燃烧理论5着火的理论基础

第三章 着火和灭火理论一、谢苗诺夫自燃理论 1. 基本思想：某一反应体系在初始条件下，进行缓慢的氧化还原反应,反应产生的热量，同时向环境散热，当产生的热量大于散热时，体系的温度升高,化学反应速度加快，产生更多的热量，反应体系的温度进一步升高，直至着火燃烧。

2.着火的临界条件：放、散热曲线相切于C 点。

3.∆T=ER 20B T T T ≈-① 改变散热条件 ②增加放热二、区别弗兰克－卡门涅茨基热自燃理论与谢苗诺夫热自燃理论的异同点1.谢苗诺夫热自燃理论适用范围：适用于气体混合物，可以认为体系内部温度均一;对于比渥数 Bi 较小的堆积固体物质,也可认为物体内部温度大致相等； 不适用于比渥数Bi 大的固体.2。

弗兰克－卡门涅茨基热自燃理论：适用于比渥数Bi 大的固体（物质内部温度分布的不均匀性 ）； 以体系最终是否能得到稳态温度分布作为自燃着火的判断准则 ；Tq αT自燃临界准则参数 δcr 取决于体系的几何形状。

三、链锁自然理论 1。

反应速率与时间的关系 2.运用链锁自燃理论解释着火半岛现象 在第一、二极限之间的爆炸区内有一点P(1)保持系统温度不变而降低压力，P 点则向下垂直移动自由基器壁消毁速度加快，当压力下降到某一数值后，f < g, φ < 0 -—-------———-—--—--——-第一极限（2）保持系统温度不变而升高压力,P 点则向上垂直移动自由基气相消毁速度加快,当压力身高到某一数值后，f 〈 g ， φ 〈 0 —-——-——-——————-—-—-———第二极限（3）压力再增高，又会发生新的链锁反应导致自由基增长速度增大,于是又能发生爆炸。

---3.基于f （链传递过程中链分支引起的自由基增长速率）和g （链终止过程中自由基的消毁w0w123M HO M O H +→++⋅22⋅⋅+→+OH O H H HO 222速率 ）分析链锁自燃着火条件a.在低温时, f 较小（受温度影响较大）,相比而言，g 显得较大,故：这表明，在 的情况下，自由基数目不能积累，反应速率不会自动加速，反应速率随着时间的增加只能趋势某一微小的定值,因此,f<g系统不会着火。

燃烧和火灾的基本知识第一节燃烧基础知识一、燃烧的定义燃烧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（或）发烟的现象。

二、燃烧的条件可燃物（按所处状态）：气、液、固助燃物（氧化剂）：与可燃物结合能导致和支持燃烧的物质引火源（温度）：明火、电火花、雷击、高温、自燃引火源三、燃烧类型1、按燃烧发生瞬间的特点分类着火又称起火，它是日常生活、生产中最常见的燃烧现象，与是否由外部热源引发无关，并以出现火焰为特征。

