燃烧学基础知识39页PPT

exp
Etotal RTB
]
hS V
TB
Etotal 2R
Etotal 2R
1 4R T0II Etotal
可以看出TB有两个解。取等号右边两项相加所对应的 TB 值很高，它位于 曲线上的拐点以上，实际上 TB不可能如此高。所以我们可以不予考虑，只取TB较低
的值。
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即 ：TB
Etotal 2R
总之，混气的初温，浓度，流速和混气性质对着火 和熄火都有影响。初温较高，浓度接近于化学恰当比， 混气流速低或活化能小均会使着火过程容易实现，亦即 有利于稳定燃烧；而熄火则发生在初温较低（比着火温 度低），浓度偏离化学恰当比，流速较高的情况下。
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第三节 可燃极限
1.可燃性 燃料与氧化剂的混合物在点火的情况下，如果会产生
从图中可以看出，当温度或压力降低时，着火温 度缩小，当压力或温度下降到某一数值时，着火界限缩 成一点，如果压力或温度继续降低，任何混合气成分都 不能着火。
燃料/氧化剂混合物中温度和压力可燃极限随当量比变化的典型 曲线
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可燃边界 取决于反应容器的尺寸， 点火源的能量，火焰传播的方向（向 上，向下，水平），压力，温度和混 合物中稀释气体的量和性质。
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则系统的能量方程为：
的热
表示单位气体混合气在单位时间内反应放出
量，称为生热速率。
外界散
表示单位气体混合气在单位时间内平均向
发的热量，称为散热速率。
取决于阿累尼乌斯因子
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取决于阿累尼乌斯因子 为T的线性函数，斜率
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初始值：
着火速率取决于生热速率与散热速率的相互关系 及其随温度而增长的性质。分析 和 随温度的变化， 就可以得出系统的着火特点，并导出着火的临界条件。

未来燃烧技术的发展趋势与挑战
发展趋势
未来燃烧技术的发展趋势包括进一步提高燃烧效率、 降低污染物排放、实现可再生能源的利用和智能化控 制等。
挑战
未来燃烧技术的发展面临诸多挑战，如技术瓶颈、经 济成本、政策法规和环保要求等。需要加强科技创新 和政策引导，推动燃烧技术的可持续发展。
感谢您的观看
THANKS
03
燃料电池可应用于汽车、船舶、航空航天、电力系统和备用电
源等领域。
生物质能燃烧技术及应用
生物质燃烧技术
生物质燃烧技术是将生物质转化为热能和电能的一种方式，具有高 效、环保、可再生的特点。
生物质燃烧设备
生物质燃烧设备包括生物质锅炉、生物质焚烧炉和生物质热电机组 等。
生物质燃烧应用
生物质燃烧可用于供热、发电和工业生产等领域，是实现可再生能源 利用的重要途径之一。
02
燃烧的基本原理
燃烧化学反应机理
01
燃烧化学反应机理是研究燃烧过 程中化学反应如何进行的机制。 它涉及到反应物分子间的相互作 用以及反应过程中的能量变化。
02
燃烧化学反应机理对于理解燃烧 过程、优化燃烧效率和减少污染 物排放具有重要意义。
燃烧反应动力学
燃烧反应动力学是研究燃烧过程中化 学反应速率以及影响反应速率的各种 因素的科学。
通过燃烧反应动力学的研究，可以了 解燃烧反应的快慢程度，进而优化燃 烧条件，提高燃烧效率。
燃烧热力学
燃烧热力学主要研究燃烧过程中能量的转化和物质的变化。 它涉及到燃烧过程中能量的释放、转移和利用。
燃烧热力学对于能源利用、环境保护和可持续发展具有重要 意义。
燃烧过程中的物质传递与热力学
燃烧过程中的物质传递与热力学涉及 到燃烧过程中物质和能量的传递与转 化过程。

