燃烧学中几组概念的辩析
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燃烧基础知识目录一、燃烧概述 (1)二、燃烧要素 (2)1. 可燃物 (3)2. 氧化剂 (4)3. 点火源 (4)三、燃烧过程及阶段 (5)1. 燃烧过程的物理变化 (7)2. 燃烧过程的化学变化 (8)四、燃烧类型 (9)1. 扩散燃烧 (10)2. 预混燃烧 (11)五、燃烧反应方程式及计算 (12)1. 燃烧反应方程式的编写原则和方法 (13)2. 燃烧反应的计算方法与应用实例 (14)六、燃烧的应用与控制系统 (16)一、燃烧概述燃烧是一种化学反应过程,广泛存在于自然界以及人类生产生活中。
燃烧的本质是物质之间的氧化反应,其中包含了能量的转化与释放。
燃烧过程涉及三个基本要素:可燃物、助燃物和点火源。
可燃物是燃烧反应的主体,助燃物主要是氧气,而点火源则是引发燃烧反应的能量来源。
燃烧反应是一种放热反应,意味着在反应过程中会释放热量。
这种热量释放的形式多样,可以表现为火焰、热辐射等。
燃烧反应的速度和强度取决于多种因素,包括可燃物的性质、助燃物的浓度、点火源的能量以及环境温度等。
了解燃烧的基础知识对于防止火灾、控制燃烧过程以及有效利用燃烧产生的能量具有重要意义。
在工业、农业、交通运输以及日常生活等领域,燃烧知识的应用十分广泛。
在发动机中燃烧燃料以产生动力,在烹饪中使用火来加热食物,以及在火灾发生时如何正确使用灭火设备等。
对燃烧基础知识的理解和掌握至关重要,不仅有助于我们更好地利用燃烧带来的好处,还能在紧急情况下采取正确的应对措施,保护生命财产安全。
我们将更详细地介绍燃烧的相关知识和理论。
二、燃烧要素燃烧是一种化学反应,通常涉及燃料、氧气和热量。
要使燃料燃烧,必须同时满足三个基本要素,即燃料、氧气和热量。
燃料:燃料是燃烧过程中产生能量的来源。
它可以是一种固体、液体或气体。
常见的燃料包括煤、石油、天然气、木材、纸张等。
燃料的种类和性质对燃烧过程有很大影响,不同燃料具有不同的燃烧特性和效率。
氧气:氧气是燃烧过程中的必要成分,燃料无法燃烧。
燃烧学讲义现代的工业炉大部分都以燃料作为炉子热能来源,对于燃烧过程的评价及其特点的分析,从总的来说可以归纳为以下几个方面的主要问题:(1)燃烧温度:燃烧温度应满足炉内被加热钢料对炉温的要求。
(2)燃烧速度:它影响着炉内温度的高低和高温区集中的程度。
燃烧速度的特性指标是燃烧室容积热强度、简称“燃烧强度”,它表示单位容积内单位时间完全燃烧掉的燃料量(米3/米3•小时、千克/米3•小时或千焦/米3•小时),燃烧强度大,说明燃烧速度快(或用火焰传播速度表示),火焰短,高温区集中。
(3)燃烧完全程度:它影响到炉内温度,炉内气氛和燃料消耗量以及对大气的污染程度等。
燃烧完全程度一般由炉内气体成分或烟气成分决定。
假如可以用烟气中化学损失来表示,也可用“燃烧完全系数”表示。
炉内气氛的特点经常用CO/CO2和H/H2O等气体成分的比值来表示。
(4)燃烧的稳定性和可调性:为了调节燃烧装置的燃烧能力。
在所要求的调节范围内,燃烧过程应当稳定进行,比如要保持火焰的连续性,不回火,不脱火,不爆炸,不灭火。
每种燃烧装置都允许一定的调节范围,其大小通常用“调节倍数”或简称为“调节比”来表示。
一、燃烧温度1、燃烧温度的概念燃烧温度即燃料燃烧时生成的气态燃烧产物(烟气或炉气)所能到达的温度。
在实际条件下燃烧温度与燃料种类,燃料成分(即发热量),燃烧条件(指空气、煤气蓄热情况)以及传热条件等因素有关。
总起来说无非是决定于燃烧过程中的热平衡关系。
如果收入的热量大于支出的热量则将反映出燃烧温度逐渐升高。
反之则将反映出燃烧温度逐渐下降直到热平衡时燃烧温度才会稳定下来。
由此看来燃烧温度实质上就是一定条件下有热平衡所决定的某种平衡温度。
所以分析燃烧过程中热收入和热支出的平衡情况,从中找出估算燃烧温度的方法及提高燃烧温度的具体措施。
根据能量守恒和转化规律可知:燃烧过程中燃烧产物的热收入和热支出必然相等。
热收入各项有:①燃料燃烧的化学热(燃料的低发热值)②蓄热空气的物理热Q空=Ln•c 空•t空③燃料带入的物理热Q燃=c燃•t燃热支出各项有:①燃烧产物所含的热量Q产=Vn•c产•t产②由燃烧产物向周围介质的散热损失以Q介表示,它包含炉墙的全部热损失,加热金属和炉子构件等的散热损失。
1、燃烧(Combustion):是可燃物与氧化剂作用发生的放热反应,通常伴有火焰、发光和(或)发烟的现象2、燃烧的条件:可燃物(还原剂):凡能与氧或其它氧化剂起燃烧反应的物质。
