燃烧学复习资料整理 中国矿业大学(教学内容)

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爆轰极限（体积％）
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《燃烧学》--第四章
燃料空气弹
据报载，美国在对阿富汗的军事行动中使用了一种称为燃料空气 弹(fuel air explosive projectile，FAE)的新式武器，当被投掷或发 射到目标上空时，液体燃料连同雷管、定时器一起撒到地面，燃 料很快汽化成雾状，散布在空气中，经过预定的延迟时间，由雷 管引爆，产生威力强大的爆炸。燃料空气弹内装的炸药是容易汽 化的液态碳氢化合物，如环氧乙烷、环氧丙烷、甲基乙炔和丙二 烯等，本身不含氧或只含很少的氧，必须与空气混合才会爆炸。 由于它爆炸时几乎把附近空气中的氧消耗殆尽，在这个范围的人 即便不被炸死，也会因缺氧而窒息死，所以燃料空气弹又称窒息 弹。燃料空气弹爆炸时会产生2500℃左右的高温火球，并形成强 大的冲击波和热气浪，炸点附近的冲击波传播速度可达2200m/s， 超压达5~20MPa)。燃料空气弹的破坏威力较大，可使暴露的士 兵失去作战能力，使电子设备受到破坏，可大面积杀伤人员和摧 毁无防护的武器，如地面的和躲在普通工事或民房内的人员，停 机坪上的飞机，暴露的导弹、雷达和电台天线等。
dx V激 dt
2-2’ 截面间的距离为 质量守恒
2
2′
1
dx气＝Vdt
2
2′
1
1 Adx 2 Adx dx气
V激＝
dx气
2 2 1V源自dx中国矿业大学能源学院安全与消防工程系
12
1-2截面间气体的动量变化： 在激波通过前，气体的速度为0； 激波通过后，气体的速度由0增加到ΔV，所以1-2截面间在dt时间内的动 量变化为ρ1AdxΔV。 作用于这部分气体上的冲量为（p2-p1）Adt。 动量守恒定律

灭火措施3.改善系统的散热条件
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链锁反应理论中的灭火分析
《燃烧学》--第三章 燃烧学》--第三章
灭火条件：根据链锁反应着火理论， 灭火条件：根据链锁反应着火理论，必须使系统中的自由基 增长速度（ 增长速度（主要是链传递过程中由于链分支而引起的自由基 增长）小于自由基的消毁速度。 增长）小于自由基的消毁速度。 1.降低系统温度，以减慢自由基增长速度。 降低系统温度，以减慢自由基增长速度。 降低系统温度
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(T − T∞ )
Tm − T − E / RT & q g = ∆H c ρ ∞ K T − T e m ∞
q E E q
& ql =
GC p V
E
(T − T∞ )
《燃烧学》--第三章 燃烧学》--第三章
（q0，T0）
qL
hF/V增加 增加 qL （ q0 ， T 0 ） q
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《燃烧学》--第三章 燃烧学》--第三章
灭火措施1.降低系统氧或者可燃气浓度
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《燃烧学》--第三章 燃烧学》--第三章
灭火措施.降低系统环境温度
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《燃烧学》--第三章 燃烧学》--第三章
《燃烧学》--第三章 燃烧学》--第三章
燃烧学
燃烧学
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1
《燃烧学》--第三章 燃烧学》--第三章
上节课内容回顾
强迫着火（点火） 强迫着火（点火）

