南京工业大学燃烧与爆炸理论第一章--绪论

硅酸盐反应工程南京工业大学第一章绪论第一节硅酸盐反应工程学的范畴和任务一、反应工程学的研究对象及特点（1）反应工程学的形成及发展简况众所周知，硅酸盐产品的种类繁多，原料多样，故生产工艺各不相同，但是，从工程角度来看，硅酸盐、冶金和化工生产过程具有共同特点。

他们都属于化工类型的生产过程，其中都包含处理物理变化和化学变化的操作。

例如，破碎、除尘、干燥、过滤、分离、筛分、流动、和传热等与物理变化过程有关的操作，称为“单元操作”，而将氧化、还原、燃烧、分解、烧结等与化学变化过程有关的操作，成为“单元反应”或“单元过程”。

在工业生产中，人们把由若干个“单元操作”和“单元反应”组成的生产流程称为生产过程。

早先，人们分别孤立地研究化工生产过程中的“单元操作”和“单元反应”的规律，二者各自向前发展。

后来在工业生产实践中发现，同一个化学反映，即使在完全相同的温度、压力和反应时间的条件下，由于反应器的类型或规模不同，可以产生很不相同的反应结果，这是因为在工业规模的反应器中，化学反应不仅受到化学动力学和化学热力学因素的制约，而且受到流体流动、传热和传质等各种物理过程的影响，各种影响因素错综复杂。

因此，在确定工业反应过程的操作条件。

设计反应设备或控制反应过程时就需要综合考察化学反应和物理传递过程的规律。

由此观点出发，从被世纪三十年代开始的将近二十年内，逐渐形成了化学反应工程学的概念。

三十年代，人们在生产时间中开始认识到“单元操作”和“单元反应”之间并非毫无联系的孤立现象，而是存在着密切的相互作用的关系。

1937年G·Damkohle首先在Derchmie ingenleur第三卷中提出扩散、流动和传热对于化学反应影响的论述，成为化学动力学发到到“工程技术”阶段的标志。

此后，对于反应器内化学因素和物理因素相互作用的研究日益发展。

四十年代，随着生产技术及设备的更新和生产规模的大型化，对于反应过程开发和反应器设计提出了迫切的要求。

燃烧与爆炸理论提纲
一、燃烧的基本概念和特征
1.燃烧的定义
2.燃烧反应的特点
3.燃烧需要的条件
二、燃烧过程与机理
1.燃烧的三要素
2.燃烧过程的三个阶段
3.燃烧反应的化学机理
4.燃烧反应的能量变化
三、燃烧热学
1.燃烧热学基本概念
2.燃烧热学规律
3.燃烧热学的计算方法
四、燃烧与环境
1.燃烧对环境的影响
2.燃烧产生的污染物
3.燃烧与气候变化的关系
4.燃烧技术的环保措施
五、爆炸的基本概念和特征
1.爆炸的定义
2.爆炸的特点
3.爆炸类型的分类
六、爆炸反应的机理
1.爆炸的传播过程
2.爆炸反应的速率
3.爆炸的爆轰过程
七、爆炸与安全
1.爆炸的危害
2.爆炸事故的原因与预防措施
3.爆炸安全的管理和防护措施
八、燃烧与爆炸技术
1.燃烧与爆炸技术的应用领域
2.燃烧与爆炸技术的现状和发展趋势
结论：燃烧与爆炸理论的研究对于安全生产和环境保护具有重要意义，深入理解燃烧与爆炸机理，掌握燃烧与爆炸的基本概念和特征，以及相关
的安全措施和技术，将有助于提高生产和生活的安全性，降低环境污染的
风险。