助燃物(氧化剂):凡是与可燃物结合能导致和支持燃烧的物质。
点火源:凡能引起物质燃烧的点燃能源,统称为点火源。
3、燃烧的充分条件:一定浓度的可燃物,一定的含氧量,一定的着火能量,三者相互作用4、防火方法:(1)控制可燃物质(2)隔绝空气(3)消除点火源(4)设防火间距5、灭火方法:(1)隔离法(2)冷却法(3)窒息法(4)抑制法6、反应速率:单位时间内在单位体积中反应物消耗或生成物产生的摩尔数7、基元反应:所谓基元反应是指反应物粒子(原子、离子、分子、自由基等)在碰撞中相互作用直接转变为新产物的反应。
8、质量作用定律:反应速率与各反应物的浓度的幂次方成正比,其中各反应物的浓度的幂即为该反应物化学计量数注意:质量作用定律只适于基元反应,对于非基元反应,只有分解为若干个基元反应时,才能逐个运用质量作用定律。
a+b被称为反应级数。
9、燃烧产物:由于燃烧而生成的气体、液体和固体物质完全燃烧产物(Products of Complete Combustion):不能再继续燃烧的产物。
不完全燃烧产物(Products of Incomplete Combustion):能继续燃烧的产物。
分裂产物(Dissociation Products):受燃烧高温作用,产物分子可逆地分解为其他分子原子(团、或离子)。
烟(Smoke):由燃烧或热解作用所产生的悬浮于大气中可见的固体和(或)液体微粒。
10、碳粒子生成的影响因素:a.氧气供给情况:氧气供给充分,碳粒子生成少,或不生成碳粒子。
氧气供给不充分,碳粒子生成多。
b. 可燃物分子中碳氢比值:可燃物分子中碳氢比值不同,生碳能力不同,碳氢比值大的生碳能力强。
c.可燃物分子结构:环状结构的芳香族化合物生碳能力比直链的脂肪族化合物高。
燃烧学中几组概念的辩析
消防燃烧理论是一门内容丰富、涉及知识面广、应用领域广泛的学科,其理论发展经历了一个曲折和漫长的过程,现在已基本趋于成熟。
但笔者在教学工作中发现其中有几组概念,有的内涵上相互交叉,有的存在种属关系,容易造成理解上的误差和实践应用中的混淆。
本文对下列几组概念进行比较分析,供大家学习时参考。
一、燃烧与着火
燃烧,人们俗称“着火”,但实际上,两者不是同一个概念。
国标(GB5907-86)规定:燃烧是可燃物与氧化剂作用发生的放热反应, 通常伴有火焰、发光和 (或)发烟现象。
由概念可知,“燃烧”本质上是一种剧烈的氧化还原反应,同时强调必须同时伴有发光放热现象。
而“着火”的概念是可燃物质在空气中与火源接触,达到某一温度时,开始产生有火焰的燃烧,并在火源移去后仍能持续燃烧的现象。
也就是说,燃烧是一个广义的概念,而着火是燃烧的一种类型,除此之外,燃烧按其形成的条件和瞬间发生的特点,还包括闪
燃、自燃、爆炸等类型。
因此,着火是一种燃烧现象,但燃烧不一定就是发生了着火。
二、闪燃和着火
人们都知道闪燃是着火的前兆。
两者的共同点在于:闪燃和着火都是一种燃烧现象;两者的发生都需要可燃物并具备一定的温度; 都需要有外界点火源的作用;都会出现火焰。
两者的不同点在于:闪燃是瞬间的燃烧现象,而着火是持续的燃烧现象。
三、着火与阴燃
着火的概念前面已有叙述,而阴燃是物质无火焰的缓慢燃烧,
通常产生烟和温度升高的迹象。
这种燃烧看不见火苗,可持续数天, 甚至数十天,不易被发现。
处于阴燃中的物质,如果改变通风条件, 增加供氧量,或可燃物水份蒸发到一定程度时,也可能由阴燃转变为着火。
当持续的阴燃完全穿透固体材料时,由于对流的加强,会使空气的流入量相对增大,阴燃也可转变为着火。
但是如在缺氧或湿度较大的条件下发生火灾,由于燃烧消耗氧气,以及水蒸气的蒸发耗能,使燃烧体系氧气浓度和温度均降低,燃烧速度减慢,火焰逐渐熄灭,也会由着火转化为阴燃。
所以,着火和阴燃是两种不同的燃烧现象,但两者在一定条件下可以相互转化。
四、爆燃和轰燃
爆燃指以每秒数十米甚至百米的速度,即以亚音速传播的爆炸, 是发生化学爆炸时能量释放的一种形式。
而轰燃是描述相对密闭空间发生火灾时常见的一种现象。
如当建筑物内部发生火灾时,热被天棚和壁体的上部吸收,然后又向下辐射,使可燃物质温度上升,达到其着火温度时,火就会突然以全面燃烧的形式发展起来,即发生轰燃。
轰燃具有瞬间发生、快速发展的特点,与爆燃极其相似。
但两者应用场合不同,爆燃运用较为广泛,可以描述化工装置、易燃易爆气体、烟花爆竹等事故,而轰燃常被人们用于描述建筑火灾发展的某一个阶段。