4
讨论： 讨论：
∂ θ x ∂ θ x ∂ θ + ( 0 )2 + ( 0 )2 = − δ exp( θ ) 2 2 2 y0 z0 ∂ x1 ∂ y1 ∂ z1
2 2 2
《燃烧学》--第三章
1）方程的解完全受 0/y0，x0/z0和δ控制 ）方程的解完全受x 控制 2）当物体的形状确定后，其解，即稳态温度分布仅取决于 的值。 ）当物体的形状确定后，其解，即稳态温度分布仅取决于δ的值 的值。 n 2 ∆H c K nC AO Ex0 − E / RT δ= e 2 KRT0 3）δ表征物体内部化学放热和通过边界向外传热的相对大小。 表征物体内部化学放热和通过边界向外传热的相对大小。 ） 表征物体内部化学放热和通过边界向外传热的相对大小 4） x0、T0增加， δ增加 当δ大于某一临界值 时，方程无解， 增加， 增加 增加. 大于某一临界值δcr时 方程无解， ） 大于某一临界值 即物体内部不能得到稳态温度分布，就会自燃。 即物体内部不能得到稳态温度分布，就会自燃。 5）δcr仅取决于体系的外形 ） 仅取决于体系的外形
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3
《燃烧学》--第三章
n 2 x0 2 ∂ 2θ x0 2 ∂ 2θ ∆H c K n C AO Ex0 − E / RT ∂ 2θ +( ) +( ) =− e 2 2 2 2 y 0 ∂y1 z 0 ∂z1 KRT0 ∂x1
e
E − RT
=e
−
E R(T+T0 −T0 )
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7
《燃烧学》--第三章
自燃临界准则参数δcr的求解 自燃临界准则参数 的求解
以无限大平板为例

16.3
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《燃烧学》--第五章
举例：飞机油箱中燃油的爆炸温度极限的变化
图 5-14 图
飞机飞行期间燃油可燃性区域示意
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《燃烧学》--第五章
3．水分或其他物质含量
在可燃液体中加入水会使其爆炸温度极限升高。 如果在闪点高的可燃液体中加入闪点低的可燃液体，则混合液体 的爆炸温度极限比前者低，即使低闪点液体的加入量很少，也会 使混合液体的闪点比高闪点液体的闪点低得多
35866 t上 311.7K＝38.6℃ ' 2.303 8.314 9.8443 lg6839 2.303 R C lg Pf Lv 35866 t下 278.1K＝5.0℃ ' 2.303 8.314 9.8443 lg1287 2.303 R C lg Pf
或者利用安顿（Anloine）方程
b lg p a tc
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《燃烧学》--第五章
例5—1 已知癸烷的爆炸下限为0.75％，环境压力为 1.01325×105Pa，试求其闪点。 解 闪点对应的蒸气压为 Pf＝0.75%×1.01325 ×l05＝760（Pa） 查表5—5，癸烷的Lv＝45612 J/mol，C′=10.3730。 将已知值代入式（5-17b），得闪点为
液面上方液体蒸气浓度达到爆炸浓度极限，混合气体遇火源 就会发生爆炸。 蒸气浓度与温度成一一对应关系。 蒸气爆炸浓度上、下限所对应的液体温度称为可燃液体的爆 炸温度上、下限，分别用t上、t下表示 液体温度处于爆炸温度极限范围内时，液面上方的蒸气与空 气的混合气体遇火源会发生爆炸。

燃烧学复习大纲《燃烧学》考研复习大纲1.教材徐通模主编,《燃烧学》，机械工业出版社，2021年2.课程学习目标和基本要求2.1学习目的燃烧是动力工程和工程热物理的二级学科之一。

