化工安全工程課件-第二章-燃燒與爆炸

第二章燃燒與爆炸第一節(jié)燃燒及其特性第二節(jié)燃燒機理第三節(jié)燃燒速度第四節(jié)爆炸及其類特性1第二章燃燒與爆炸第一節(jié)燃燒及其特性1第一節(jié)燃燒及其特性一、燃燒概述

燃燒是一種同時有光和熱發(fā)生的劇烈的氧化還原反應。在化學反應中，失掉電子的物質(zhì)被氧化，獲得電子的物質(zhì)被還原。所以，氧化反應并不限于同氧的反應。燃燒的判斷：劇烈的氧化還原反應放出大量的熱發(fā)出光以上三個要點同時成立的才為燃燒。如，氫在氯中燃燒。金屬和酸反應非燃燒，燈泡中的燈絲非燃燒。2第一節(jié)燃燒及其特性一、燃燒概述2二、燃燒條件

燃燒三要素：有可燃物的存在；有助燃物的存在；有能導致著火的能源。需要說明的是，具備以上三要素并不一定引起燃燒，如可燃物與助燃物的比例（濃度）、點火源的強度（溫度）等。3二、燃燒條件3三、燃燒過程和燃燒形式可燃物質(zhì)和助燃物質(zhì)存在的相態(tài)、混合程度和燃燒過程不盡相同，其燃燒形式是多種多樣的。1．均相燃燒和非均相燃燒按照可燃物質(zhì)和助燃物質(zhì)相態(tài)的不同，分為：均相燃燒是指可燃物質(zhì)和助燃物質(zhì)間的燃燒反應在同一相中進行，如氫氣在氧氣中的燃燒，煤氣在空氣中的燃燒。非均相燃燒是指可燃物質(zhì)和助燃物質(zhì)并非同相，如石油(液相)、木材(固相)在空氣(氣相)中的燃燒。非均相燃燒比較復雜，需要考慮可燃液體或固體的加熱，以及由此產(chǎn)生的相變化。

4三、燃燒過程和燃燒形式可燃物質(zhì)和助燃物質(zhì)存在的相態(tài)、混合程度2．混合燃燒和擴散燃燒

按照可燃氣體的燃燒過程不同，分：混合燃燒：可燃氣體與助燃氣體預先混合而后進行的燃燒。速度快、溫度高，一般爆炸反應屬于這種形式

擴散燃燒：可燃氣體由容器或管道中噴出，與周圍的空氣(或氧氣)互相接觸擴散而產(chǎn)生的燃燒。在擴散燃燒中，由于與可燃氣體接觸的氧氣量偏低，通常會產(chǎn)生不完全燃燒的炭黑。

52．混合燃燒和擴散燃燒53.蒸發(fā)燃燒、分解燃燒和表面燃燒

蒸發(fā)燃燒：可燃液體蒸發(fā)出的可燃蒸氣的燃燒。通常液體本身并不燃燒，只是由液體蒸發(fā)出的蒸氣進行燃燒。

分解燃燒：固體或不揮發(fā)性液體經(jīng)熱分解產(chǎn)生的可燃氣體的燃燒。如木材和煤大都是由熱分解產(chǎn)生的可燃氣體進行燃燒。可燃固體和液體的蒸發(fā)燃燒和分解燃燒，均有火焰產(chǎn)生，屬火焰型燃燒。

表面燃燒：當可燃固體燃燒至分解不出可燃氣體時，便沒有火焰，燃燒繼續(xù)在所剩固體的表面進行的燃燒。金屬燃燒即屬表面燃燒，無氣化過程，無需吸收蒸發(fā)熱，燃燒溫度較高。

63.蒸發(fā)燃燒、分解燃燒和表面燃燒6物質(zhì)燃燒過程的溫度變化歷程T初為可燃物質(zhì)開始加熱的溫度。初始階段，加熱的熱量用于可燃物質(zhì)的熔化或分解，溫度上升較緩慢。到達T氧，可燃物質(zhì)開始氧化。由于溫度較低，氧化速度不快，氧化產(chǎn)生的熱量尚不足以抵消向外界的散熱。此時若停止加熱，尚不會引起燃燒。繼續(xù)加熱，到達T自，即使停止加熱，溫度仍自行升高。T自是理論上的自燃點，T自′是開始出現(xiàn)火焰的溫度，為實際測得的自燃點。T燃為物質(zhì)的燃燒溫度。T自到T自′的時間間隔稱為燃燒誘導期（著火延滯期）。

7物質(zhì)燃燒過程的溫度變化歷程繼續(xù)加熱，到達T自誘導期與自燃點的關(guān)系8誘導期與自燃點的關(guān)系8如果按照燃燒起因，燃燒分為閃燃、點燃和自燃三種類型。閃點、著火點和自燃點分別是上述三種燃燒類型的特征參數(shù)。(1)閃燃和閃點

