可燃固體燃燒與爆炸可燃物質(zhì)的燃燒與爆炸課件

佛山廣播電視大學(xué)佛山社區(qū)大學(xué)可燃物質(zhì)的燃燒與爆炸——可燃固體燃燒與爆炸目錄頁

ContentsPage可燃固體的燃燒過程可燃固體的燃燒形式固體的燃燒速度燃燒學(xué)熔點(diǎn)≥300℃的固體稱為高熔點(diǎn)固體熔點(diǎn)<300℃的固體稱為低熔點(diǎn)固體按熔點(diǎn)高低分（1）固體的分類純凈物和混合物按組成分固體物質(zhì)的組成粒子間通常結(jié)合緊密，因此具有一定的剛性、硬度和幾何形狀。穩(wěn)定的物理形態(tài)（2）固體的特性固態(tài)條件下，固體物質(zhì)的組成粒子間具有較強(qiáng)的吸引力，粒子只能在一定位置上產(chǎn)生振動(dòng)，不能移動(dòng)。因此，固體不具有流動(dòng)和擴(kuò)散特性，但受熱后體積會(huì)膨脹。受熱軟化、融化或分解固體受熱軟化受熱熔化部分物質(zhì)因具有較大的蒸氣壓，在熱作用下從固態(tài)直接變?yōu)闅鈶B(tài)。升華是一個(gè)吸熱過程，易升華的可燃固體產(chǎn)生的蒸氣與空氣混合具有爆炸危險(xiǎn)性。受熱升華高蒸氣壓固體即為飽和蒸氣壓大于101325Pa固體物質(zhì)。此類可燃固體受熱升華變成蒸氣，與空氣混合形成預(yù)混燃燒，如萘、樟腦等。高蒸氣壓固體的燃燒過程（3）固體的燃燒過程高熔點(diǎn)純凈物固體不需經(jīng)過物理相變或化學(xué)分解過程，可燃物與空氣在固體表面直接接觸并進(jìn)行燃燒。高熔點(diǎn)純凈物固體的燃燒過程低熔點(diǎn)純凈物固體（白磷、鈉）和低熔點(diǎn)混合物固體（石蠟、瀝青）受熱首先經(jīng)過熔化和汽化，產(chǎn)生的蒸氣與空氣混合燃燒。低熔點(diǎn)純凈物和低熔點(diǎn)混合物固體的燃燒過程高熔點(diǎn)混合物固體（煤炭）組成和結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可能包含上述類型特性的所有可燃物。其燃燒過程為：高熔點(diǎn)混合物固體的燃燒過程①低熔點(diǎn)固體融化、汽化進(jìn)行有焰燃燒。②高熔點(diǎn)固體受熱分解、碳化產(chǎn)生可燃?xì)怏w進(jìn)行有焰燃燒。③不能再分解的高熔點(diǎn)固體進(jìn)行表面燃燒。目錄頁