的性质分类、按燃烧方式分类
按燃烧物的性质分类
根据燃烧物的性质，可以将燃烧分为固体燃烧、液体燃烧和气体燃烧。固体燃烧又可以分 为表面燃烧、熏烟燃烧和炽热燃烧；液体燃烧可以分为闪燃和沸溢；气体燃烧可以分为扩 散燃烧和预混燃烧。
按燃烧方式分类
根据燃烧方式的不同，可以将燃烧分为扩散燃烧、预混燃烧和动力燃烧。扩散燃烧是指可 燃物与助燃物在混合过程中进行燃烧；预混燃烧是指可燃物与助燃物预先混合，然后进行 燃烧；动力燃烧是指可燃物在高速气流中进行的燃烧。
火灾扑救的基本原则与方法
冷却灭火法
窒息灭火法
隔离灭火法
抑制灭火法
通过降低可燃物的温度 来达到灭火的目的。
通过隔绝空气或稀释可 燃物来达到灭火的目的。
通过将可燃物与火源隔 离来达到灭火的目的。
通过抑制可燃物的化学 反应来达到灭火的目的。
应急救援的组织与实施
应急救援的组织 成立应急救援指挥部，负责统一指挥和协调应急救援工作。
火灾的起因与分类
火灾的起因
可燃物、助燃物（如氧气）和点火源 （如火柴、打火机）是火灾发生的必 要条件。
火灾的分类
根据燃烧物的不同，火灾可分为A、B 、C、D、E五类，分别为固体物质火 灾、液体或可熔化固体物质火灾、气 体火灾、金属火灾和带电火灾。
火灾预防的基本原则与方法
01
02
03
消除可燃物
减少室内可燃物的存放， 避免将可燃易燃物品置于 靠近火源的位置。
燃烧是一种放热、发光 的化学反应，通常伴随 着火焰的产生。
燃烧反应需要可燃物、 助燃物（通常是氧气） 和足够的高温，三者缺 一不可。
燃烧反应通常涉及一系 列复杂的化学反应，这 些反应会产生大量的热 量和光。

持燃烧。
燃烧的效率
燃烧效率的定义
燃烧效率是指燃烧过程中有效能量与总能量之比，通常以百分比表 示。
影响因素
燃烧效率受到多种因素的影响，包括燃料类型、燃烧条件、空气供 应和燃烧设备的设计等。
提高燃烧效率的方法
通过优化燃料和空气的混合比例、改善燃烧设备的热工况、采用催化 燃烧等技术可以提高燃烧效率，降低能源浪费和污染物排放。
燃烧的安全措施
控制可燃物浓度
01
在工业生产中，控制可燃物的浓度在安全范围内，避免达到爆
炸极限。
通风与排气
02
保持工作场所的通风良好，及时排除可燃气体和粉尘，防止浓
度积累。
防火分隔与消防设施
03
设置防火分隔，配备消防设施，如灭火器、消防栓等，并定期
检查其有效性。
燃烧的安全事故处理
紧急疏散
一旦发生燃烧事故，应立 即启动紧急疏散程序，迅 速撤离现场人员至安全区 域。
燃烧反应缓慢，通常不会发出可见火焰， 而是以热辐射形式释放出热量的现象。
燃烧的过程
引燃阶段
在引燃阶段，可燃物质与点火源 接触并开始燃烧。此阶段需要足 够的点火能量和可燃物质的存在
。
燃烧阶段
在燃烧阶段，燃料与氧气发生化学 反应，释放出大量的热量和气体。 此阶段是燃烧过程中的主要阶段。
熄灭阶段
在熄灭阶段，燃料被完全消耗或氧 气耗尽，燃烧反应停止。此阶段释 放的热量和气体逐渐减少。
燃烧的物理特性
要点一
总结词
燃烧的物理特性包括火焰的形成和传播、热辐射和燃烧产 物的状态变化。
要点二
详细描述
在燃烧过程中，可燃物与氧化剂反应产生火焰。火焰的形 成和传播与可燃物的物理性质、反应条件和环境因素有关 。火焰可以呈现不同的颜色和形状，并具有特定的温度和 发光特性。此外，燃烧过程中产生的热辐射可以传递热量 ，影响周围物质的状态变化。最后，燃烧产物可以是气态 、液态或固态，取决于可燃物的组成和反应条件。