第一章绪论第一节能源的分类转化和利用的层次，一次能源（可再生能源、非可再生能源）、二次能源和终端能源。

在当代人类社会经济生活中的地位，常规能源和新能源。

使用中对环境的影响，清洁能源和非清洁能源。

性质和利用方式，燃料能源（矿物、生物质、化工、核）和非燃料能源燃烧，有强烈发光和放热的氧化反应。

燃烧现象是流动、传热、传质和化学反应同时发生又相互作用的复杂物理化学现象。

伴随着化学反应、传热和传质。

第二节燃烧的分类化学反应传播的特性和方式，缓燃（普通燃烧）、强烈热分解、爆震。

是否有火焰，有火焰、无火焰（特点：容积释热）。

燃料和氧化剂是否预先混合，预混燃烧、非预混（扩散）燃烧、预混-非预混燃烧。

按燃料相态，气体燃料燃烧、液体燃料燃烧、固体燃料燃烧（层状/火床燃烧、流化床/沸腾燃烧、火室/悬浮燃烧）。

第三节工程燃烧设备的基本性能要求燃烧热强度高（炉膛）、燃烧效率高（燃料）燃烧稳定性好、安全性好使用寿命长、燃烧产物的污染排放低、管理维护方便。

第二章燃料概论第一节燃料的概念与分类燃料，用以产生热量或动力的可燃性物质。

分类，按状态，固体燃料、液体燃料、气体燃料；按获取方法，天然燃料、人工燃料；按能量释放方式，化学燃料、核燃料。

第二节燃料的组成和特性组成和分析，工业分析法（M（水分）+A（灰分）+V（挥发份）+FC（固定碳）=100）；元素分析法（C+H+O+N+S+A+M=100）；成分分析法）成分基准热值Q，单位质量或单位体积的燃料，在完全燃烧情况下所释放出的热量。

（s、l，kJ/kg；g，kJ/m3）高位热值/总发热量，包含产物水的汽化潜热；低位热值，不包含产物水的汽化潜热。

成分基准的换算第三节固体燃料（煤）煤的种类（泥炭、褐煤、烟煤、无烟煤）挥发份，碳化程度浅的煤挥发份产率高，挥发份高，着火点低容易引燃和烧尽。

焦炭特性（焦结性），挥发份高焦结性差，随着挥发份减少，焦结性增强，挥发份过少时焦结性又有所降低。

其他使用性能，着火性、可磨性、热性质、热稳定性（耐热性）、结渣性。

燃烧学讲义第一章(总22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--第1章燃烧化学基础燃烧的本质和条件燃烧的本质所谓燃烧，就是指可燃物与氧化剂作用发生的放热反应，通常伴有火焰、发光和发烟的现象。

燃烧区的温度很高，使其中白炽的固体粒子和某些不稳定（或受激发）的中间物质分子内电子发生能级跃迁，从而发出各种波长的光；发光的气相燃烧区就是火焰，它的存在是燃烧过程中最明显的标志；由于燃烧不完全等原因，会使产物中混有一些微小颗粒，这样就形成了烟。

从本质上说，燃烧是一种氧化还原反应，但其放热、发光、发烟、伴有火焰等基本特征表明它不同于一般的氧化还原反应。

如果燃烧反应速度极快，则因高温条件下产生的气体和周围气体共同膨胀作用，使反应能量直接转变为机械功，在压力释放的同时产生强光、热和声响，这就是所谓的爆炸。

它与燃烧没有本质差别，而是燃烧的常见表现形式。

现在，人们发现很多燃烧反应不是直接进行的，而是通过游离基团和原子这些中间产物在瞬间进行的循环链式反应。

这里，游离基的链锁反应是燃烧反应的实质，光和热是燃烧过程中的物理现象。

燃烧的条件及其在消防中的应用燃烧的条件燃烧现象十分普遍，但其发生必须具备一定的条件。

作为一种特殊的氧化还原反应，燃烧反应必须有氧化剂和还原剂参加，此外还要有引发燃烧的能源。

1．可燃物（还原剂）不论是气体、液体还是固体，也不论是金属还是非金属、无机物还是有机物，凡是能与空气中的氧或其它氧化剂起燃烧反应的物质，均称为可燃物，如氢气、乙炔、酒精、汽油、木材、纸张等。

2．助燃物（氧化剂）23凡是与可燃物结合能导致和支持燃烧的物质，都叫做助燃物，如空气、氧气、氯气、氯酸钾、过氧化钠等。

空气是最常见的助燃物，以后如无特别说明，可燃物的燃烧都是指在空气中进行的。

3．点火源凡是能引起物质燃烧的点燃能源，统称为点火源，如明火、高温表面、摩擦与冲击、自然发热、化学反应热、电火花、光热射线等。

《燃烧与爆炸理论》教学大纲英文名称：Combustion & Explosion Theory适用专业：安全工程专业先修课程：热工学教学目的：通过课程学习，系统深入地掌握燃烧与爆炸基础理论，把握本专业领域的最新成果和研究动向，使学生获得必需的专业技能锻炼，使有关的专业技术知识得以充实与提高。

