燃烧理论

1.阿仑尼乌斯速率表达。

大多数化学反应速率是占主导地位的两种物质可能做出的反应碰撞。

因此，最简单的反应是二阶反应。

其他反应占主导地位的是一个自由键断裂的步骤，因此是一阶反应。

大多数反应在分类上属于后一种类型的反应。

异构化反应也被证实属于一阶反应。

根据Lindemann的一阶反应流程理论[1，4]，一阶反应的发生是一个两步过程的结果，这一点将在随后的一节讨论。

一个任意二级反应可写为其中一个真实的例子就是氧原子与氮分子的反应对任意反应（2.4），速率表现的形式为本书中括号内化学符号单位可用每立方米的浓度或每立方厘米的质量来表示。

以这种方式的反应可以推断出，每次反应物A和B的碰撞会导致任一反应物消失。

阿仑尼乌斯[5]提出一个简单的理论，根据这个事实，得出了温度依赖与K。

根据阿仑尼乌斯理论，只有拥有超过一定能量的分子才会反应。

分子获得额外的能量由热引起的碰撞条件下产生的，这些高能量活化分子导致产品。

阿仑尼乌斯'的假设可以写成其中ZAB是气体动力学碰撞频率而exp（E/ RT）是在波兹曼因子。

动力学理论表明，波兹曼因子所给予的能量只有少数的比的碰撞的能量E大，能量项在玻尔兹曼因子中可被视为系统的反应物沿势能面的大小，其示意图如图2.1所示。

该反应物的状态在这种活化的能量下可以被视为产生一些中间复杂的产品。

这种能量被称为作为活化能。

一般会给予反应EA的象征。

在图2.1中，这个能量被Ef表示，以区别于它的条件，其中产物的种类可以恢复到反应物由一个反向的反应。

这个Eb 代表的活化能反向的反应明显比Ef进一步反应的活化能大。

图2.1显示了一个放热反应物到产物的条件。

活化能和反应热量之间的关系已被发现[1a]。

一般情况下，小活化能更偏向是放热反应，。

在复杂的系统，除一个能量释放反应可以维持外，吸热反应诸如代表图2.1产物被还原回反应物。

例如，一旦反应开始时，乙炔会分解为元素的单组成方式，因为分解释放能量过程比过程的活化能更大。

内容：燃烧基本理论一、燃烧的本质和条件（一）燃烧的本质燃烧是一种放热发光的化学反应。

燃烧同时具备三个特征，即化学反应、放热和发光，具备一个或两个特征不能称为燃烧。

（二）燃烧的条件1.必要条件：任何物质发生燃烧必须具备三个条件，即可燃物、助燃物（氧化剂）和着火源。

2.充分条件：一定的可燃物浓度，一定的氧气含量，一定的着火能量，三者相互作用。

二、燃烧类型燃烧类型主要有闪燃、自燃、着火、爆炸。

（一）闪燃在一定温度下，易燃、可燃液体表面上产生足够的可燃蒸汽，与空气混合遇着火源产生一闪即灭的燃烧现象叫作闪燃。

（二）自燃可燃物质在没有外部明火等火源的作用下，因受热或自身发热并蓄热所产生的自行燃烧现象称为自燃。

自燃包括受热自燃和本身自燃。

1、受热自燃。

可燃物质在空气中，连续均匀地加热到一定温度，在没有外部火源的作用下，发生自行燃烧的现象叫作受热自燃。

2、本身自燃。

可燃物质在空气中，自然发热经一定时间的积蓄使物质达到自燃点而燃烧的现象，叫作本身自燃。

（三）着火可燃物质与空气（氧化剂）共存，达到某一温度时与火源接触即发生燃烧，当火源移去后，仍能继续燃烧，直到可燃物燃尽为止，这种持续燃烧的现象叫作着火。

（四）爆炸物质从一种状态迅速转变成另一种状态，并在瞬间放出大量能量，同时产生声响的现象叫爆炸。

爆炸浓度极限：可燃气体、蒸气或粉尘与空气的混合物，遇火源能够发生爆炸的浓度。

遇火源能够发生爆炸的最低浓度叫作爆炸浓度下限（也称为爆炸下限）；遇火源能发生爆炸的最高浓度叫作爆炸浓度上限（也称为爆炸上限）。

在火场上，常见的爆炸主要有以下三种：1. 气体爆炸：可燃气体与空气混合后遇到明火或电火花等火源时发生爆炸的现象。

气体爆炸必须具备三个条件：气体本身具有可燃性；气体必须与空气混合达到一定的浓度；有点火源的存在。

2、粉尘爆炸：悬浮于空气中的可燃粉尘遇到明火或电火花等火源时发生爆炸的现象。