可燃液體表而的蒸氣與空氣形成的混合氣體與火源接近時會發(fā)生瞬間燃燒，出現(xiàn)瞬間火苗或閃光的現(xiàn)象稱為閃燃。閃燃的最低溫度稱為閃點。如60%的乙醇的閃點為22.5℃?？扇家后w的溫度高于其閃點時，隨時都有被火點燃的危險。閃點這個概念主要適用于可燃液體，某些可燃固體，如樟腦和萘等，也能蒸發(fā)或升華為蒸氣，因此也有閃點。

四、燃燒種類9如果按照燃燒起因，燃燒分為閃燃、點燃和自燃三種類型。閃點(2)點燃和著火點

可燃物質(zhì)在空氣充足的條件下，達到一定溫度與火源接觸即行著火，移去火源后仍能持續(xù)燃燒，這種現(xiàn)象稱為點燃。點燃的最低溫度稱為著火點?？扇家后w的著火點約高于其閃點5-20℃。但閃點在l00℃以下時，二者往往相同。在沒有閃點數(shù)據(jù)的情況下，也可以用著火點表征物質(zhì)的火險。

10(2)點燃和著火點可燃物質(zhì)在空氣充足的條件下，達到一定(3)自燃和自燃點

在無外界火源的條件下，物質(zhì)自行引發(fā)的燃燒稱為自燃。自燃的最低溫

度稱為自燃點。物質(zhì)自燃有受熱自燃和自熱自燃兩種類型。①受熱自燃?？扇嘉镔|(zhì)在外部熱源作用下溫度升高，達到其自燃點而自行燃燒稱之為受熱自燃。因此，受熱自燃的兩個條件為：有外部熱源和有熱量蓄積的條件。②自熱自燃?？扇嘉镔|(zhì)在無外部熱源的影響下，其內(nèi)部發(fā)生物理、化學或生化變化而產(chǎn)生熱量，并不斷積累使物質(zhì)溫度上升，達到其自燃點而燃燒，稱為自熱燃燒。自熱自燃的三個條件：比較容易產(chǎn)生反應熱的物質(zhì)（如氧化熱,發(fā)酵熱等）、具有比較大的比表面積和良好的絕熱保溫性、產(chǎn)生的熱量大于向環(huán)境散發(fā)的熱量。11(3)自燃和自燃點在無外界火源的條件下，物質(zhì)自行引發(fā)五、最小點火能量處于爆炸范圍內(nèi)的可燃氣體混合物中產(chǎn)生電火花，從而引起著火所必須的最小能量稱為最小點火能。12五、最小點火能量12六、氧指數(shù)氧指數(shù)又叫臨界氧濃度或極限氧濃度，是用來對固體材料可燃性進行評價和分類的一個特征指標。材料維持有焰燃燒的以體積百分數(shù)表示的最低氧氣濃度（氧氣－氮氣體系），此最低氧氣濃度稱為氧指數(shù)。因此，氧指數(shù)越高，阻燃性越好。需要說明的是，隨著溫度等條件的變化，氧指數(shù)隨之變化。13六、氧指數(shù)13第二節(jié)燃燒機理在燃燒反應中，氣體分子間互相作用，往往不是兩個分子直接反應生成最后產(chǎn)物，而是活性分子自由基與分子間的作用。活性分子自由基與另一個分子作用產(chǎn)生新的自由基，新自由基又迅速參加反應，如此延續(xù)下去形成一系列連鎖反應。

連鎖反應通常分為直鏈反應和支鏈反應兩種類型。14第二節(jié)燃燒機理在燃燒反應中，氣體分子間互相作用，15151616一、可燃氣體的燃燒速度氣體燃燒速度：單位時間內(nèi)燃燒表面的火焰沿垂直于表面的方向向未燃燒部分傳播的距離，m/s。燃氣的燃燒速度用火焰?zhèn)鞑ニ俣葋砗饬?。管道中氣體的燃燒速率與管徑有關(guān)。當管徑小于某個小的量值時，火焰在管中不傳播（阻火器原理）?；鹧?zhèn)鞑ニ俾孰S管徑的增加而增加；但當管徑增加到某個量值時，火焰?zhèn)鞑ニ俾时悴辉僭黾樱藭r即為最大燃燒速率。第三節(jié)燃燒速度17一、可燃氣體的燃燒速度第三節(jié)燃燒速度17氫氣：受熱－燃燒烴類氣體：受熱－分解－燃燒18氫氣：受熱－燃燒18可燃混合氣體的火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊挠绊懸蛩?9可燃混合氣體的火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊挠绊懸蛩?9二、可燃液體的燃燒速度

液體的著火速度和其蒸氣壓密切相關(guān)。表示方式：質(zhì)量速度：每平方米面積上每小時燃燒容器內(nèi)液體質(zhì)量kgm-2h-1。直線速度：每小時燒掉容器內(nèi)液體的高度cmh-1。影響因素：液體初溫、液體熱容、蒸發(fā)潛熱、火焰輻射強度、液面高低等。20二、可燃液體的燃燒速度20三、可燃固體的燃燒速度可燃固體經(jīng)歷受熱、溶解、蒸發(fā)、分解、氧化燃燒等階段?？扇脊腆w中的不穩(wěn)定含氧基團對燃燒有促進作用，如硝基化合物，硝化纖維等。燃燒速度與比表面積有關(guān)。知識點：燃燒熱單位質(zhì)量的物質(zhì)在25℃的氧中燃燒釋放出的熱量?？扇嘉镔|(zhì)燃燒、爆炸時所達到的最高溫度、最高壓力和爆炸力均與物質(zhì)的燃燒熱有關(guān)。從一般的物性數(shù)據(jù)手冊中查閱。2121第四節(jié)爆炸及其特性一、爆炸概述