爆炸：在周围介质中瞬间形成高压的化学反应或状态变化，通常伴有强烈的放热、发光和声响的现象称为爆炸。

①爆炸按原理和性质不同分为：物理爆炸、化学爆炸、核爆炸。

②爆炸极限：可燃的蒸汽、气体或粉尘与空气组成的混合物，遇火源即能发生爆炸的最高或最低浓度称为爆炸极限。

遇火源即能发生爆炸的最低浓度称为爆炸下限，遇火源即能发生爆炸的最高浓度称为爆炸上限。

下限和上限之间的间隔称为爆炸极限范围。

范围越大，危险性越高。

2.按燃烧形态分类：①气体燃烧分为：扩散燃烧、预混燃烧扩散燃烧：可燃性气体与氧化剂互相扩散，边混合边燃烧，燃烧速度的快慢由物理混合速度决定。

燃烧比较稳定，扩散火焰不运动预混燃烧：可燃气体预先同氧化剂混合后的燃烧。

燃烧反应快，温度高，火焰传播速度快，从管口喷出燃烧，流速过大会脱火，流速过小会回火。

②液体燃烧：a.闪燃：可燃性液体挥发的蒸汽与空气混合后达到一定浓度后，遇明火发生一闪即灭的燃烧现象。

b.蒸发燃烧：可燃液体受热后边蒸发边与空气相互扩散混合，遇引火源后发生燃烧，呈现有火焰的气相燃烧形式。

液体可燃物在燃烧过程中，并不是液体本身在燃烧，而是蒸发出来的蒸气燃烧。

c.沸溢燃烧：正在燃烧的油层下的水层因受热沸腾膨胀，导致燃烧着的油品喷溅使燃烧瞬间增大的现象。

d.喷溅燃烧：储罐中含有水垫层的重质油品在燃烧过程中，随着热波温度逐渐升高，热波向下传播的距离也不断加大。

当热波达到水垫层时，水垫层的水变成水蒸气，体积迅速膨胀，蒸汽压力达到足以把水垫层上面的油层抬起时，蒸汽冲破油层将燃烧着的油滴和包油的油气抛向上空，向四周喷溅燃烧。

1;描述燃烧物理现象的方程有哪些？质量守恒方程，动量守恒方程，能量守恒方程，组分守恒方程。

2：研究基础有哪些基本定律和现象？牛顿粘性定律，傅里叶导热定律，费克扩散定律，斯蒂芬流问题。

例子：喷灯、家用煤气、气焊枪。

温度场，浓度场，速度场。

3：牛顿粘性定律表明：粘性是动量交换的必要条件。

由速度梯度变为动量梯度傅里叶导热定律表明：热扩散是能量交换的必要条件。

由温度梯度变为焓的梯度费克扩散定律表明：传质（扩散）是组分扩散的必要条件。

由密度梯度变为质量分数的梯度。

4：Stefen流产生的物理条件、化学条件：斯蒂芬流产生的条件是在相分界外既有扩散现象存在，又有物理和（或）化学过程存在，这两个条件是缺一不可的。

第四章着火1：着火过程由什么因素控制的？着火与混合气的压力、温度、浓度、壁面的散热率、（点火能量）气流运动有关。

2：燃烧速度的决定因素有哪些？举例说明哪些燃烧现象受物理过程控制，哪些受化学过程控制？由扩散、流动、传热及其他物理过程决定燃烧过程速度的燃烧为扩散控制燃烧，物理因素起主要的控制作用。

例如油滴、喷雾燃烧，未作预混合的气体射流燃烧，蜡烛、碳球的燃烧等均属此类。

汽油机、煤气机、喷灯等预混合气有火焰传播的燃烧则同时受化学动力学及扩散的控制。

3：燃烧反应过程中浓度与温度的关系燃烧反应速度主要与反应气体混合剂的温度及初始反应物、中间产物、最终产物的浓度有关。

反应速度与温度的关系常用Arrhenius指数项或简单的指数Tm的关系式表示。

4：简单反应或热反应：反应速度只受初始反应物浓度影响的反应复杂反应或自催化反应：反应速度受中间产物或最终产物浓度影响的反应5：热着火需要满足的条件是什么？可燃混合剂在某一条件下由外界加热，如火花塞、热容器壁、压缩等，到达某一特定温度时，反应物在此温度下的放热速度大于散热损失的速度。