本文主要研究燃烧反应过程中的各种强放热反应，即流动、传热、传质和化学反应的综合现象。

学习的目的是了解燃烧现象的本质、主要影响因素以及燃烧过程的发展变化规律，能够运用理论知识掌握气体燃料、液体燃料和固体燃料燃烧过程的原理和研究方法。

2.2基本要求（1）能够从理论上准确地认识燃烧现象，了解燃烧过程发生、发展的规律。

（2）掌握对燃烧过程进行理论分析的基本方法，以及对物理过程进行数学处理的基本方法。

（3）学会研究燃烧过程的一些基本实验方法，能够初步利用一些经典实验研究燃烧过程的方法。

（4）了解燃烧理论和燃烧研究方法的新发展。

3.复习内容3.1燃烧化学基础（1）化学动力学基础：基本反应，质量作用定律，阿累尼乌斯定律，反应级数，一级反应和二级反应特点（2）化学反应的化学平衡、分类和特征（3）链式反应：支链反应、直链反应3.2燃烧物理基础（1）传质学基础：费克扩散定律，直角坐标系传质学方程（2）流体力学基础：直流自由射流、旋转射流和直流交叉射流的基本概念和应用特性3.3气体燃料的燃烧（1）预混可燃气的着火和自燃理论：绝热条件下和非绝热条件下非稳态着自燃理论（2）预混可燃气体的点燃理论：无穷大平板点燃理论――零值梯度理论（3）层流火焰传播：火焰传播速度的概念和理论（4）湍流火焰传播：湍流火焰传播模型的分类和主要特征（5）扩散火焰：扩散火焰的概念和火焰长度理论（6）射流火焰：自由射流、旋转射流和直流交叉射流火焰的特点（7）火焰的稳定性：工业火焰稳定的基本原理和方法3.4液体燃料的燃烧（1）液体燃料燃烧特性（2）斯蒂芬流（3）单液滴蒸发理论（4）单液滴燃烧理论（5）液雾燃烧的理论基础（6）液体燃料的燃烧组织3.5固体燃料的燃烧理论（1）煤的热解过程分类及其特点（2）碳的燃烧化学反应：碳燃烧的非均相化学反应理论、扩散燃烧区和功率燃烧区和过渡燃烧区理论（3）炭球燃烧速率和燃尽时间：纯炭球化学反应速率和燃尽时间理论（4）煤颗粒燃烧过程：含灰炭球燃烧速率和燃尽时间理论（5）煤粉气流的燃烧过程：煤粉燃烧特点，煤粉燃烧组织理论基础3.6燃烧污染物的生成和控制（1） nox的形成机理与控制（2）sox的形成机理与控制。

Nu
努塞尔数 葛拉晓夫数
8
gl3 gl3 T Gr v 2 v2
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《燃烧学》--第二章
过渡区 U∞ U（ y ） y U∞ 层流边界层 湍流边界层 δh（x）
δh（x）
x
x
流线
层流内层
U（0）＝0
（ a） 图2-3 平板上的绝热流动边界层系统
1/ 2
热边界层
T q ' ' k y

8 h l Re l

y 0

1 Pr3 h
普朗特数Pr＝v/α
q' '
k

T Ts
hl 0.35Re1 / 2 Pr1 / 3 k
h
k 1/ 2 1 / 3 l 8 / Re P r 0.35
T∞
T0
x
初始条件和边界条件
t 0, 0
x 0,
h( ) k
θ h , x ( ) k x
解为：
T T0 erfc( x / 2 t ) exp( xh / k h 2t / k 2 ) erfc( x / 2 t h t / k ) T T0
（b）
U∞ T∞
U∞
T＝T（y） δh（x）
x
δθ（x）
Ts 图2-4 平板上的非绝热流动边界层系统 （虚线表示流动边界层，实线表示热边界层）
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《燃烧学》--第二章
2.3热辐射
Q Qr Qa 吸收率α=Qa/Q, 黑体为1 反射率r=Qr/Q, 白体为1 透射率d=Qd/Q, 透明体为1

Lambert－Beer定律：
I I 0 exp KL
K为消光系数
K KmM s
烟气浓度通常用光密度（或光学密度）D来衡量。其定义为：
I o D log I LK K m LM s D 2.3 2.3
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log d gn
N i log d i N i 1
n
采用标准差来表示颗粒尺寸分布范围内的宽度，即
log g [
i 1
n
log d
i
log d gn N i
2
N
]1 / 2
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《燃烧学》--第七章
7.5.2.2烟气的浓度和烟气光密度
顶棚射流
R
H
Q
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3
《燃烧学》--第七章
室内火灾的发展过程
平 均 温 度 轰然
初期增长阶段
充分发展阶段
衰减阶段
时间 图7-4室内火灾发展的温度－时间曲线
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4
《燃烧学》--第七章
室内火灾可分为三大阶段
（1）初期增长阶段：
从出现明火算起 开始火焰体积较小，燃烧状况与敞开环境中的燃烧差不多； 随后火焰体积逐渐增大； 室内的通风状况对火灾的后续发展具有重要影响。
烟气生成速率也可用体积速率来表示，即
M Vs
s
ρ s为热烟气的密度，其大小随温度改变而改变
293 s 0 T 273
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《燃烧学》--第七章