粉尘爆炸必须具备三个条件：粉尘本身具有可燃性；粉尘必须悬浮在空气中并与气混合达到爆炸浓度；有足以引起粉尘爆炸的点火能量。

燃烧理论分析火灾事故引言火灾事故是一种常见的安全事件，不仅给人们的生命和财产造成严重损失，也会给社会带来不良的影响。

因此，对火灾事故的燃烧机理和规律进行深入的研究和分析，对于预防和控制火灾事故具有重要的意义。

本篇论文将对燃烧理论进行分析，并结合实际的火灾事故案例进行深入探讨，旨在为火灾预防和控制提供理论依据和指导。

一、燃烧理论概述燃烧是一种氧化反应，是燃料在氧气的存在下发生的一种放热反应。

燃烧的基本过程包括燃烧开始、火焰的产生和火焰的传播三个阶段。

燃烧开始是指燃料达到燃点后，与氧气发生氧化还原反应，释放大量的热能，产生火焰和光线。

火焰的产生是通过火焰核的形成，当气体混合物与空气达到一定温度后，发生自燃并形成初期点火。

火焰的传播是指初期点火衍生出的火焰在燃烧物表面快速传播，形成火灾。

燃烧的条件包括燃料、氧气和点火源。

燃料是指在燃烧反应中发生氧化还原反应的物质，常见的燃烧物包括木材、纸张、油脂等。

氧气是燃烧反应中的氧化剂，是燃料和空气之间的氧化还原反应的必要条件。

点火源是指引发燃烧的初始能量，常见的点火源包括明火、电火花、高温表面等。

燃烧反应的平衡方程式可以表示为：CmHn + (m + n/4) O2 → mCO2 + n/2 H2O其中，CmHn表示燃料，O2表示氧气，CO2表示二氧化碳，H2O表示水。

二、火灾事故的燃烧机理与规律1. 火灾事故的起火原因火灾事故的起火原因主要包括电气设备故障、火灾隐患未消除、违规用火、非法操作等因素。

电气设备故障是导致火灾的主要原因之一，当电气设备出现故障时，可能引发电火花，导致燃烧物起火。

火灾隐患未消除是指企业或居民未及时排查和清除可能引发火灾的隐患，如电线老化、易燃物品存放等。

违规用火和非法操作是指在禁止使用明火或违反操作规程的情况下，使用明火或进行不安全的操作。

2. 火灾事故的燃烧过程火灾事故的燃烧过程包括火灾蔓延、火势发展和火场扑救三个阶段。

火灾蔓延是指火灾初期的火焰将燃烧的热能传导给周围的燃烧物，使其温度升高并燃烧，形成火灾蔓延。

CH11.何谓燃烧？燃烧是一种急速、剧烈的发光发热的氧化反应过程。

2. 化合物的标准生成焓: 化合物的构成元素在标准状态下（25oC，0.1MPa）定温—定容或者定温定压；经化合反应生成一个mol的该化合物的焓的增量（kJ/mol）。

所有元素在标准状态下的标准生成焓均为零。

3. 反应焓: 在定温-定容或定温-定压条件下，反应物与产物之间的焓差，为该反应物的反应焓（kJ）。

4. 反应焓的计算??5. 燃烧焓: 单位质量的燃料（不包括氧化剂）在定温—定容或定温—定压条件下，燃烧反应时的反应焓之值（kJ/kg）。

6.燃料热值: 燃料热值有高热值与低热值之分，相差一个燃烧产物中的水的气化潜热。

7.化学反应速度、正向反应速度、逆向反应速度、反应速度常数??8.平衡常数的三种表达方式和相互间的关系??按浓度定义的反应平衡常数,以分压定义的反应平衡常数,以体积百分比定义的平衡常数??平衡常数越大，反应进行得越彻底9.反应度λ: 表示系统达到平衡时反应物能有效变为产物的程度反应式: aA+bB→（1-λ）*（aA+bB）+λ（cC+dD）10. Gibbs函数的定义: 自由焓，为状态参数。

g=h-Ts11. Helmholtz函数自由能f f=u-Ts12.焓与生成焓仅是温度的单一函数，而自由焓与P、T有关。

13.标准反应自由焓14.平衡常数kp与反应自由焓的关系15.过量空气系数: 燃烧1kg燃料，实际提供空气量/ 理论所需空气量。

16.当量比(φ)C－实际浓度，Cst－理论浓度17.浓度（燃空比）: 一定体积混合气中的燃料重量/ 空气重量18. 化学计量浓度时的浓度时的浓度19. 绝热燃烧火焰温度的求解方法，尤其是考虑化学平衡时的计算方法首先分别根据平衡常数kp和能量守恒方程得到反应度λ和绝热火焰温度Tf 的关系，然后采用迭代法计算得到Tf 。