爆炸是物質(zhì)發(fā)生急劇的物理、化學變化，在瞬間釋放出大量能量并伴有巨大聲響的過程。在爆炸過程中，爆炸物質(zhì)所含能量的快速釋放，變?yōu)閷Ρㄎ镔|(zhì)本身、爆炸產(chǎn)物及周圍介質(zhì)的壓縮能或運動能。物質(zhì)爆炸時，大量能量極短的時間在有限體積內(nèi)突然釋放并聚積，造成高溫高壓，對鄰近介質(zhì)形成急劇的壓力突變并引起隨后的復雜運動。22第四節(jié)爆炸及其特性一、爆炸概述22爆炸常伴隨發(fā)熱、發(fā)光、高壓、真空、電離等現(xiàn)象，并且具有很大的破壞作用。爆炸的破壞作用與爆炸物質(zhì)的數(shù)量和性質(zhì)、爆炸時的條件以及爆炸位置等因素有關(guān)。爆炸的威力是巨大的。在遍及爆炸起作用的整個區(qū)域內(nèi)，有一種令物體震蕩、使之松散的力量。爆炸發(fā)生時，爆炸力的沖擊波最初使氣壓上升，隨后氣壓下降使空氣振動產(chǎn)生局部真空，呈現(xiàn)出所謂的吸收作用。由于爆炸的沖擊波呈升降交替的波狀氣壓向四周擴散，從而造成附近建筑物的展蕩破壞。23爆炸常伴隨發(fā)熱、發(fā)光、高壓、真空、電離等現(xiàn)象，并且具有很化工裝置、機械設(shè)備、容器等爆炸后，變成碎片飛散出去會在相當大的范同內(nèi)造成危害?；どa(chǎn)中屬于爆炸碎片造成的傷亡占很大比例。爆炸碎片的飛散距離一般可達100-500m。爆炸氣體擴散通常在爆炸的瞬間完成，對一般可燃物質(zhì)不致造成火災，而且爆炸沖擊波有時能起滅火作用。但是爆炸的余熱或余火，會點燃從破損設(shè)備中不斷流出的可燃液體蒸氣而造成火災。爆炸在化學工業(yè)中一般是以突發(fā)或偶發(fā)事件的形式出現(xiàn)的，而且往往伴隨火災發(fā)生。爆炸所形成的危害性嚴重，損失也較大。

24化工裝置、機械設(shè)備、容器等爆炸后，變成碎片飛散出去會在相二、爆炸分類1．按爆炸性質(zhì)分類(1)物理爆炸：指物質(zhì)的物理狀態(tài)發(fā)生急劇變化而引起的爆炸。例如蒸汽鍋爐、壓縮氣體、液化氣體過壓等引起的爆炸，都屬于物理爆炸。物質(zhì)的化學成分和化學性質(zhì)在物理爆炸后均不發(fā)生變化。(2)化學爆炸：指物質(zhì)發(fā)生急劇化學反應，產(chǎn)生高溫高壓而引起的爆炸。物質(zhì)的化學成分和化學性質(zhì)在化學爆炸后均發(fā)生了質(zhì)的變化。25二、爆炸分類1．按爆炸性質(zhì)分類252．按爆炸速度分類

(1)輕爆爆炸傳播速度在每秒零點幾米至數(shù)米之間的爆炸過程；(2)爆炸爆炸傳播速度在每秒十米至數(shù)百米之間的爆炸過程；(3)爆轟爆炸傳播速度在每秒1千米至數(shù)千米以上的爆炸過程。262．按爆炸速度分類261、爆炸極限：可燃氣體或蒸氣與空氣（氧）組成的混合物在點火之后可以使火焰蔓延的最低濃度，稱為該氣體或蒸氣的爆炸下限（也稱燃燒下限）；同理，能使火焰蔓延的最高濃度稱為爆炸上限（也稱燃燒上限）。當濃度低于下限時，空氣過剩，空氣的冷卻作用阻礙火焰的蔓延。當濃度高于上限時，空氣不足，火焰也不能蔓延?？扇細怏w爆炸極限的表示方式：通常用混合物可燃氣體的體積百分數(shù)，有時用單位體積中可燃物的質(zhì)量表示。三、爆炸極限及其估算271、爆炸極限：可燃氣體或蒸氣與空氣（氧）組成的混合物在點火之2、爆炸極限的影響因素：原始溫度，溫度升高爆炸極限范圍擴大。

