時，當(dāng)其小于蒸氣燃燒時的消耗速度時，遇火源就只能維持瞬時燃燒。3、閃點：在規(guī)定的實驗條件下，可燃液體表面能產(chǎn)生閃燃的最低溫度?；旌弦后w閃點：（一）可燃液體與可燃液體混合后的閃點一般低于各組分閃點的算術(shù)平均值，并接近于含量大的組分的閃點。（二）可燃液體與不可燃液體混合后的閃點閃點隨不可燃液體含量的增加而升高，當(dāng)不可燃液體含量超過一定值后，混合液體不再發(fā)生閃燃。爆炸溫度極限：在其它條件不變的情況下，可燃液體形成對應(yīng)于其表面上蒸氣的爆炸濃度極限時的溫度范圍。爆炸溫度極限：（1）凡僅有爆炸溫度下限小于最高室溫的可燃液體（如酒精），其蒸氣與空氣的混合物遇火源時均能發(fā)生爆炸；（2）凡爆炸溫度下限大于最高室溫的可燃液體（如煤油），其蒸氣與空氣的混合物遇火源時均不能發(fā)生爆炸；（3）凡爆炸溫度上限小于最低室溫的可燃液體（如汽油），其飽和蒸氣與空氣的混合物遇火源時不發(fā)生爆炸；其非飽和蒸氣與空氣的混合物遇火源時有可能發(fā)生爆炸。爆炸溫度極限的影響因素：1、可燃液體的性質(zhì)，可燃液體蒸氣爆炸濃度極限低，爆炸溫度極限低；液體越易蒸發(fā)，爆炸溫度極限越低。2、壓力壓力升高，閃點升高，爆炸溫度上下限升高，壓力降低，閃點降低，爆炸溫度上下限降低。3、水分或其他物質(zhì)含量可燃液體中含水分會使其爆炸溫度極限升高。閃點高的可燃液體中加入閃點低的可燃液體，混合液體的閃點，介于兩者之間。4、火源強度與點火時間火源強度越大，液體的爆炸溫度下限越低；點火時間越長，液體的爆炸溫度下限越低。液體引燃：1、可燃液體引燃：可燃液體的蒸氣與空氣混合物在一定的溫度條件下，與火源接觸發(fā)生連續(xù)燃燒現(xiàn)象。2、可燃液體燃點：能發(fā)生著火的液體的最低溫度稱為液體的燃點或著火點。高閃點液體的引燃方式：（1）整體加熱 （2）燈芯點火影響火焰向前傳播的因素：（1）液體性質(zhì)—一蒸發(fā)熱（2）液體溫度（3）液層厚度影響液體自燃點的外部因素：1、壓力2、蒸氣濃度3、氧含量4、催化劑5、容器特性6、容器尺寸同類液體閃點變化規(guī)律：1、隨分子量增加，同系物閃點升高；2、沸點升高，同系物閃點升高；、比重增大，同系物閃點升高；4、蒸氣壓降低，同系物閃點升高；5、同系物中，正構(gòu)體的閃點大于相應(yīng)的異構(gòu)體的閃點。液體的燃燒速度（一）燃燒線速度V單位時間內(nèi)燒掉的液層厚度。V=H/t（二）重量燃燒速度，單位時間內(nèi)、單位面積上燒掉的液體重量。G,G=g/（s*t）液霧（液滴群）的燃燒及火焰?zhèn)鞑?、燃料性質(zhì)的影響:分子量越小，揮發(fā)性越好的液霧，其火焰?zhèn)鞑ヌ匦栽浇咏鼩怏w傳播。2、液滴的平均直徑.3、流動狀態(tài)的影響1）湍流使單液滴火焰鋒面發(fā)生皺褶，火焰面積增大，單液滴燃燒速率增大；2）湍流強度可以促進液滴蒸氣迅速擴散，增加氧氣對火焰面的供給，從而加速燃燒實驗證明：湍流有利于火焰?zhèn)鞑?，并使溫度變得均勻第六章可燃固體的燃燒（一）蒸發(fā)燃燒：火源加熱一一熔融蒸發(fā)一一著火燃燒（二）表面燃燒：在可燃固體表面上，由氧和物質(zhì)直接作用而發(fā)生的燃燒現(xiàn)象。（三）分解燃燒：火源加熱一一熱分解一一著火燃燒（四）熏煙燃燒（陰燃）：某些物質(zhì)在堆積或空氣不足的條件下發(fā)生的只冒煙而無火焰的燃燒現(xiàn)象。（五）爆炸定義：可燃固體或其分解出的可燃揮發(fā)份遇火源所發(fā)生的爆炸式的燃燒。固體燃燒的形式異相燃燒（非均相）：可燃物與氧化劑處于固、氣兩種不同狀態(tài)時的燃燒現(xiàn)象。同相燃燒（均相）：可燃物與氧化劑都處于氣相狀態(tài)時的燃燒現(xiàn)象。評定固體火災(zāi)危險性的參數(shù)一）熔點、閃點和燃點熔點：固體轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w的初始溫度；閃點：低熔點可燃固體發(fā)生閃燃的最低溫度就是其閃點；燃點：可燃固體是指對可燃固體加熱到一定溫度，遇明火發(fā)生持續(xù)燃燒時的固體的最低溫度。二）熱分解溫度：可燃固體受熱發(fā)生分解的初始溫度。三）自燃點：可燃固體加熱到一定程度能夠自動燃燒的最低溫度。四）比表面積五）氧指數(shù)：在規(guī)定條件下，剛好維持物質(zhì)燃燒時的混合氣體中最低氧含量的體積百分?jǐn)?shù)。固體引燃條件和引燃時間判據(jù)：S<0不能被引燃或只能發(fā)生閃燃，S=0引燃的臨界，S>0能被引燃條件。固體著火和燃燒的影響因素：（一）外界火源或外加熱源（二）固體材料的性質(zhì)（三）固體材料的形狀尺寸及表面位置（四）外加環(huán)境因素比表面積大，增大與氧氣接觸機會，容易點燃；薄物體表面導(dǎo)熱能力強，比厚物體容易著火燃燒。相同材料、相同外界條件，位置不同引起燃燒速度的不同。高聚物的燃燒（一）三大常見高聚物：塑料、橡膠、纖維（二）高聚物的燃燒過程:熱軟化熔融、熱分解、著火燃燒（三）高聚物燃燒的普遍特點:1、發(fā)熱量較高、燃燒速度較快2、發(fā)煙量較大、能見度降3、燃燒（或分解）產(chǎn)物的危害性大木材燃燒的影響因素1、紋理影響:平行于紋理方向上的導(dǎo)熱性大約是垂直于紋理方向上的2倍；平行于紋理方向上的透氣性大約是垂直于紋理方向上的103倍;在未炭化表面以下產(chǎn)生的揮