燃烧学复习资料第六章1.固体的阴燃⑴阴燃：可燃固体在堆捆或空气不足的条件下，发生的只冒烟而无火焰的燃烧现象。

在规定的试验条件下，可燃固体发生的持续、有烟、无焰的燃烧现象。

（材料燃烧性能实验定义）⑵阴燃发生条件①内部条件：受热后能产生刚性结构的、多孔性物质（如碳）的可燃固体，具备多孔蓄热和大面积吸附氧。

②引起阴燃的热源：ⅰ自燃热源；ⅱ先阴燃热源；ⅲ有焰燃烧熄火后阴燃；ⅳ物质内部热点或外部热流。

⑶阴燃的结构区域I：热解区。

在该区内温度急剧上升，并且从原始材料中挥发出烟。

相同的固体材料，在阴燃中产生的烟与在有焰燃烧中产生的烟大不相同，因阴燃通常不发生明显的氧化，其烟中含有可燃性气体，冷凝成悬浮粒子的高沸点液体和焦油等。

区域II：炭化区。

在该区中，炭的表面发生氧化并放热，温度升高到最大值。

在静止空气中，纤维素材料阴燃在这个区域的典型温度为600～750℃。

该区产生的热量一部分通过传导进入原始材料，使其温度上升并发生热解，热解产物（烟）挥发后就剩下炭。

对于多数有机材料，完成这种分解、炭化过程，要求温度大于250～300℃。

区域III：残余灰／炭区。

在该区中，灼热燃烧不再进行，温度缓慢下降。

⑷阴燃传播速度的影响因素①颗粒大小；②湿度；③粉尘厚度；④外加气流；⑤外加剂。

⑸阴燃向有焰燃烧的转变(一)阴燃从材料堆垛内部传播到外部时转变为有焰燃烧(二)加热温度提高，阴燃转变为有焰燃烧(三)密闭空间内材料的阴燃转变为有焰燃烧2.固体的燃烧形式（一）蒸发式燃烧火源加热——熔融蒸发——着火燃烧（关键阶段）火源加热——升华——着火燃烧（二）表面燃烧：在可燃固体表面上由氧和物质直接作用而发生的燃烧现象。

（三）分解燃烧火源加热——热解——着火燃烧（关键阶段）（四）熏烟燃烧（阴燃）：某些物质在堆积或空气不足的条件下发生的只冒烟而无火焰的燃烧现象。

（五）轰燃：可燃固体析出的可燃挥发分在空气中的爆炸式燃烧。

异相（非均相）燃烧：可燃物与氧化剂处于固、气两种不同状态时的燃烧现象。

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《燃烧学》--第六章
不同类型高聚物的燃烧有如下特点：
（1）只含碳和氢的高聚物，如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等， 易燃但不猛烈，离开火焰后仍能持续燃烧，火焰呈兰色或黄色， 燃烧时有溶滴，并产生有毒的一氧化碳气体。 （2）含有氧的高聚物，如有机玻璃、赛璐珞等，易燃且猛烈， 火焰呈黄色，燃烧时变软，无溶滴，并产生有毒的一氧化碳。 （3）含有氮的高聚物，燃烧情况比较复杂，如脲甲醛树脂为难 燃自熄；三聚氰胺树脂为缓燃缓熄；尼龙为易燃以烬。它们在燃 烧时都有溶滴，并产生一氧化碳、一氧化氮有毒气体和氰化氢剧 毒气体。 （4）含有氯的高聚物，如聚氯乙烯等，硬的为难燃自熄，软的 为缓燃缓熄，火焰呈黄色，燃烧时无熔滴，有炭瘤，并产生氯化 氢气体，有毒且溶于水后有腐蚀性。 （5）含有氟的高聚物，实际不燃，但加强热时，能放出腐蚀毒 害性的氟化氢气体。 （6）酚醛树脂，无填料的为难燃自熄，有木粉填料的为缓燃缓 熄，火焰呈黄色，冒黑烟，放出有毒的酚蒸气。
常见高分子物质的自燃点
物质名称 自燃点（℃） 物质名称 自燃点（℃） 物质名称 自燃点（℃）
棉花
报纸 白松
255
230 260
聚乙烯
聚氯乙烯 有机玻璃
349
454 450～462
聚酰胺
醋酸纤维素 硝酸纤维素
424
475 141
6
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《燃烧学》--第六章
氧指数测定仪
1—试样； 2—夹具； 3—点火器； 4—金属丝网； 5—支架； 6—柱内玻璃珠； 7—钢底盘； 8—三通管； 9—截止阀； 10—支持器内小孔； 11—压力表； 12—精密压力调节器 13—过滤器； 14—针形阀； 15—转子流量计