282、爆炸極限的影響因素：28原始壓力，壓力升高爆炸極限范圍擴大。

29原始壓力，壓力升高爆炸極限范圍擴大。29惰性介質(zhì)，惰性介質(zhì)加入爆炸極限范圍縮小。

圖12表明惰性氣體種類和加入量都會影響爆炸極限范圍。30惰性介質(zhì)，惰性介質(zhì)加入爆炸極限范圍縮小。30點火能源，點火能源加大使爆炸范圍變寬。

31點火能源，點火能源加大使爆炸范圍變寬。31氧含量，氧含量增加爆炸極限范圍擴大。濃度低于下限不能爆炸的原因是：空氣過剩，空氣的冷卻作用阻礙火焰的蔓延。此時增加氧含量，爆炸下限降低幅度不大。濃度高于上限不能爆炸的原因是：空氣不足，火焰不能蔓延。此時增加氧含量會使上限顯著提高。32氧含量，氧含量增加爆炸極限范圍擴大。32點火方向，下部點火，爆炸下限值小，上限值大（范圍最大）上部點火，爆炸下限值大，上限值?。ǚ秶钚。┧近c火，介于兩者之間

33點火方向，下部點火，爆炸下限值小，上限值大（范圍最大）33容器直徑，容器直徑越小，爆炸范圍越窄。臨界直徑的計算用散熱損失和器壁效應解釋此現(xiàn)象34容器直徑，容器直徑越小，爆炸范圍越窄。臨界直徑的計算用散3、爆炸極限的估算：A、閃點法

可燃液體在閃點時的飽和蒸氣分壓正好對應著火的最低體積分數(shù)。利用此規(guī)律可以根據(jù)閃點計算爆炸下限，或根據(jù)爆炸上限求閃點。

353、爆炸極限的估算：35B、經(jīng)驗法

L下＝0.55C0

L上＝3.5C0

36B、經(jīng)驗法36C、多組分可燃氣體的爆炸極限

經(jīng)驗公式

*各組分氣體活化能E、摩爾燃燒熱Q、指前因子k等近似的混合氣才能用此公式。*公式中需注意ya＋yb＋yc＋…..=137C、多組分可燃氣體的爆炸極限373838D、可燃氣體與惰性氣體混合物的爆炸極限經(jīng)驗公式

393940404141三、爆炸范圍圖（1）可燃氣F，助燃氣S，惰性氣體I（2）可燃氣F1、F2，助燃氣S（3）可燃氣F，助燃氣S1、S2、42三、爆炸范圍圖（1）可燃氣F，助燃氣S，惰性氣體4343四、爆炸與爆轟預混物的組成或預熱條件合適，爆炸波的速度可能高達1000m/s以上，產(chǎn)生比普通爆炸的破壞力更大，稱爆轟。爆轟現(xiàn)象只發(fā)生在一定的濃度范圍，稱爆轟范圍，其數(shù)值介于爆炸上、下限之間。44四、爆炸與爆轟44影響因素:a.混合氣體的初始溫度

b.初始壓力

c.管道或容器的長徑比

d.點火源的強度45影響因素:a.混合氣體的初始溫度45五、分解爆炸性氣體爆炸某些單一成分的氣體，在一定的溫度和壓力下會發(fā)生分解反應（放熱），在無助燃物的情況下可能發(fā)生分解爆炸。當壓力低于某數(shù)值時，不會發(fā)生分解爆炸。如乙炔分解爆炸的臨界壓力為1.4×105Pa。46五、分解爆炸性氣體爆炸46六、粉塵爆炸懸浮在空氣中的可燃性煤粉、有機物、高分子、面粉等固體微粒遇到著火源時發(fā)生的爆炸現(xiàn)象稱為粉塵爆炸。A、粉塵爆炸的必要條件

燃料，粉塵顆粒在空氣中要達到一定的濃度空氣，或氧氣，發(fā)生氧化反應混合，由于粉塵微粒懸浮在空氣中，混合很好點火源，一定能量的點火源容器的密閉性，密閉的容器或空間，如果敞開空間只能發(fā)生燃燒。

47六、粉塵爆炸47B、粉塵爆炸機理

顆粒受熱溫度上升顆粒表面分子發(fā)生分解作用，顆粒周圍產(chǎn)生可燃氣體可燃氣體與空氣混合成爆炸性混合氣體，發(fā)生燃燒燃燒產(chǎn)生的熱使顆粒進一步分解燃燒連續(xù)傳播，能量聚集，發(fā)生爆炸

4848C、粉塵爆炸影響因素

化學性質(zhì)和組成（與該物質(zhì)揮發(fā)分含量、爆炸下限濃度、點火能量等因素有關(guān)）粒度的大小與分布（粒子直徑越小越易爆炸）可燃氣體存在容易引發(fā)爆炸（如煤粉中的甲烷）最小點火能量（通過實驗測定）水分含量（水分增加最小點火能量增加）爆炸極限（參見表14）

4949七、霧滴爆炸可燃液體的霧滴在遇到適當?shù)狞c火源可能會形成火災或爆炸。通常，當霧滴的直徑小于0.01mm時，爆炸下限等于該物質(zhì)氣相時的爆炸下限。當霧滴直徑達到0.6mm以上時，不能爆炸。