6化学链着火需要满足的条件是什么？若燃烧反应有中间载链基的分枝链反应时，则甚至在等温条件下也能着火。

火灾基本理论知识点总结火灾是一种常见的事故，具有破坏性和危险性。

了解火灾的基本理论知识对于预防、控制和应急处理火灾具有重要意义。

本文将从火灾三要素、火源与可燃物特性、着火原理和剪断满足条件等方面进行探讨。

一. 火灾三要素1. 氧气：空气中含有约21%的氧气，是支持燃烧的必要条件。

当氧气含量过低时，会导致燃烧不完全或无法维持。

2. 可燃物：包括固体、液体和气体三种状态。

固体可燃物主要是指木材、纸张等有机物质；液态可燃物如汽油、溶剂等；气态可燃物如天然气、丙烷等。

3. 点火能源：通过提供足够高的温度使可燃物达到点火温度，从而引发火灾。

常见的点火能源包括明火、电弧和高温表面等。

二. 火源与可燃物特性1. 火源：火源是引发火灾的点火能源，常见的火源有明火、电弧和高温表面。

了解不同类型的火源特点，可以采取相应的防控措施。

2. 可燃物特性：可燃物的燃烧行为与其物理化学性质密切相关。

例如，木材燃烧时会释放大量的有毒气体，因此必须尽早将人员转移至安全区域，并做好通风。

3. 点燃温度：可燃物被点火所需的最低温度称为点燃温度。

不同物质具有不同的点燃温度，了解这些数据对于预防着火非常重要。

三. 着火原理1. 自动感应着火原理：指在一定条件下，外界能量（如电弧、静电）和内部自身存在问题（如过载）等可以导致起火现象。

2. 机械损伤着火原理：当固体或液体可燃物遭受机械力作用，在摩擦、冲击或剪断等情况下产生高温引发着火。

3. 化学着火原理：指由于化学反应引起温度升高或产生易燃物质而引发火灾。

例如，过量的硝化棉和硫酸可以因自身反应而引发火灾。

四. 灭火方法1. 给予足够冷却：通过提供足够的水或其他冷却剂来降低可燃物温度，从而阻止着火点周围的燃烧。

2. 隔绝氧气供应：使用干粉、泡沫、二氧化碳等灭火剂生成惰性气体，隔绝燃烧区域与空气之间的接触。

3. 抑制链式反应：通过加入抑制剂（如干粉）控制或中断火灾中的自由基链式反应，阻止进一步蔓延。

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。

燃烧理论基础简介一、碳粒燃烧的动力区、扩散区、过渡区1．动力区：温度低于900～1000℃时，化学反应速度小于氧气向碳粒表面的扩散速度，氧气的供应十分充足，提高扩散速度对燃烧速度影响不大，燃烧速度取决于温度。

2．扩散区：温度高于1200℃时，化学反应速度大于氧气向碳粒表面的扩散速度，以至于扩散到碳粒表面的氧气立刻被消耗掉，碳粒表面处的氧浓度接近于0，提高温度对燃烧速度影响不大，燃烧速度取决于氧气向碳粒表面的扩散速度。

3．过渡区：介于动力区和扩散区之间，提高温度和提高扩散速度都可以提高燃烧速度。

若扩散速度不变，只提高温度，燃烧过程向扩散区转化；若温度不变，只提高扩散速度，燃烧过程向动力区转化。

二、直流煤粉燃烧器1、煤粉燃烧器的作用煤粉燃烧器是燃煤锅炉燃烧设备的主要部件。

其作用是：(1) 向炉内输送燃料和空气；(2) 组织燃料和空气及时、充分的混合；(3) 保证燃料进入炉膛后尽快、稳定的着火，迅速、完全的燃尽。

在煤粉燃烧时，为了减少着火所需的热量，迅速加热煤粉，使煤粉尽快达到着火温度，以实现尽快着火。

故将煤粉燃烧所需的空气量分为一次风和二次风。

一次风的作用是将煤粉送进炉膛，并供给煤粉初始着火阶段中挥发分燃烧所需的氧量。

二次风在煤粉气流着火后混入，供给煤中焦炭和残留挥发分燃尽所需的氧量，以保证煤粉完全燃烧。

直流燃烧器通常由一列矩形喷口组成。

煤粉气流和热空气从喷口射出后，形成直流射流。

（二）、直流煤粉燃烧器的类型直流煤粉燃烧器的一、二次风喷口的布置方式大致上有两种类型。

一类适用于燃烧容易着火的煤，如烟煤、挥发分较高的贫煤以及褐煤。

这类燃烧器的一、二次风喷口通常交替间隔排列，相邻两个喷口的中心间距较小。

我们称为均等配风方式，这种方式适合烟煤的燃烧。

因一次风携带的煤粉比较容易着火，故希望在一次风中煤粉着火后及时、迅速地和相邻二次风喷口射出的热空气混合。

这样，在火焰根部不会因为缺乏空气而燃烧不完全，或导致燃烧速度降低。

燃气燃烧理论基础-燃气燃烧理论基础(1)燃气燃烧理论基础——燃气燃烧的基本原理一、燃气燃烧的基本定义燃气是指天然气、液化石油气、煤气等可燃气体，燃烧是指物质与氧气发生化学反应时放出热和光的过程。