燃烧学
《燃烧学》--第三章
燃烧学
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1
3.4链锁自燃理论
《燃烧学》--第三章
➢ 3.4.1 链式着火概念
❖ 热自燃理论无法解释的现象和实验结果
✓ 烃类氧化过程 ✓ 氢－氧混合气的可燃界限， (“着火半岛”现象 )
❖ 链式着火理论: 在氧化反应体系中，一方面，随着热量的积累 反应自动加速，但也可以通过分枝的链锁反应的，迅速增加 活化中心（自由基）来使反应不断加速直至着火爆炸。
✓ 第一，强迫着火仅仅在混气局部（点火源附近）中进行，而自发 着火则在整个混气空间进行。
✓ 第二，自发着火是全部混合气体都处于环境温度T0包围下，由于 反应自动加速，使全部可燃混合气体的温度逐步提高到自燃温度 而引起。强迫着火时，混气处于较低的温度状态，为了保证火焰 能在较冷的混合气体中传播，点火温度一般要比自燃温度高得多。
（链传递）
（6） H 器壁破坏
（7） OH 器壁破坏
（链终止）
（8） OH ＋H H2O
3H 2 O2 H 2H 2O 3H
（器壁销毁） （气相销毁）
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《燃烧学》--第三章
➢ 3.4.2 链锁自燃着火条件（链锁分枝反应的发展条件）
过氧化物中－O－O－链较弱（链能只有 125.61－167.48kJ），容易断裂
τ1时期氧化反应的特点： 生成过氧化物
过氧化物自行分解，生成多个自由基而使反应发生分支，但反应速度不快。
退化分支的特性
甲醛被激化而产生冷焰。
烃类氧化产物中有醛、醇类产物，以被实验证实。
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h*
hP
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《燃烧学》--第四章
连续方程： （质量平衡）
PuP u m 常数
P 2uP 2 2u 2 m2
PuP 2 u
2
m2
P
m2

动量方程：
2 2 pP PuP pu
1 1 1 c pTP c pT Q pP p 2 P 1 1 1 c p (TP T ) pP p Q 2 P
P
p P p m 2 1 1
马兰特简化分析的基本思想： 若由Ⅱ区导出之热量能使未燃混合气之温度上升至着火温度Ti，则火焰就 能保持温度的传播
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设反应区中温度分布为线性分布
《燃烧学》--第四章
热平衡方程式为 因为：
Gcp Ti T FK
dT Tm Ti dx c
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《燃烧学》--第四章
可燃气体燃烧的形式
氧气
扩散燃烧
燃气
预混燃烧
燃气+ 空(氧)气
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3
《燃烧学》--第四章
4.1预混气中火焰的传播理论
预混气中火焰的传播分为两种形式
缓燃(正常火焰传播） 爆震（爆轰）
缓燃(正常火焰传播）
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4.2.2火焰焰锋结构
δ（火焰焰锋宽度） o 新 鲜 混 合 气 TC C→C0 SL δP δC a
《燃烧学》--第四章

1．阿仑尼乌斯定律：在化学反应的反应物浓度相等的条件下，化学反应速率常数随时间变化的关系。

2．质量作用定律：在一定温度下，基元反应在任何瞬间的反应速率与该瞬间参与反应的反应物浓度幂的乘积成正比。

3．盖斯定律：在条件不变的情况下，化学反应的热效应只与起始和终了状态有关，而与变化途径无关。

4．着火延迟期；在混合气体已达到着火条件下，由初始状态到温度聚升的瞬间所需的时间。

5．层流火焰传播速度：在层流预混可燃气体的燃烧过程中焰面沿其法线方向移动的速度称为层流火焰传播速度（火焰面移动速度：指当预混可燃气体在管中燃烧，产生的火焰不稳定时火焰面沿管轴线移动的速度。