50七、霧滴爆炸50八、爆炸溫度與壓力的計算

51八、爆炸溫度與壓力的計算515252535354545555九、爆炸壓力－爆炸強度a.密閉容器中，壓力上升速度是燃燒（爆炸）速度的衡量尺度。

5656b.在不同氣體體積分數(shù)的狀況下，可通過試驗測定爆炸壓力和壓力上升速度。

57b.在不同氣體體積分數(shù)的狀況下，可通過試驗測定爆炸壓力和壓c.點火位置與爆炸壓力上升速度有關(guān)，靠近容器中心點火壓力上升速度最大（主要考慮器壁吸熱）。d.常見可燃氣體的爆炸壓力相差不大，約7-8atm。但其壓力上升速度有很大差異。

58c.點火位置與爆炸壓力上升速度有關(guān)，靠近容器中心點火壓力上e.三次方定律的提出

其中，Kg、Kst分別稱作氣體爆炸指數(shù)和粉塵爆炸指數(shù)。實驗表明，最大爆炸壓力通常不受容器容積的影響；而容積對爆炸強度有顯著的影響59其中，Kg、Kst分別稱作氣體爆炸指數(shù)和粉塵爆炸指數(shù)。實爆炸指數(shù)的數(shù)值越大，表示最大壓力上升速率越大，危害越大。Kg、

Kst與混合物組成、容器形狀、點火能量大小、組分在容器內(nèi)的混合狀況、初始壓力有關(guān)。當上述條件相同時，Kg、

Kst即為常數(shù)。60爆炸指數(shù)的數(shù)值越大，表示最大壓力上升速率越大，危害越大。60粉末爆炸指數(shù)分為四個等級：

f.三次方定律的用途：用于估計特定空間內(nèi)爆炸產(chǎn)生的后果。

61粉末爆炸指數(shù)分為四個等級：

61THEENDThanks62THEEND62第二章燃燒與爆炸第一節(jié)燃燒及其特性第二節(jié)燃燒機理第三節(jié)燃燒速度第四節(jié)爆炸及其類特性63第二章燃燒與爆炸第一節(jié)燃燒及其特性1第一節(jié)燃燒及其特性一、燃燒概述

燃燒是一種同時有光和熱發(fā)生的劇烈的氧化還原反應。在化學反應中，失掉電子的物質(zhì)被氧化，獲得電子的物質(zhì)被還原。所以，氧化反應并不限于同氧的反應。燃燒的判斷：劇烈的氧化還原反應放出大量的熱發(fā)出光以上三個要點同時成立的才為燃燒。如，氫在氯中燃燒。金屬和酸反應非燃燒，燈泡中的燈絲非燃燒。64第一節(jié)燃燒及其特性一、燃燒概述2二、燃燒條件

燃燒三要素：有可燃物的存在；有助燃物的存在；有能導致著火的能源。需要說明的是，具備以上三要素并不一定引起燃燒，如可燃物與助燃物的比例（濃度）、點火源的強度（溫度）等。65二、燃燒條件3三、燃燒過程和燃燒形式可燃物質(zhì)和助燃物質(zhì)存在的相態(tài)、混合程度和燃燒過程不盡相同，其燃燒形式是多種多樣的。1．均相燃燒和非均相燃燒按照可燃物質(zhì)和助燃物質(zhì)相態(tài)的不同，分為：均相燃燒是指可燃物質(zhì)和助燃物質(zhì)間的燃燒反應在同一相中進行，如氫氣在氧氣中的燃燒，煤氣在空氣中的燃燒。非均相燃燒是指可燃物質(zhì)和助燃物質(zhì)并非同相，如石油(液相)、木材(固相)在空氣(氣相)中的燃燒。非均相燃燒比較復雜，需要考慮可燃液體或固體的加熱，以及由此產(chǎn)生的相變化。

66三、燃燒過程和燃燒形式可燃物質(zhì)和助燃物質(zhì)存在的相態(tài)、混合程度2．混合燃燒和擴散燃燒

按照可燃氣體的燃燒過程不同，分：混合燃燒：可燃氣體與助燃氣體預先混合而后進行的燃燒。速度快、溫度高，一般爆炸反應屬于這種形式

擴散燃燒：可燃氣體由容器或管道中噴出，與周圍的空氣(或氧氣)互相接觸擴散而產(chǎn)生的燃燒。在擴散燃燒中，由于與可燃氣體接觸的氧氣量偏低，通常會產(chǎn)生不完全燃燒的炭黑。

672．混合燃燒和擴散燃燒53.蒸發(fā)燃燒、分解燃燒和表面燃燒

蒸發(fā)燃燒：可燃液體蒸發(fā)出的可燃蒸氣的燃燒。通常液體本身并不燃燒，只是由液體蒸發(fā)出的蒸氣進行燃燒。

分解燃燒：固體或不揮發(fā)性液體經(jīng)熱分解產(chǎn)生的可燃氣體的燃燒。如木材和煤大都是由熱分解產(chǎn)生的可燃氣體進行燃燒。可燃固體和液體的蒸發(fā)燃燒和分解燃燒，均有火焰產(chǎn)生，屬火焰型燃燒。