教学要求：（1）掌握燃烧与爆炸的基础理论；（2）掌握燃烧三角形、燃烧四面体以及化学爆炸三要素；（3）掌握不同燃烧和爆炸形式的特征及其影响因素；（4）掌握计算液体闪点、可燃气体爆炸极限、爆炸温度和爆炸压力的计算方法；（5）掌握并运用可燃性图表进行工程分析。

教学内容：第一章绪论1．化工生产的特点2．事故的分类及特征3．事故致因理论4．事故的预防基本要求：掌握事故的特征，海因里希因果链锁理论以及预防事故的技术措施；熟悉化工生产的特点、轨迹交叉论及能量转移论；了解安全工程研究内容及发展方向及事故预防的“3E”措施。

重点：事故的特征、海因里希因果链锁理论及预防事故的技术措施。

第二章燃烧基本理论1．火三角及燃烧条件2．燃烧的形式及种类3．燃烧极限的计算4．热自燃理论5．燃烧机理6．可燃气体的燃烧7．可燃液体的燃烧8．可燃固体的燃烧基本要求：掌握燃烧发生的条件及燃烧机理，燃烧形式及燃烧过程，气、液、固燃烧特点及基本理论；掌握燃烧极限的计算方法和可燃性图表的使用；熟悉燃烧的过程及种类；熟悉热自燃理论。

重点：燃烧三角形、燃烧四面体、燃烧条件及燃烧机理。

火焰在预混气中的传播形式及特点、火焰传播的热理论及扩散理论、重质油品的沸溢及喷溅、阴燃结构及发生条件。

燃烧极限的计算。

难点：热自燃理论。

第三章爆炸基本理论1．爆炸及其分类2．爆轰3．粉尘爆炸4．喷雾爆炸5．蒸气云爆炸6．沸腾液体扩展蒸气爆炸7．爆炸温度与压力8．爆炸强度基本要求：掌握各种爆炸形式发生的条件、发生机理及影响因素；掌握爆炸温度和压力的计算方法；熟悉燃烧与爆炸的区别；了解爆炸的定义及其分类，了解爆轰的形成过程。

《燃烧与爆炸理论Ⅰ》教学大纲英文名称∶Theory for Prevention of Combustion and Explosion Disasters学分：4学分学时：64学时理论学时：58学时上机：6学时教学对象：安全工程系的本科生先修课程：工程热力学、传热传质学、工程流体力学教学目的∶通过课程学习，系统深入地掌握燃烧与爆炸基础理论以及有关工程技术，把握本专业领域的最新成果和研究动向，使学生获得必需的专业技能锻炼，使有关的专业技术知识得以充实与提高。

教学要求∶(1) 掌握可燃气体、可燃液体、易燃固体、爆炸物、自燃性物质、忌水性物质及混合危险性物质等的危险特性，评价标准及相应的安全技术措施。

(2) 掌握物质状态变化安全，掌握应用状态方程及有关理论及压缩气体、液化气体、过热液体的爆炸机理、爆炸效应及安全技术问题。

(3) 掌握燃烧与爆炸的基础理论。

(4) 掌握爆炸效应、爆炸作用及防火防爆技术。

课程内容∶1引言(2学时)1.1事故过程及其本质1.2燃烧爆炸危险物质及状态变化基本要求：了解危险物质与事故的关系。

重点：事故本质。

难点：危险物质状态。

2燃烧理论(8学时)2.1燃烧现象2.2燃烧过程及基本概念2.3火灾与爆炸的区别2.4火灾三角形2.5液体与蒸汽的可燃特性2.6最低氧浓度与惰化2.7点燃源与点燃能量2.8自燃与自氧化2.9绝热压缩基本要求：了解燃烧过程及现象。

重点：火灾三角形。

难点：燃烧过程。

3爆炸理论(14学时)3.1爆炸现象3.2爆炸分类及爆炸三要素3.3爆炸机理3.4燃烧、爆炸与爆轰3.5爆炸极限3.6爆炸作用、效应与能量基本要求：了解爆炸现象及其参量。