火焰面移动速度反映了火焰不稳定时火焰面移动的快慢）6．折算薄膜：把边界层的传热传质近似看作通过球对称的边界层薄膜传热传质阻力。

7．淬熄距离：刚刚能够维持火焰传播的最小管道尺寸。

8．绝热火焰温度：燃料和空气的初始状态一定，绝热过程燃烧产物能达到的温度。

9．雾化角：喷嘴出口到喷雾炬外包络线的两条切线之间的夹角，也称为喷雾锥角。

10．斯蒂芬流：在燃烧问题中，在相分界面处存在着法向的流动，多组分流体在一定的条件下在表面处将形成一定的浓度梯度，因而可能形成各组分法向的扩散物质流。

如果相分界面上有物理或化学过程存在，那么这种物理或化学过程也会产生或消耗一定的质量流。

于是，在物理或化学过程作用下，表面处又会产生一个与扩散物质流有关的法向总物质流，称为斯蒂芬流。

11．预混火焰和扩散火焰：预混火焰是燃料和氧化剂充分混合后的燃烧火焰。

火焰温度很高，没有黑烟，火焰短而强。

扩散火焰是燃料燃烧所需的空气全部由外界提供，靠可燃气体与空气中的氧相互扩散来完成燃烧过程的火焰。

燃烧过程较长，火焰温度低，燃料不易燃尽，一般有碳烟，火焰很长。

12．盖斯定律：化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关13．缓燃与爆燃：缓燃（正常传播）：火焰锋面以导热和对流的方式下传热给可燃混合物引起的火焰传播，也可能有辐射（如煤粉燃烧时的火焰传播可能以辐射为主，也有可能为对流和辐射并重）。

燃烧学复习资料大全.(总17页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--名词解释：1、火灾：在时间或空间上失去控制的燃烧所造成的灾害。

2、辐射力：单位时间内，物体每单位面积向半球空间所发射的全波长的总能量，称为辐射力。

3、阻燃剂：用以改善可燃材料的抗燃性，从而保护材料不着火或使火焰难以蔓延的化学物质4、烟囱效应：在垂直的围护物中，由于气体对流，促使烟尘和热气流向上流动的效应，称“烟囱效应”。

7、爆炸极限：可燃气体、蒸气或粉尘与空气组成的混合物遇火源能发生爆炸的最高或最低浓度。

6、热值：单位质量或体积可燃物完全燃烧时放出的热量称为热值。

8、氧指数：在规定条件下，刚好维持物质燃烧时的氧氮混合气流中最低氧含量的体积百分数。

9、热传导：是连续介质就地传递热量而又没有各部分之间相对的宏观位移的一种传热方式。

10、闪燃：在一定的温度范围内，可燃液体蒸气与空气的混合物遇火源产生的一闪即灭的燃烧现象。

11、（可燃液体）爆炸温度极限：对应于爆炸浓度上、下限的液体温度称为可燃液体爆炸温度上、下限。

12、热容：指在没有相变化和化学变化的条件下，一定量物质温度每升高一度所需要的热量。

13. 燃烧：是可燃物与氧作用发生的放热反应，通常伴有火焰、发光和（或）发烟现象。

14. 热对流：指流体各个部分之间发生相对位移，冷热流体相互掺混引起热量传递的方式。

15. 电极熄火距离：不能引燃可燃混气的电极间最大距离。

16、阴燃：固体物质在一定条件下发生的无可见光的缓慢燃烧现象，通常产生烟和伴有温度升高的现象。

18、热辐射：物体转换本身的热能向外发射辐射能的现象。

19、着火感应期：当混气系统已达着火条件的情况下，由初始状态达到温度开始骤升的瞬间所需的时间。

20、沸溢：发生油罐火灾时，热波在下沉过程中遇乳化水，使水汽化形成油包气的气泡，不断由下往上运动的现象。

21、喷溅：热波下降到水垫层时，使其中的水大量蒸发，蒸汽压迅速升高，把上部油品抛出罐外的现象。

C
E RT
0
Pc RT
K 0 QVK
EP c x A x B
4 0
2
SRT
e
1
Pc T0
2
两边取对数、整理， 得：
ln Pc T0
ln
2
ln

E 2 RT 0

1 2
ln K 0 QVK
SR
1
Ex A (1 x B )