表面燃燒：當可燃固體燃燒至分解不出可燃氣體時，便沒有火焰，燃燒繼續(xù)在所剩固體的表面進行的燃燒。金屬燃燒即屬表面燃燒，無氣化過程，無需吸收蒸發(fā)熱，燃燒溫度較高。

683.蒸發(fā)燃燒、分解燃燒和表面燃燒6物質(zhì)燃燒過程的溫度變化歷程T初為可燃物質(zhì)開始加熱的溫度。初始階段，加熱的熱量用于可燃物質(zhì)的熔化或分解，溫度上升較緩慢。到達T氧，可燃物質(zhì)開始氧化。由于溫度較低，氧化速度不快，氧化產(chǎn)生的熱量尚不足以抵消向外界的散熱。此時若停止加熱，尚不會引起燃燒。繼續(xù)加熱，到達T自，即使停止加熱，溫度仍自行升高。T自是理論上的自燃點，T自′是開始出現(xiàn)火焰的溫度，為實際測得的自燃點。T燃為物質(zhì)的燃燒溫度。T自到T自′的時間間隔稱為燃燒誘導期（著火延滯期）。

69物質(zhì)燃燒過程的溫度變化歷程繼續(xù)加熱，到達T自誘導期與自燃點的關(guān)系70誘導期與自燃點的關(guān)系8如果按照燃燒起因，燃燒分為閃燃、點燃和自燃三種類型。閃點、著火點和自燃點分別是上述三種燃燒類型的特征參數(shù)。(1)閃燃和閃點

可燃液體表而的蒸氣與空氣形成的混合氣體與火源接近時會發(fā)生瞬間燃燒，出現(xiàn)瞬間火苗或閃光的現(xiàn)象稱為閃燃。閃燃的最低溫度稱為閃點。如60%的乙醇的閃點為22.5℃?？扇家后w的溫度高于其閃點時，隨時都有被火點燃的危險。閃點這個概念主要適用于可燃液體，某些可燃固體，如樟腦和萘等，也能蒸發(fā)或升華為蒸氣，因此也有閃點。

四、燃燒種類71如果按照燃燒起因，燃燒分為閃燃、點燃和自燃三種類型。閃點(2)點燃和著火點

可燃物質(zhì)在空氣充足的條件下，達到一定溫度與火源接觸即行著火，移去火源后仍能持續(xù)燃燒，這種現(xiàn)象稱為點燃。點燃的最低溫度稱為著火點?？扇家后w的著火點約高于其閃點5-20℃。但閃點在l00℃以下時，二者往往相同。在沒有閃點數(shù)據(jù)的情況下，也可以用著火點表征物質(zhì)的火險。

72(2)點燃和著火點可燃物質(zhì)在空氣充足的條件下，達到一定(3)自燃和自燃點

在無外界火源的條件下，物質(zhì)自行引發(fā)的燃燒稱為自燃。自燃的最低溫

度稱為自燃點。物質(zhì)自燃有受熱自燃和自熱自燃兩種類型。①受熱自燃。可燃物質(zhì)在外部熱源作用下溫度升高，達到其自燃點而自行燃燒稱之為受熱自燃。因此，受熱自燃的兩個條件為：有外部熱源和有熱量蓄積的條件。②自熱自燃?？扇嘉镔|(zhì)在無外部熱源的影響下，其內(nèi)部發(fā)生物理、化學或生化變化而產(chǎn)生熱量，并不斷積累使物質(zhì)溫度上升，達到其自燃點而燃燒，稱為自熱燃燒。自熱自燃的三個條件：比較容易產(chǎn)生反應熱的物質(zhì)（如氧化熱,發(fā)酵熱等）、具有比較大的比表面積和良好的絕熱保溫性、產(chǎn)生的熱量大于向環(huán)境散發(fā)的熱量。73(3)自燃和自燃點在無外界火源的條件下，物質(zhì)自行引發(fā)五、最小點火能量處于爆炸范圍內(nèi)的可燃氣體混合物中產(chǎn)生電火花，從而引起著火所必須的最小能量稱為最小點火能。74五、最小點火能量12六、氧指數(shù)氧指數(shù)又叫臨界氧濃度或極限氧濃度，是用來對固體材料可燃性進行評價和分類的一個特征指標。材料維持有焰燃燒的以體積百分數(shù)表示的最低氧氣濃度（氧氣－氮氣體系），此最低氧氣濃度稱為氧指數(shù)。因此，氧指數(shù)越高，阻燃性越好。需要說明的是，隨著溫度等條件的變化，氧指數(shù)隨之變化。75六、氧指數(shù)13第二節(jié)燃燒機理在燃燒反應中，氣體分子間互相作用，往往不是兩個分子直接反應生成最后產(chǎn)物，而是活性分子自由基與分子間的作用。活性分子自由基與另一個分子作用產(chǎn)生新的自由基，新自由基又迅速參加反應，如此延續(xù)下去形成一系列連鎖反應。