20.绝热燃烧火焰温度计算程序及数据处理CH21. 化学反应动力学是研究化学反应机理和化学反应速率的科学。

第二节燃烧学说和理论人类用火己有几十万年，但对燃烧的原理至今没有明确结论，目前，燃烧的理论较多，如《燃素学说》、《燃烧氧化学说》、《燃烧分子碰撞理论》、《活化能理论》、《过氧化物理论》、《着火热理论》、《链锁反应理论》等等。

但是，对燃烧的实质性理论至今还没有能圆满的解释。

一、活化能理论---物质分子间发生化学反应，首先是促使分子的相互碰撞，以破坏分子内存在的旧的关系，而形成新的关系，这一条件就是使普通分子变为活化分子所必需的最低能量即活化能，它可以使分子活化并参加反应。

如氢气和氧气反应时活化能为25.1千焦/摩尔，在27度时只有十万分之一的碰撞机率，只有高出平均能量的一定数值的分子，才能进入反应，使化学反应得以进行。

它随温度的变化而机率发生变化。

当用明火去接近氢和氧的分子时，会促使更多的分子活化，使更多的氢和氧起反应，反应所产生的热量又继续活化其它分子，互为影响就发展为燃烧或爆炸。

二、过氧化物理论---气体分子在各种能量（热能、辐射能、电能、光能、化学反应能等）作用下被活化而燃烧，在燃烧过程中，氧分子首先在热能作用下被活化，被活化的氧分子形成过氧化键-0-0-，这种基键加在被氧化的分子上而成为过氧化物。

过氧化物是强氧化剂，不仅能形成过氧化物的物质，而且也能氧化其它较难氧化的物质。

所以，过氧化物是可燃物质被氧化的最初产物，是不稳定的化合物，能在受热、撞击、摩擦等情况下分解，甚至引起燃烧或爆炸。

三、着火热理论-----着火热理论的主要观点：认为受热、自热的发生是由于在感应期内化学反应的结果，使热量不断积累而造成反应速率的自动加速。

这一理论可以解释大多数碳氢化合物与空气的作用都适合这一结论。

以上这些燃烧理论能解释很多燃烧现象，但仍有一些燃烧现象很难用以上理论来解释，如，我们都讲，氧是助燃物，但是，在很多情况下，有很多物质的燃烧，并没有助燃物氧气的存在，如：高温下的镁条可以在二氧化碳中燃烧；铜丝、铁丝可以在氯气中燃烧；铝和镁可以在氮气中燃烧；磷、乙醚的蒸气在低温下氧化会出现冷焰，（即虽然其温度未达到正常着火温度，而己出现火焰）这说明其反应的速率已相当大了。

绪论1、燃烧的定义：燃烧是一种激烈的氧化还原反应过程，放出大量的热和气体，同时伴有发热、发光的或者火焰。

本质：氧化还原反应做功物质：热和气体现象：发热、发光的或者火焰2、燃烧三要素：可燃物、氧、达到一定的发火温度（着火点）3、燃烧形式、区别与联系：三种化学反应形式：热分解、燃烧、爆轰主要不同点：(1) 过程传播机理不同(2) 过程传播速度不同(3) 受外界影响不同(4)产物质点运动方向不同本质特征：化学键断裂的程度不同联系：在一定条件下，三种形式可发生相互转化4、燃烧与国民经济、国防建设的关系①燃料燃烧是主要能源大多数国家90％以上的能源来自于燃料的燃烧。

②国防热兵器的发射能源主要来自于火药的燃烧（发射药）。

③其他日常生活燃烧与安全（火灾防止等）燃烧与环境（温室效应、保护臭氧层）5、研究燃烧理论的意义①从理论上讲，研究理论用于指导实践。

揭示燃烧现象的本质和规律。

用于研究燃烧过程。

（工业，武器中）②提高能量利用率。

（柴油添加剂）③安全生产④环境保护（作为理论基础）⑤特殊燃烧规律的应用6、燃烧学的研究方法①实验研究研究燃烧的现象和规律，获得经验公式反复观察—总结规律—经验公式②理论研究（模型化）推导—结论—验证—修正—（反复多次）—理论③综合研究实验研究和理论研究结论历史资料，经验和亲自实践的经验不同学科，专业的知识，理论的综合第一章1、热力学第一定律:体系吸收的热量dQ分别用于增加体系的内能dU和对外界做功dW本质：能量守恒2|、热力学第二定律本质：不可能从单一热源吸热而不引起其他变化。

（高温到低温）在化学反应中的本质：表明化学反应的方向。

（表征：熵S）3、化学反应类型简单反应：经过一步反应完成的复杂反应：经过许多中间阶段完成的典型复杂反应：连续反应：由许多基元反应组成，前一反应生成物是后一反应的反应物反应连续进行。