A T0

1 2
ln
B x A (1 x A )
t
8
《燃烧学》--第三章
着火的临界条件：2条曲线相切于B点。
q1 q 2
E RT
B
dq 1 dT

dq 2 dT
2 B E RT
B
K 0 QV C A C B e
2 式相除，有
S T B T 0
RT E
E 2R 1 4 RT 0 E
2 B
K 0 QV C A C B
a b
E / RT0
QV (C f 0 C fB ) V 0CV (TB T0 )

0CV (TB T0 )
Qk 0C f 0Cox0 e
a b E / RTo 中国矿业大学能源学院安全与消防工程系
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《燃烧学》--第三章
2. 爆炸极限 爆炸浓度极限 如：甲烷/空气：5～15% 爆炸压力极限 如：甲烷/空气：小于0.065MPa，不爆炸 爆炸温度极限 如：甲烷/空气：小于690℃，不爆炸
：
T0--环境温度； h--对流换热系数； p--预混气压力； d--容器直径； u∞--环境气流速度

m
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《燃烧学》--第三章
表5-6
液体燃料
液体燃料在不同温度下的扩散系数
扩散系数D/（cm2/s） 0℃ 15℃ － 20℃ 30℃ －
正己烷
正庚烷 苯 甲苯
－
－ 0.077 0.070
0.0755
－ 0.085 － － － － － 0.0737 0.088 0.080 － － － － － 0.095 － － － － －
石油醚60号
60～9
灯用煤油
200～300
酒精（工业纯乙醇95.6％）
78
轻柴油（一般）
200～365
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《燃烧学》--第三章
克劳修斯—克拉佩龙
dp H dT T V2 V1
式中△H为液体的蒸发潜热，V1为1mol该物质的液相容积，V2为气相 容积。 V1远远小于V2（即：V2－V1≈V2）则上述方程经积分后可得
图5-1 某些液体的饱和蒸气压 与温度的关系
中国矿业大学能源学院安全与消防工程系
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《燃烧学》--第三章
5.2.2 蒸发的动力学基础
蒸发的形式：静蒸发和动蒸发 液体的蒸发实际上包括三个过程：
①气化过程——液体分子从液面逸出成为蒸气分子； ②扩散过程——逸出的蒸气分子在气相介质中分散开来； ③凝结过程——部分逸出的蒸气分子经碰撞后重新被液面吸收。
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第5章
可燃液体的燃烧
《燃烧学》--第三章
5.1液体燃料的燃烧特点
根据液体燃料蒸发与汽化的特点，可将其燃烧形式分为
液面燃烧 灯芯燃烧 蒸发燃烧（如液化石油气灶具） 雾化燃烧

《燃烧学》总复习提纲考虑到课程的难度，现将复习提纲发给大家，希望大家按提纲好好复习。

一句话与大家共勉：一分耕耘一分收获，学好知识才是王道。

另外，请大家在考试之前把作业和实验报告交上来，以便统计平时成绩，谢谢！一、名词解释（20选10）1、化学当量比2、空燃比3、燃烧焓4、平衡常数5、等压绝热火焰温度6、活化能7、化学反应速率常数8、化学反应速率9、基元反应10、链锁反应11、层流火焰传播速度12、湍流火焰传播速度13、邓克尔Damkohler数14、扩散燃烧15、动力扩散燃烧16、斯蒂芬stefan流17、费克扩散定律18、可燃极限 19、蒸发常数k 20、淬熄距离二．简答题（20选8，简单请尽量详细） 1、 试说明等压绝热火焰温度计算过程2、 什么是离解？试说明离解对火焰温度的影响？3、 试说明温度与压力对化学平衡的影响？4、 试说明反应级数、质量作用定律、反应分子数间的关系5、 试说明准稳态假设的思想，及其意义。

6、某一反应F O =c a b +，其反应速度可以表示成d [F ][F ][O ]e x p (/)dtabA E R T =-或d[F]ln()ln ln[F]ln[O ]dt EA a b R T=++-，试设计实验求解该反应的反应级数a,b 以及活化能E 。

提示：进行单因素实验，改变某个变量，比如改变反应物浓度[F]，测量其反应速率d[F]dt，将这些测量结果画在图上(d[F]dt~[F])，其斜率即为反应物的反应级数b 。