連鎖反應通常分為直鏈反應和支鏈反應兩種類型。76第二節(jié)燃燒機理在燃燒反應中，氣體分子間互相作用，77157816一、可燃氣體的燃燒速度氣體燃燒速度：單位時間內(nèi)燃燒表面的火焰沿垂直于表面的方向向未燃燒部分傳播的距離，m/s。燃氣的燃燒速度用火焰?zhèn)鞑ニ俣葋砗饬?。管道中氣體的燃燒速率與管徑有關(guān)。當管徑小于某個小的量值時，火焰在管中不傳播（阻火器原理）?；鹧?zhèn)鞑ニ俾孰S管徑的增加而增加；但當管徑增加到某個量值時，火焰?zhèn)鞑ニ俾时悴辉僭黾?，此時即為最大燃燒速率。第三節(jié)燃燒速度79一、可燃氣體的燃燒速度第三節(jié)燃燒速度17氫氣：受熱－燃燒烴類氣體：受熱－分解－燃燒80氫氣：受熱－燃燒18可燃混合氣體的火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊挠绊懸蛩?1可燃混合氣體的火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊挠绊懸蛩?9二、可燃液體的燃燒速度

液體的著火速度和其蒸氣壓密切相關(guān)。表示方式：質(zhì)量速度：每平方米面積上每小時燃燒容器內(nèi)液體質(zhì)量kgm-2h-1。直線速度：每小時燒掉容器內(nèi)液體的高度cmh-1。影響因素：液體初溫、液體熱容、蒸發(fā)潛熱、火焰輻射強度、液面高低等。82二、可燃液體的燃燒速度20三、可燃固體的燃燒速度可燃固體經(jīng)歷受熱、溶解、蒸發(fā)、分解、氧化燃燒等階段?？扇脊腆w中的不穩(wěn)定含氧基團對燃燒有促進作用，如硝基化合物，硝化纖維等。燃燒速度與比表面積有關(guān)。知識點：燃燒熱單位質(zhì)量的物質(zhì)在25℃的氧中燃燒釋放出的熱量?？扇嘉镔|(zhì)燃燒、爆炸時所達到的最高溫度、最高壓力和爆炸力均與物質(zhì)的燃燒熱有關(guān)。從一般的物性數(shù)據(jù)手冊中查閱。8321第四節(jié)爆炸及其特性一、爆炸概述

爆炸是物質(zhì)發(fā)生急劇的物理、化學變化，在瞬間釋放出大量能量并伴有巨大聲響的過程。在爆炸過程中，爆炸物質(zhì)所含能量的快速釋放，變?yōu)閷Ρㄎ镔|(zhì)本身、爆炸產(chǎn)物及周圍介質(zhì)的壓縮能或運動能。物質(zhì)爆炸時，大量能量極短的時間在有限體積內(nèi)突然釋放并聚積，造成高溫高壓，對鄰近介質(zhì)形成急劇的壓力突變并引起隨后的復雜運動。84第四節(jié)爆炸及其特性一、爆炸概述22爆炸常伴隨發(fā)熱、發(fā)光、高壓、真空、電離等現(xiàn)象，并且具有很大的破壞作用。爆炸的破壞作用與爆炸物質(zhì)的數(shù)量和性質(zhì)、爆炸時的條件以及爆炸位置等因素有關(guān)。爆炸的威力是巨大的。在遍及爆炸起作用的整個區(qū)域內(nèi)，有一種令物體震蕩、使之松散的力量。爆炸發(fā)生時，爆炸力的沖擊波最初使氣壓上升，隨后氣壓下降使空氣振動產(chǎn)生局部真空，呈現(xiàn)出所謂的吸收作用。由于爆炸的沖擊波呈升降交替的波狀氣壓向四周擴散，從而造成附近建筑物的展蕩破壞。85爆炸常伴隨發(fā)熱、發(fā)光、高壓、真空、電離等現(xiàn)象，并且具有很化工裝置、機械設(shè)備、容器等爆炸后，變成碎片飛散出去會在相當大的范同內(nèi)造成危害?；どa(chǎn)中屬于爆炸碎片造成的傷亡占很大比例。爆炸碎片的飛散距離一般可達100-500m。爆炸氣體擴散通常在爆炸的瞬間完成，對一般可燃物質(zhì)不致造成火災，而且爆炸沖擊波有時能起滅火作用。但是爆炸的余熱或余火，會點燃從破損設(shè)備中不斷流出的可燃液體蒸氣而造成火災。爆炸在化學工業(yè)中一般是以突發(fā)或偶發(fā)事件的形式出現(xiàn)的，而且往往伴隨火災發(fā)生。爆炸所形成的危害性嚴重，損失也較大。