因此，燃气燃烧指燃气与氧气发生化学反应时发生放热和光的过程。

二、燃气燃烧的基本条件1. 氧气供应充足。

燃烧所需的氧气是燃气与空气中氧气的混合物，空气中氧气含量为21%，如燃烧过程中氧气不足，则燃料无法充分燃烧，会产生一些危险性物质，如一氧化碳等。

2. 燃气和氧气的比例正确。

燃气和氧气的比例称为混合比，不同混合比会对燃烧效果产生影响。

当混合比过高或过低时，燃烧效果不理想，会产生大量有毒有害的气体。

3. 点火器可靠。

燃气燃烧需要点火器将燃气点燃，如果点火器不可靠，则无法点燃燃料，无法进行燃烧过程。

4. 燃气温度适宜。

燃气燃烧需要一定的温度才能够发生，如果燃气温度过低，则无法燃烧；如果燃气温度过高，则会发生过热现象，影响燃烧效果。

三、燃气燃烧的基本过程1. 燃料挥发阶段。

在燃烧开始前，燃料需要先从液态或固态转化为气态，这个过程就称为燃料挥发阶段。

2. 气态燃料和气态氧气混合阶段。

燃料挥发后，气态燃料将与气态氧气充分混合形成燃气混合物。

3. 点火阶段。

点火器将燃气混合物点燃，引起燃烧过程。

4. 燃烧阶段。

燃烧过程分为初燃和稳燃两个阶段，初燃是指点火后燃气混合物在最初阶段的燃烧，稳燃是指燃烧达到稳定状态的阶段。

5. 燃烧完毕阶段。

当燃料和氧气供应中断或燃料燃烧完毕后，燃烧过程将结束。

总之，燃气燃烧是一个复杂的过程，需要充分考虑各种因素，保证燃气燃烧的效果和安全性。

第一章火灾燃烧基础知识一、填空1、燃烧从本质上讲，是一种特殊的氧化还原反应。

2、燃烧三要素：要发生燃烧反应，必须有可燃物、助燃物和点火源。

3、根据火三角形，可以得出控制可燃物、隔绝空气、消除点火源、防止形成新的燃烧条件阻止火灾范围的扩大四种防火方法。

4、根据燃烧四面体，可以得出隔离法、窒息法、冷却法、化学抑制法四种灭火方法。

5、燃烧按照参与燃烧时物质的状态分类，可分为气体燃烧、液体燃烧和固体燃烧；按照可燃物与助燃物相互接触与化学反应的先后顺序分类，燃烧可分为预混燃烧和扩散燃烧；按照化学反应速度大小分类，燃烧可分为热爆炸和一般燃烧；按照参加化学反应的物质种类分类，燃烧可分为化合反应燃烧和分解反应燃烧两类；按照反应物参加化学反应时的状态分类，燃烧可分为气相燃烧和表面燃烧；按照着火的方式分类，燃烧可分为自燃和点燃等形式。

6、热量传递有三种基本方式：即热传导、热对流和热辐射。

7、释放热量和产生高温燃烧产物是燃烧反应的主要特征。

8、物质的传递主要通过物质的分子扩散、燃料相分界面上的斯蒂芬流、浮力引起的物质流动、由外力引起的强迫流动、紊流运动引起的物质混合等方式来实现。

9、物质A在物质B中扩散时，A扩散造成的物质流与B中A物质的浓度梯度成正比，这个梯度可有三种表示方法，分别是浓度梯度、分压梯度和质量分数梯度。

10、管道高度越高，管道内外温差越大，烟囱效应越显著。

11、烟气是火灾使人致命的主要原因。

烟气具有的危害性包括：缺氧、窒息作用；毒性、刺激性及腐蚀性作用；烟气的减光性；烟气的爆炸性；烟气的恐怖性；热损伤作用。

12、烟气的主要成分：CO、CO2、HCI、SO2、NO2、NH3等气态产物。

二、简答1、燃烧的本质：是一种特殊的氧化还原反应。

燃烧的特征：燃烧时可以观察到火焰、发光、发烟这些特征。

例如：蜡烛燃烧时可以观察到花苞型火焰，实际火灾中的火焰呈踹流状态；停电时蜡烛发出的光可以照亮周围，实际火灾中物质燃烧的火光能够照亮夜空；蜡烛棉芯较长时很容易观察到火焰上方有黑烟冒出，在蜡烛上方放臵冷瓷器时，可以观察到烟炱，实际火灾中更可以观察到浓烟滚滚的现象。

4燃烧理论基础4.1燃烧反应的热力学基础1、单相反应：在一个系统内反应物与生成物属同一物态。

2、多向反应（异相反应）：在一个系统内反应物与生成物不属与同一物态。

3、浓度：单位体积中所含某物质的量。

摩尔浓度： 质量浓度： 摩尔相对浓度： 质量相对浓度： 4、标准生成焓、反应焓、燃烧焓、显焓、绝对焓（P98-100）5、化学反应速率：单位时间内，反应物（或生成物）浓度的变化量。