其他以此类推。

7、试举例说明如何通过实验获取反应的表观活化能。

提示：比如第6题，或热重试验。

8、试说明多组分反应流体一维流动守恒方程各符号、各项的物理意义。

+=+u S t x x x φφρφρφφ∂∂∂∂Γ∂∂∂∂ ④①②③（）（）（）9、 已知层流预混火焰传播速度计算公式：0.5(2)TLf D S R Rρ=, 试证明层流预混火焰传播速度与压力之间服从如下关系：(2)/2,n l S pn -∝为反应级数10、 试说明层流火焰传播速度计算中分区思想，及其给求解问题带来的方便。

一、燃烧热力学1.自由能吉布斯自由能又叫吉布斯函数，常用G表示，它的定义是：G = U ? TS + pV = H –TS；G = U ? TS + pV = H – TS 热力学第二定律在闭口系统中表示为：(dG)T,P=d(H-TS)T,P ≤0即：等温、等压过程总是向着G减少的方向进行。

热力学平衡的必要条件：(dG)T,P=0T=constP=const 生成吉布斯自由能由稳定单质生成1mol的化合物的吉布斯自由能增量。

标准生成吉布斯自由能由标准状态下的稳定单质生成1mol标准状态下化合物的吉布斯自由能增量反应吉布斯自由能在几种化合物（或元素）相互反应形成1mol生成物时吉布斯自由能的增量标准反应吉布斯自由能标准状态下几种化合物（或元素）相互反应形成1mol标准状态生成物时吉布斯自由能的增量。

2.质量作用定律当温度不变时，某化学反应的反应速度与该瞬间各反应物浓度的乘积成正比例，如果该反应按照某化学反应方程式一步完成（简单，基元反应），则每种反应物浓度的方次即等于化学反应方程式中的反应比例常数。

（反映了反应物浓度与反应速度的关系）3.输运定律燃烧过程是物理与化学相互作用的过程。

其中质量、动量以及能量交换起着十分重要的作用。

质量、动量以及能量交换取决于燃烧过程中的浓度梯度、速度梯度以及温度梯热传导定律。

度，服从费克（Fick）扩散定律、牛顿（Newton）粘性定律以及傅立叶（Fourier）热传导定律费克扩散定律在双组分混合物中组分A的扩散通量的方向与该组分当地质量分数梯度方向相反，绝对值正比于该梯度值，比例系数称为扩散系数。

牛顿粘性定律二、燃烧动力学1.化学反应速度单位时间内由于化学反应而使反应物（燃料产物）浓度改变的速度。

（对于多相反应而言指单位时间内单位表面积上参加反应物质的数量）阿累尼乌斯定律（温度对化学反应速度的影响主要表现在反应常数上）简单化学反应（基元反应），或复杂化学反应中的每一步基元反应或有明确反应级数n和速度常数k的复杂反应k? k0 exp(-E/RT),其中K0：频率因子E：活化能反应级数化学反应速度表达式中浓度指数之和化学反应速度影响因素1. 温度 T 温度升高，反应速度加快；到一定温度（ 10000℃o）后，增加缓慢2. 活化能 E 反应本身固有性质； E高，难于反应3. 反应物浓度 C浓度高，反应速度加快4. 反应物分压分压大即p浓度高，反应速度也加快5. 反应级数 n由化学反应本身决定2.碳的反应机理碳粒燃烧过程：扩散、吸附、反应、内扩散、气相反应、脱附用化学反应速度表示碳的反应速度：w ? kCb用氧气的扩散速度表示碳的反应速度：w ??d (C0 ?Cb ) 碳粒燃烧的动力区、扩散区和过渡区当温度低于900—1000℃时，碳粒燃烧处于动力区，此时提高燃烧速度的措施主要有：（ 1）提高C0（ 2）提高温度，k提高当温度高于1400℃时，碳粒燃烧处于扩散区，此时提高燃烧速度的措施主要有：（ 1）提高C0（ 2）提高扩散速度（ 3）减小粒径碳粒燃烧处于过渡区时提高燃烧速度的措施主要有：（ 1）提高C02）提高扩散速度（ 3）减小粒径（ 4）提高温度三、着火理论1.热力着火理论放热量大于散热量时内能增加，温度增大，当达到着火点时即可着火。