86化工裝置、機械設(shè)備、容器等爆炸后，變成碎片飛散出去會在相二、爆炸分類1．按爆炸性質(zhì)分類(1)物理爆炸：指物質(zhì)的物理狀態(tài)發(fā)生急劇變化而引起的爆炸。例如蒸汽鍋爐、壓縮氣體、液化氣體過壓等引起的爆炸，都屬于物理爆炸。物質(zhì)的化學成分和化學性質(zhì)在物理爆炸后均不發(fā)生變化。(2)化學爆炸：指物質(zhì)發(fā)生急劇化學反應，產(chǎn)生高溫高壓而引起的爆炸。物質(zhì)的化學成分和化學性質(zhì)在化學爆炸后均發(fā)生了質(zhì)的變化。87二、爆炸分類1．按爆炸性質(zhì)分類252．按爆炸速度分類

(1)輕爆爆炸傳播速度在每秒零點幾米至數(shù)米之間的爆炸過程；(2)爆炸爆炸傳播速度在每秒十米至數(shù)百米之間的爆炸過程；(3)爆轟爆炸傳播速度在每秒1千米至數(shù)千米以上的爆炸過程。882．按爆炸速度分類261、爆炸極限：可燃氣體或蒸氣與空氣（氧）組成的混合物在點火之后可以使火焰蔓延的最低濃度，稱為該氣體或蒸氣的爆炸下限（也稱燃燒下限）；同理，能使火焰蔓延的最高濃度稱為爆炸上限（也稱燃燒上限）。當濃度低于下限時，空氣過剩，空氣的冷卻作用阻礙火焰的蔓延。當濃度高于上限時，空氣不足，火焰也不能蔓延?？扇細怏w爆炸極限的表示方式：通常用混合物可燃氣體的體積百分數(shù)，有時用單位體積中可燃物的質(zhì)量表示。三、爆炸極限及其估算891、爆炸極限：可燃氣體或蒸氣與空氣（氧）組成的混合物在點火之2、爆炸極限的影響因素：原始溫度，溫度升高爆炸極限范圍擴大。

902、爆炸極限的影響因素：28原始壓力，壓力升高爆炸極限范圍擴大。

91原始壓力，壓力升高爆炸極限范圍擴大。29惰性介質(zhì)，惰性介質(zhì)加入爆炸極限范圍縮小。

圖12表明惰性氣體種類和加入量都會影響爆炸極限范圍。92惰性介質(zhì)，惰性介質(zhì)加入爆炸極限范圍縮小。30點火能源，點火能源加大使爆炸范圍變寬。

93點火能源，點火能源加大使爆炸范圍變寬。31氧含量，氧含量增加爆炸極限范圍擴大。濃度低于下限不能爆炸的原因是：空氣過剩，空氣的冷卻作用阻礙火焰的蔓延。此時增加氧含量，爆炸下限降低幅度不大。濃度高于上限不能爆炸的原因是：空氣不足，火焰不能蔓延。此時增加氧含量會使上限顯著提高。94氧含量，氧含量增加爆炸極限范圍擴大。32點火方向，下部點火，爆炸下限值小，上限值大（范圍最大）上部點火，爆炸下限值大，上限值?。ǚ秶钚。┧近c火，介于兩者之間

95點火方向，下部點火，爆炸下限值小，上限值大（范圍最大）33容器直徑，容器直徑越小，爆炸范圍越窄。臨界直徑的計算用散熱損失和器壁效應解釋此現(xiàn)象96容器直徑，容器直徑越小，爆炸范圍越窄。臨界直徑的計算用散3、爆炸極限的估算：A、閃點法

可燃液體在閃點時的飽和蒸氣分壓正好對應著火的最低體積分數(shù)。利用此規(guī)律可以根據(jù)閃點計算爆炸下限，或根據(jù)爆炸上限求閃點。

973、爆炸極限的估算：35B、經(jīng)驗法

L下＝0.55C0

L上＝3.5C0

98B、經(jīng)驗法36C、多組分可燃氣體的爆炸極限

經(jīng)驗公式

*各組分氣體活化能E、摩爾燃燒熱Q、指前因子k等近似的混合氣才能用此公式。*公式中需注意ya＋yb＋yc＋…..=199C、多組分可燃氣體的爆炸極限3710038D、可燃氣體與惰性氣體混合物的爆炸極限經(jīng)驗公式

101391024010341三、爆炸范圍圖（1）可燃氣F，助燃氣S，惰性氣體I（2）可燃氣F1、F2，助燃氣S（3）可燃氣F，助燃氣S1、S2、104三、爆炸范圍圖（1）可燃氣F，助燃氣S，惰性氣體10543四、爆炸與爆轟預混物的組成或預熱條件合適，爆炸波的速度可能高達1000m/s以上，產(chǎn)生比普通爆炸的破壞力更大，稱爆轟。爆轟現(xiàn)象只發(fā)生在一定的濃度范圍，稱爆轟范圍，其數(shù)值介于爆炸上、下限之間。106四、爆炸與爆轟44影響因素:a.混合氣體的初始溫度

b.初始壓力

c.管道或容器的長徑比

d.點火源的強度107影響因素:a.混合氣體的初始溫度45五、分解爆炸性氣體爆炸某些單一成分的氣體，在一定的溫度和壓力下會