平行反应：一个反应进行的同时还进行着其它反应。

共轭反应：一个反应仅当另一个反应存在时才能发生，而两个反应的反应物又是不同的，其中一个反应是另一个反应发生的条件。

燃烧的三大理论一、活化能理论activation energy theory 物质分子间发生化学反应首先的条件是相互碰撞。

在标准状态下，单位时间、单位体积内气体分子相互碰撞约1023次。

但相互碰撞的分子不一定发生反应，只有少数具有一定能量的分子相互碰撞才会发生反应，这种分子称为活化分子。

活化分子所具有的能量比普通分子高，使普通分子变为活化分子所必须的能量称为活化能，如图3—2所示。

图中系统由状态Ⅰ变为状态Ⅱ，即由高能状态变为低能状态的能级差，该过程是放热过程。

状态K的能级大小相当于使反应发生所必需的能量，故状态K的能级与状态Ⅰ的能级之差等于正向反应的活化能△E1，状态K与状态Ⅱ的能级之差等于逆向反应的活化能△E2，△E2与△E1之差等于反应热效应。

图3—2 活化能示意图二、链式反应理论有焰燃烧都存在链式反应。

当某种可燃物受热，它不仅会汽化，而且该可燃物的分子会发生热解作用从而产生自由基。

自由基是一种高度活泼的化学形态，能与其他的自由基和分三、过氧化物理论peroxide theory 气体分子在热能、辐射能、电能、化学反应能等各种能量作用下可被活化。

在燃烧反应中，首先是氧分子在热能作用下活化，被活化的氧分子形成过氧键—O—O —，这种基团加在被氧化分子上而成为过氧化物。

此种过氧化物是强氧化剂，不仅能氧化形成过氧化物的物质，而且也能氧化其他较难氧化的物质。

例如在氢和氧的反应中，先生成过氧化氢，而后是过氧化氢再与氢反应生成H2O，其反应式如下：H2+O2+H2O2→H2O2+H2→2H2O有机过氧化物通常可看作是过氧化氢H—O—O—H的衍生物被烷基取代而生成R—O—O—H 或R—O—O—。

烃类氧化时是以破坏氧的一个键而不是破坏氧的两个键而进行的。

由于自由基的产生使反应具有链反应性质，因而可以自动延续，并且由于出现分支而自动加速。

整个燃烧前的氧化过程是一连串有自由基参加的链反应。

燃烧理论发展历程燃烧理论是关于燃烧过程中发生的化学反应和物质转化的理论。

它的发展历程可以追溯到古代，但直到近代才获得了较为准确和完善的解释和理论体系。

在古代，人们对燃烧的现象进行了观察和描述，但对燃烧的本质和机制并没有深入的认识。

例如，古希腊哲学家克尔尼代斯和克利特斯认为，燃烧是物质中的火元素释放出来的结果。

这种看法在相当长的时间里占据主导地位，直到近代科学的发展才开始被取代。

到了17世纪，燃烧的基本性质和特征开始被科学家们研究。

英国科学家罗伯特·博义利观察到了燃烧过程中与空气有关的现象，并提出了“氧气论”，认为燃烧是一种物质与氧气之间相互作用的结果。

这一理论为后来的燃烧理论提供了重要的基础。

到了18世纪，法国化学家拉瓦锡在他的研究中对燃烧现象进行了深入的实验和观察，提出了“氧气理论”。

他发现氧气在燃烧过程中起到了一种被消耗的作用，提出了燃烧需要氧气的概念。

但他并没有确切地确定燃烧过程中氧气消耗的量和结果产生的物质的性质。

到了19世纪，燃烧的研究逐渐和热力学相关的研究结合起来。

德国化学家约瑟夫·普拉茨在他的研究中提出了燃烧过程中的“能量守恒定律”，即燃烧过程中放出的热能等于燃料化学能的降低。

他还进一步研究了氧气的冷却和排放问题，将燃烧和氧气的化学性质联系起来，开创了燃烧理论的新发展。

进入20世纪，燃烧的理论研究更加深入和细致。

瑞典科学家西里尔·特尔马尔经过大量实验研究，建立了燃烧的“三要素理论”，即燃料、氧气和着火点是引发燃烧的三个必要条件。

这个理论在燃烧工程和火灾防控中得到了广泛应用。

在近代，随着科学技术的不断进步，燃烧理论得到了进一步的发展。

世界各地的科学家们通过实验和理论研究，不断深化对燃烧过程中化学反应机制和物质转化规律的认识。

例如，针对燃烧过程中的有机物排放和环境影响，出现了更为复杂的燃烧理论模型和计算方法。

综上所述，燃烧理论的发展经历了从古代的观察和描述，到近代的实验和理论研究的过程。