（三）爆炸极限
1.爆炸浓度极限：可燃的气体、蒸气或粉尘与空气 混合后，遇火会产生爆炸的最高或最低的浓度。
遇火会产生爆炸 的最低浓度，称为爆炸下限；遇 火会产生爆炸 的最高浓度，称为爆炸上限。
爆炸极限是评定可燃气体、蒸气或粉尘爆炸危险 性大小的主要依据。爆炸上、下限值之间的范围越大， 爆炸下限越低、爆炸上限越高，爆炸危险性就越大。
二、 不同物质的燃烧产物
1.单质的燃烧产物 一般单质在空气中的燃烧产物为该单质元素的氧 化物。
2.化合物的燃烧产物 一些化合物在空气中燃烧除生成完全燃烧产物外， 还会生成不完全燃烧产物。最典型的不完全燃烧产物 是一氧化碳（CO2），它能进一步燃烧生成二氧化碳。
3.合成高分子材料的燃烧产物 合成高分子材料在燃烧过程中伴有热裂解，会分 解产生许多有毒或有刺激性的气体，如氯化氢、光气、 氰化氢等。
第二节 燃烧类型
燃烧按其发生的瞬间的特点不同，分为闪燃、着 火、自燃、爆炸。
一、 闪燃
（一）闪燃的含义
定义:液体表面上能产生足够的可燃整齐，遇明火 产生一闪即灭的燃烧现象。
可燃液体之所以会发生一闪即灭的闪燃现象，是 因为液体在闪燃温度下蒸发速度较慢，蒸发出来的蒸 气仅能维持短时间的燃烧，而来不及提供足够的蒸气 补充维持稳定燃烧，故闪燃一下就熄灭。
4.木材的燃烧产物 木材是一种化合物，主要由碳、氢、氧元素组成， 主要以纤维素分子形式存在。木材燃烧主要生成二氧 化碳、水蒸气、甲酸、乙酸、一氧化碳等产物，也会 申城可燃蒸气及颗粒。
三、 燃烧产物的毒性
燃烧产物有不少是毒害气体，往往会通过呼吸道 侵入或刺激眼结膜、皮肤黏膜使人中毒甚至死亡。
据统计，在火灾中死亡的人约80%是由于吸入毒 性气体中毒而致死的。一氧化碳是火灾中最危险的气 体。

综化上的所物述质，不一物定质都燃是烧能是够氧燃化烧反的应物，质而氧化反应不一定是燃烧，能被氧8
可燃物质的多数氧化反应不是直接进行的，而是经过一系列复杂的中 间反应阶段；不是氧化整个分子，而是氧化连锁反应中间产物——游 离基或原子。
可见，燃烧是一种极其复杂的化学反应，游离基的连锁反应是燃烧反 应的实质，光和热使燃烧过程中发生的物理现象。
如：汽油、柴油、煤油、酒精 。
气体可燃物
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河南消防职业培训学校(漯河站） 2019/9/16
凡是在空气中能发生燃烧的气体，都称为可燃气 体。可燃气体在空气中需要与空气的混合比在一 定浓度范围内（即燃烧最低浓度），并还要一定 的温度（即着火温度）才能发生燃烧。
如：H2 CL2 CH4、 氢气 氯气 甲烷此外， 有些物质在通常情况下不燃烧。但在一定条件下 又可以燃烧。如：赤热的铁在纯氧中能发生剧烈 燃烧；赤热的铜能在纯氯气中发生剧烈燃烧；铁、 铝本身不燃，但把铁、铝粉碎成粉末，不但能燃 烧，而且在一定条件下还能发生爆炸。
3、一定的点火能量
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河南消防职业培训学校(漯河站） 2019/9/16
可燃物发生燃烧，都有本身固有的最小点火能要求，达到一定的 强度才能引起可燃物着火。否则燃烧就不会发生。所需火源的强度， 取决于可燃物质的最小点火能（引燃温度），不同可燃物质燃烧所需 的引燃温度各不相同。汽油0.2mJ，乙醚0.19mJ。
河南消防职业培训学校漯河站河南消防职业培训学校漯河站河南消防职业培训学校漯河站河南消防职业培训学校漯河站河南消防职业培训学校漯河站河南消防职业培训学校漯河站河南消防职业培训学校漯河站河南消防职业培训学校漯河站河南消防职业培训学校漯河站河南消防职业培训学校漯河站河南消防职业培训学校漯河站河南消防职业培训学校漯河站河南消防职业培训学校漯河站河南消防职业培训学校漯河站河南消防职业培训学校漯河站河南消防职业培训学校漯河站河南消防职业培训学校漯河站河南消防职业培训学校漯河站河南消防职业培训学校漯河站第二章燃烧基础知识主要内容