ContentsPage可燃固體的燃燒過程可燃固體的燃燒形式固體的燃燒速度是指可燃性固體受熱升華或熔化后蒸發(fā)，產(chǎn)生的可燃?xì)怏w與空氣邊混合邊著火的有焰燃燒。是一個(gè)熔化、汽化、擴(kuò)散、燃燒的連續(xù)過程。例如：磷、蠟燭、松香等。蒸發(fā)燃燒燃燒前受熱固體只發(fā)生升華或熔化、蒸發(fā)物理變化，進(jìn)入氣相后，可燃蒸氣擴(kuò)散到空氣中開始邊混合邊燃燒并形成火焰?！纠肯灎T的燃燒固相區(qū)液相區(qū)氣相區(qū)【Q】蒸發(fā)燃燒火焰大小的決定因素是什么？火焰的大小取決于固體融化和液體汽化的速度，而熔化和汽化的速度則取決于固體及液體從火焰區(qū)吸收熱量的多少。是指固體在其表面上直接吸附氧氣而發(fā)生的燃燒。發(fā)生表面燃燒時(shí)，固體物質(zhì)受熱既不熔化或汽化，也不發(fā)生分解，表面直接吸附氧氣進(jìn)行燃燒反應(yīng)，所以不能產(chǎn)生火焰，燃燒速度也較慢。例如：木炭。表面燃燒結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、熔點(diǎn)較高的可燃性固體燃燒時(shí)，氧氣不斷擴(kuò)散到高溫表面被吸附，固體表面呈高溫?zé)霟岚l(fā)光而無火焰的狀態(tài)，反應(yīng)產(chǎn)物帶著熱量從表面逸出。【例】木炭的燃燒是指固體受熱分解產(chǎn)生可燃?xì)怏w而后發(fā)生的有焰燃燒。組分復(fù)雜或分子結(jié)構(gòu)較大的固體，受熱不發(fā)生相變，而是分解析出可燃?xì)怏w，當(dāng)固體完全分解不再析出可燃?xì)怏w后，留下的炭質(zhì)固體殘?jiān)_始進(jìn)行無焰的表面燃焼。例如：木材、煤等。分解燃燒是指在氧氣不足、溫度較低或濕度較大的條件下，固體物質(zhì)發(fā)生的只冒煙而無火焰的燃燒。陰燃【Q】液體或氣體會(huì)不會(huì)發(fā)生陰燃？不會(huì)。陰燃除了具備燃燒條件外，其分解產(chǎn)物必須是剛性結(jié)構(gòu)的多孔炭化物質(zhì)；若分解產(chǎn)物是流動(dòng)的焦油狀產(chǎn)物，便不會(huì)發(fā)生陰燃。陰燃沿柱狀纖維傳播灰燼區(qū)：固體燃燒過后的灰燼。灼熱燃燒區(qū)：該區(qū)域中纖維素中大部分氣體已經(jīng)揮發(fā)，剩下的固體進(jìn)行表面燃焼。熱解炭化區(qū)：灼熱燃燒區(qū)的燃燒熱傳遞至此，纖維素發(fā)生分解，析出氣體。但氣體析出較慢，濃度不足以燃燒。原始材料區(qū)：溫度較低，纖維素不發(fā)生熱分解。陰燃與有焰燃燒在一定條件下可以互相轉(zhuǎn)化陰燃有焰燃燒改變通風(fēng)條件，增加供氧量；陰燃完全穿透固體可燃物，空氣對(duì)流增強(qiáng)，空氣流入量增大缺氧或濕度較大時(shí)，由于燃燒消耗氧氣及水蒸發(fā)耗能，氧氣濃度和溫度降低，火焰逐漸熄滅【Q】四種燃燒的有何異同？蒸發(fā)燃燒和分解燃燒都是有焰燃燒，只是可燃?xì)怏w的來源不同；蒸發(fā)燃燒的可燃?xì)怏w是相變的產(chǎn)物，分解燃燒的可燃?xì)怏w是來自固體的熱分解。表面燃燒和陰燃，都是發(fā)生在固體表面與空氣的界面上，呈無焰的非均相燃燒，二者的區(qū)別：陰燃中固體有分解作用，而表面燃燒則沒有。初起階段：燃燒范圍不大，僅限于起火點(diǎn)附近；室內(nèi)溫差大，燃燒蔓延速度慢，蔓延過程中火勢不穩(wěn)定。發(fā)展階段：火災(zāi)迅速擴(kuò)大，室內(nèi)可燃物都卷入燃燒，升溫很快，分解、揮發(fā)的可燃?xì)怏w充滿整個(gè)房間。猛烈階段：室內(nèi)可燃物都在猛烈燃燒，持續(xù)性高溫，建筑材料和結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度受到破壞，使其發(fā)生變形或倒塌。衰減階段：隨著可燃物燃燒殆盡或者燃燒氧氣不足，火勢開始衰減。四種燃燒形式發(fā)生的時(shí)間也不相同陰燃蒸發(fā)燃燒分解燃燒表面燃燒火災(zāi)初起階段火災(zāi)發(fā)展階段和猛烈階段火災(zāi)發(fā)展階段和猛烈階段火災(zāi)衰減階段目錄頁

ContentsPage可燃固體的燃燒過程可燃固體的燃燒形式固體的燃燒速度質(zhì)量燃燒速度是指一定條件下可燃性固體在單位時(shí)間和單位面積上燒掉的質(zhì)量，即式中：G—質(zhì)量燃燒速度；m0—燃燒前的固體質(zhì)量；m—燃燒后的固體質(zhì)量；t—燃燒時(shí)間；F—固體的燃燒面積。（1）固體燃燒速度的表示方法內(nèi)因固體的理化性質(zhì)和結(jié)構(gòu)在相同外界條件下，固體物質(zhì)的化學(xué)活性越強(qiáng)，燃燒速度越快。Na在空氣中快速的蒸發(fā)燃燒，而Fe在高溫下緩慢的表面燃燒。（2）固體燃燒速度的影響因素氧指數(shù)(OI)是指在規(guī)定條件下，試樣在氧、氮混合氣流中，維持平穩(wěn)燃燒所需的最低氧氣濃度。其計(jì)算公式如下氧指數(shù)越大，材料的燃燒性能越差，燃燒速度越低。OI>50%，不燃材料；50%>OI>27%，難燃材料；27%>OI>20%，可燃材料；OI<20%，易燃材料?！綫】氧指數(shù)的大小與燃燒性能呈現(xiàn)怎樣的關(guān)系？外因固體比表面積比表面積即為單位體積物質(zhì)的總表面積。比表面積越大，燃燒速度越快。水分及不燃介質(zhì)含量固體中或表面的水分、泥土等介質(zhì)可看作阻燃劑，含量越高，固體的氧指數(shù)越大，燃燒速度越慢。固體物質(zhì)的密度和熱容燃燒速度與固體密度的平方成反比，密度越高，燃燒速度越慢；而熱容大，導(dǎo)熱性差的物質(zhì)，燃燒速度也慢?；馂?zāi)負(fù)荷火災(zāi)負(fù)荷是指單位火場面積上的可燃物數(shù)量?；馂?zāi)負(fù)荷大，火場放熱率高，燃燒速度加快。燃燒方向由于燃燒的火焰和產(chǎn)物向上擴(kuò)散，使未燃部分預(yù)熱升溫，促使升華、分解，燃燒速度加快。因此，固體呈垂直燃燒時(shí)速度最快。垂直向上>水平方向>垂直向下?？諝饬魉偻饨绲目諝饬鲃?dòng)會(huì)大大增加可燃固體表面氧氣的供給，風(fēng)還使火焰傾斜，增強(qiáng)了向未燃區(qū)域表面的傳熱速率，所以，在一定風(fēng)力范圍