重点：爆炸三要素。

难点：爆炸机理。

4火灾与爆炸灾害分析(14学时)4.1概述4.2引燃源(点燃源)4.3火灾与爆炸危害4.3.1受限与非受限空间爆炸4.3.2爆炸影响计算4.3.3非限制蒸汽云爆炸4.3.4闪燃火灾(爆燃)4.3.5容器爆破与池火灾4.3.6 BLEVE与火球基本要求：了解爆炸影响计算及其形式。

燃烧与爆炸理论及分析燃烧是一种氧化反应，它以氧气为氧化剂，可将燃料分子中的化学能转化为热能和光能。

燃料和氧气在适当的温度和压力下，通过点燃或引燃源接触以产生火焰。

燃烧过程中，燃料分子中的化学键被断裂，形成高能态的反应中间体，然后再形成新的化学键，生成二氧化碳、水和热能。

燃烧反应可以分为完全燃烧和不完全燃烧两种类型。

完全燃烧是指燃料完全与氧气反应，生成二氧化碳和水。

这是一种高效的燃烧过程，可以最大程度地释放出燃料的化学能。

不完全燃烧是指燃料只与氧气部分反应，生成一氧化碳和其他有害物质，同时释放出更少的能量。

不完全燃烧常发生在氧气供应不足或燃料的燃烧条件不理想的情况下。

爆炸是一种猛烈的化学反应，其特点是有大量的气体产生和伴随着剧烈的声音和光亮。

爆炸反应是急剧的氧化反应，通常需要有燃料、氧气和点火源三个条件。

在一个封闭的容器中，当燃料蒸气与氧气混合在一起，并且有足够的点火源时，就会发生爆炸反应。

爆炸反应通常发生在气体和可燃液体中，但也可以发生在可燃固体中，如火药和炸药。

对于燃烧和爆炸的理论和分析，有几个重要的方面需要考虑。

首先是燃料和氧气的混合比。

燃料和氧气的混合比对于燃烧和爆炸过程的速率和效果有重要影响。

当燃料和氧气的混合比接近理论上的最佳混合比时，燃烧会更加完全，产生更多的能量。

然而，当混合比过高或过低时，燃烧反应的效果就会下降。

其次是燃料的物理状态。

不同的燃料在燃烧和爆炸过程中的行为也有所不同。

气体燃料在燃烧和爆炸过程中比液体和固体更易于扩散和混合，因此更容易发生爆炸。

液体和固体燃料需要较高的温度和压力才能蒸发和燃烧，它们产生的气体容易积聚，从而导致爆炸风险增加。

此外，还需要考虑到燃料的化学性质。

不同的燃料在燃烧和爆炸过程中的反应速率和产物也会不同，这取决于它们的化学性质和分子结构。

一些燃料具有较高的燃烧热和易燃性，它们在燃烧和爆炸过程中会释放大量的能量。

然而，一些燃料可能需要更高的温度和压力才能燃烧，或者它们在燃烧过程中产生的气体比较有害。

第1章绪论1.1 引言火灾是国内外安全工作者特别关心的问题之一。

目前世界上每年都要发生各种情况的火灾，给社会经济、人民生命财产造成无法估量的损失。

燃烧学是研究火灾防治方法及技术的基础。

同时，燃烧在工业部门有着广泛的应用背景。

在世界总体能源结构中，以燃烧方式提供的能源所占比例高达80-85%。

燃烧技术不仅在冶金、电力、机械、化工、轻工、交通、农机等各生产领域得到了广泛的应用，而且还渗透到日常生活的各个方面（如抽烟、烧饭、汽车等等）。

对于航空、航天、兵器这些特殊的技术领域，更是完全建筑在以燃烧技术为核心的综合技术基础之上。

可以说没有燃烧就没有我们的现代文明。

强化燃烧、节约能源、防火灭火、防止污染这四大问题是当今燃烧技术发展最迫切、最热门的课题。

因此，燃烧学是安全工程专业及其它与燃烧过程有关专业的一门重要技术基础课。

学好本课程对知识面的拓宽及综合能力的培养有着极其重要的意义。

从化学观点看，在燃烧过程中，原来物质的分子结构遭到破坏，原子中的外层电子重新组合，经过一系列中间产物的变迁，最后产生了新的物质，即燃烧产物。

在化学反应中，总的位能降低了，即所谓化学能降低了。

这部分能量大都以热能和光能的形式释放出来，表观上形成了火焰。

从物理观点看，燃烧过程总是发生在物质流动系统中，这种流动可能是均相流也可能是多相流，流态可能是层流也可能是湍流；其次，燃烧现象总是在不均匀物质场条件下进行，多种物质组分间的混合、扩散在不断地进行着，甚至外界环境（如电磁场、重力场）对燃烧还会产生显著地影响。