➢计算步骤：
C pi
➢先假定一个理论燃烧温度t1，从“平均恒压热容”表
中查出相应的 C pi代入上述公式，求出相应的Ql1 ；
➢然后再假定第二个理论燃烧温度t2，求出相应的
和Ql2；
t
t1
t2 Ql 2
t1 Ql1

Ql
Ql1
➢然后用插值法求出理论燃烧温度t
• 燃烧温度计算举例
第一节 化学热力学基础
• 一、化合物的生成焓
1 C 2 O2 CO
1 2
H2

1 2
I2

HI
√ h f 298,CO

110.59KJ
/
mol
√ h f 298,HI
25.12KJ
/ mol
CO

1 2
O2

CO2
× h f 298,CO2

283.10KJ
/ mol
第一节 化学热力学基础
• 一、化合物的生成焓
➢n mol物质在恒压（恒容）下，由T1升高到T2所需的 热量用Qp（Qv）来表示。
T2
Qp n T1 CpdT
T2
QV n T1 CV dT
➢Cp大于Cv，对于理想气体： Cp－Cv＝R；
➢对于液体和固体： Cp＝Cv。
➢热容比：气体的恒压热容和恒容热容之比，用K表示，
第一节 化学热力学基础
• 一、化合物的生成焓
➢燃烧温度的计算
➢计算方法
Ql
T
ni 298 C pi dT
Ql Vi Cpi T 298
恒压平均热容 C取pi 决于温度，只在某一个温度 范围内是常数

• 与着火时的热焰比较，温度较低，辉光较弱，产生 的热量很少，这种现象是烃类气相氧化的特征之一 ，称为焰前反应
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射流特性及其混合过程
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➢实际意义
①射流是大多数工程燃烧混合的主要方式：除固 体燃料有时以块状进行燃烧外，其它燃料和氧化 剂都是以射流形式送入燃烧空间的。
②物理因素在整个燃烧过程起着更为重要的作用 例如有焰燃烧。
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实际中常见的交叉射流形式
• 为了混合良好，需保持二次风以较高的速度射入 燃料气流，否则二次风很快被主气流“同化”， 二次风穿透深度不足，导致混合不充分
• 二次风的温度升高， 穿透深度变小
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5、环形射流和同轴射流
• 流场结构
– 完全发展区 • 距离喷口约8~10倍 喷口直径的区域 • 与圆形自由射流类 似
相反混合减缓射流张角速度及浓度沿轴向的变化率随之减小势核长度越大当速度梯28射流特性的影响因素1流速比当由0或213趋向1时射流核越来越大轴心速度衰减变慢当射流的密度小于周围气流的密度时射流的衰减速度将加快2密度293多股平行射流射流之间形成较为强烈的旋涡区使多股平行射流的湍流脉动比自由射流大而边界层的增厚主要与横向脉动速度成正比314交叉射流两股射流以某一角度交叉喷出形成的射流汇合点之前存在回流区大小与喷口间距和射流交角有关32速度衰减规律33实际中常见的交叉射流形式为了混合良好需保持二次风以较高的速度射入燃料气流否则二次风很快被主气流同化二次风穿透深度不足导致混合不充分二次风的温度升高穿透深度变小345环形射流和同轴射流距离喷口约810倍喷口直径的区域有回流区存在回流区一般用于改善火焰的稳定性
第四章 燃烧理论基础