其单位为：kg/(m3s)、 kmol/(m3s)、 分子数/(m3s)①例： a 、b 、c 、d 为对应于反应物A 、B 和产物C 、D 的化学反应计量系数②反应速率可以表示为：③化学反应速率与计量系数之间有如下关系： /i i mi i i i i i i i i n N VM VN n C X N n C M Y M nρρ=====∑∑∑∑∑＝＝aA bB cC dD+→+,,C A B D A B C D dC dC dC dC r r r r d d d d ττττ=-=-==或1111::::::C A B D A B C D dC dC dC dC a d b d c d d d r r r r a b c dττττ-=-==⇒=④化学反应速率的三种表示方法：反应物的消耗速度、生成物的生成速度、r 为反应速度⑤影响化学反应的因素：（温度、活化能、压力、浓度、可燃混合气的配比、混合气中的惰性成分）1. 浓度：浓度越大，反应速度越快。

2. 压力：对于气体燃料，压力升高，体积减少，浓度增加，反应速度加快。

（压力对化学反应速度的影响与浓度相同。

）3. 温度：温度增加，反应速度近似成指数关系增加，体现在反应速度常数。

①阿累尼乌斯定律： A —常数，频率因子，由实验确定；R —通用气体常数，8.28kJ/molK ，1.98kcal/molK ； E —活化能，J/mol ，由实验确定⏹ 气体分子的运动速度、动能有大有小；⏹ 在相同温度下，分子的能量不完全相同，有些分子的能量高于分子的平均能量，这样的分子称为活1111G A B H A B G H dC dC dC dC r a d b d g d h d r ar r br r grr hrττττ-=-====-=-==b B a A C kC =rRT E Ae k -=化分子（自由基、活化中心、活化络合物、中间不稳物）⏹ 化学反应中，由普通分子到达活化分子所需最小能量---活化能E ；（讨论活化能对反应速率影响，通过阿累尼乌斯定律） ⏹ 阿累尼乌斯定律反应了温度对反应速率的影响； 阿累尼乌斯定律是实验得出的结果；并不是所有的化学反应都符合阿累尼乌斯定律。

燃烧过程的理论基础⏹化学反应速度化学反应速度影响反应速度的因素⏹固体燃料的燃烧煤燃烧的四个阶段焦炭的燃烧煤和煤粉的燃烧特点⏹煤粉气流的着火与燃烧着火与熄火的热力条件煤粉气流着火热源煤粉气流的着火及影响因素完全燃烧条件燃烧反应是一种发光放热的高速化学反应，同时伴随各种物理过程均相燃烧燃料和氧化剂物态相同，如气体燃料在空气中燃烧多相燃烧燃料和氧化剂物态不同，如固体燃料在空气中燃烧化学反应速度化学反应速度在反应系统单位体积中物质（反应物或生成物）浓度的变化率，单位是mol /（cm 3·s ）对于反应式αA ＋βB → γG ＋δH反应速度为C A 、C B 、C G 、C H 分别为反应物A、B和生成物G、H的浓度，mol/cm 3α、β、γ、δ 分别为相应的化学计量系数)14(dtdC 1dt dC 1dt dC 1dt dC 1w HG B A -⨯δ=⨯γ=⨯β-=α-= 均相反应质量作用定律质量作用定律反映浓度对化学反应速度的影响对于均相反应，在一定温度下，化学反应速度与参加反应各反应物浓度乘积成正比，各反应物浓度的幂指数等于其相应的化学计量系数对反应αA＋βB →γG＋δH质量作用定律可用下式表示式中：k 为反应速度常数，表示单位物质浓度时的反应速度)34(C kC w B A -=βα 在温度不变的情况下，反应物的浓度越高，分子的碰撞机会越多，化学反应速度就越快。

多相反应质量作用定律多相燃烧反应在固体表面进行，固体燃料浓度不变（C A =常数），故多相反应速度w 是指在单位时间、单位表面上反应物（气相）浓度的变化率式中f A －单位容积两相混合物中固相物质的表面积；C B －气相反应物质的浓度β=-=B A BC kf dtdC w 阿累尼乌斯定律阿氏定律反映温度对化学反应速度的影响反应物浓度不变时，反应速度常数k 随温度变化的关系式中k 0－频率因子，近似为一常数R、T、E －通用气体常数、热力学温度、活化能)44(e k k RTE 0-=- 活化能E 能够破坏原有化学键并建立新化学键所必须消耗的能量，具有活化能的分子为活化分子。