因此燃烧是一种物理和化学的综合变化过程，是一个复杂的不断变化着的动态过程。

它是一门交叉学科。

学习燃烧理论既要求有化学热力学及化学反应动力学的一些基本知识，又需要对流体力学、传热与传质等学科的知识有一定的了解。

由于燃烧的复杂性，人们通常只按照自己的专业需要去研究燃烧中的某一方面的问题，例如：化学家-- 研究燃烧的反应机理、反应速度、反应程度、燃烧产物的生成机理等问题;热能工程师-- 研究锅炉等燃烧设备的设计，煤等燃料的燃烧技术及燃烧中的流体力学、传热、传质等热物理现象，燃烧设备的管理使用，燃烧能量的合理使用等；汽车发动机专家-- 研究内燃机的设计，汽油、柴油等燃料的间隙式燃烧技术及作功效率等；飞机发动机专家-- 研究航空发动机，航空燃料的稳态及非稳态燃烧技术及推进效率等；火箭发动机专家-- 研究火箭发动机，推进剂的稳态及非稳态燃烧技术及推进效率等；安全专家-- 研究火灾的防治，关心的是各种可燃物的着火、燃烧、爆炸及火焰熄灭等。

燃爆理论重点总结第一部分（填空系列）第一章绪论1、燃烧（定义）是可燃物质与助燃物质（氧或其他助燃物质）发生的一种发光发热的氧化反应。

2、火灾和爆炸的主要区别是能量释放的速度。

3、爆炸是物质发生剧烈的物理、化学变化，在瞬间释放出大量能量并半由巨大声响的过程。

4、根据爆炸发生原因的不同，可将其分为物理爆炸、化学爆炸和核爆炸三类。

5、化学爆炸的主要特点是：反应速度极快、放出大量热量、产生大量气体。

6、沸腾液体扩展蒸气爆炸（BLEVE）：温度高于常压沸点的加压液体突然释放并立即汽化引起的爆炸，称为7、冲击波是沿气体移动的不连贯的压力波，冲击波与风结合后称为爆炸波，其过程几乎是绝热的。

第二章燃烧及其灾害1、燃烧的本质因素（三要素）：燃料、氧化剂和引燃源。

是燃烧发生的必要条件，而不是充分条件。

2、通过稀释氧浓度而防火防爆的方法被称为可燃气体的惰化防爆。

3、最小引燃能MIE，该能量越小爆炸危险性越大；随压力增加而降低；随氧浓度降低而增加。

4、常见的引燃源：明火类、冲击或摩擦类、高温类和静电类。

5、燃烧四面体：可燃物、助燃物、游离基和点火源6、防火方法（燃烧三角形）：控制可燃物、隔绝空气、消除或控制点火源7、灭火方法（燃烧四面体）：隔离法：森林火灾灭火、建筑物防火卷帘、防火墙（隔离可燃物）窒息法：油锅灭火、酒精灯熄灭（从助燃物采取措施）冷却法：水灭火剂（针对点火源）抑制法：干粉灭火剂（针对自由基）8、任何可燃物质的燃烧都经历氧化分解、着火、燃烧等阶段。

9、由理论上的自燃点T自到开始出现火焰的温度T'自间的时间间隔称为燃烧诱导期。

自自10、根据燃烧过程的不同可以把可燃气体的燃烧分为预混燃烧和扩散燃烧两种形式。

11、燃烧形式：均相燃烧和非均相燃烧；预混燃烧和扩散燃烧；蒸发燃烧、分解燃烧和表面燃烧。

12、可以把可燃固体的燃烧分为蒸发燃烧、分解燃烧、表面燃烧和阴燃四种。

13、燃烧可以分为闪燃、着火、自燃和爆炸四个种类。