着火感应期的存在原因：可燃体系在着火前由 低温化学反应到高温燃烧反应，需要有个热量 逐渐积累、温度逐渐上升过程，反应才能自动 加速，而这个过程是需要时间的。
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四、热自燃理论中的着火感应期
（一）T-t曲线图
q
ql T
b
Tc
c a
T0 Tc
T
t
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第二节 弗兰克-卡门涅茨基自燃理论 Frank-Kamenetski
第一节 谢苗诺夫自燃理论
一、热自燃理论的基本出发点
体系能否着火取决于化学反应放热因素与体系向 环境散热因素的相对大小。如果反应放热占优势， 体系就会出现热量积累，温度升高，反应加速，出 现自燃。反之，不能自燃。 二、谢苗诺夫自燃理论
谢苗诺夫自燃理论的基本出发点：自然体系的着 火成功与否取决于放热因素和散热因素的相互关系。
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三、热自燃理论的着火条件 （二）放热速率的影响因素
1、发热量 2、温度 3、催化物质 4、比表面积 5、新旧程度 6、压力
压力越大，反应物密度越大，单位体积产 生的热量越多，易发生自燃。
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三、热自燃理论的着火条件 （三）散热速率的影响因素
1、导热作用 导热系数越小，越易蓄热，易自燃；
2、对流换热作用 对流换热作用差的，容易自燃。如：通风
决定曲线位置关系的因素 ：T0，P一定； h变！
q
Q1
Q2
a点：
b
b点：
c点：
a
c
T0
T
相交： 相切： 相离：
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放热速率：
散热速率：
决定曲线位置关系的因素 ：T0，P一定； h变！
q
Q1
b
Q2 自燃重要的准则：

无火焰燃烧具有三个特点： （1）无链锁反应。 （2）氧在可燃烧的界面。 （3）可燃物为炽热的固体。 对有火焰燃烧，由于燃烧过程中存在未受抑制的 游离基（自由基）作中间体，所以燃烧三角形增 加了一个空间坐标，形成燃烧四面体。如图1-2-3 所示。
• 人们长期用火和同火灾斗争中发现闪燃、着火、
自然爆炸等燃烧类型，它们各自都有其独特性。 因此，人们为了消防安全必须分析研究每一类型 燃烧的发生的特殊原因，以便人们按照实际情况 确定了该相应的防火和灭火措施。
3.一定的引火能量（点火能）
• 不管何种形式的点火能量，都必须达到一定的强
度才能引起可燃物质着火。否则，燃烧就不会发 生不同可燃物质燃烧所需的引火能（点火能）各 不相同。 几种常见可燃物燃烧所需要的温度如表所示：
•
4、相互作用
• 燃烧不仅必须具备必要条件（三要素）和充分条 •
件，而且还必须使以上条件相互结合、相互作用， 燃烧才会发生和持续，否则，燃烧也不能发生。 对无火焰燃烧可用经典三角形（如图1-2-2）表示 三者关系。燃烧三要素（三边连接）同时存在、 相互作用，燃烧才会发生。
•
燃烧的定义
• 步骤自行加速发展下去（瞬间自发进行若干次），直
至反应物燃尽为止燃烧是可燃物与氧化剂作用产生的 放热反应，通常伴有火焰、发光和（或）发烟现象。 简而言之，燃烧是一种放热、发光的化学反应。
燃烧本质
•
随着现代科学的发展，近代链锁反应理论认为：燃 烧是一种游离基的链锁反应。链锁反应也称为链式反应， 即由游离基在瞬间进行的循环连续反应。游离基又称自 由基或自由原子，是化合物或单质分子中的共价键在外 界因素（如光、热）的影响下，分裂而成含有不成对电 子的原子或原子基团，它们的化学活性非常强，在一般 条件下是不稳定的，容易自行结合成稳定分子或与其它 物质的分子反应生成新的游离基。当反应物产生少量的 活化中心—游离基（自由基或自由原子）时，即可发生 链锁反应。只要反应一经开始，就可经过许多链锁。当 活化中心全部消失（即游离基消失）时，链锁反应就会 终止。