燃烧物理基础
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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。
燃烧和火灾基本知识燃烧基础知识及常见易错题全考点1 .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)烟气的现象。
2 .燃烧是一种十分复杂的氧化还原化学反应,能燃烧的物质一定能够被氧化,而能被氧化的物质不一定都能够燃烧。
物质是否发生了燃烧反应,可根据〃化学反应、放出热量、发出光亮〃这三个特征来判断。
3 .燃烧的必要条件,即可燃物(密度、比表面积、厚度)、助燃物(不一定是氧气,如:氯、氟、氯酸钾。
也有少数可燃物如:低氮硝化纤维、硝酸纤维的赛璐珞等含氧物质)和引火源(使物质开始燃烧的外部热源(能源)。
引火源温度越高,越容易点燃可燃物质。
生产生活实践中引火源通常有明火、高温物体、化学热能、电热能、机械热能、生物能、光能和核能),链式反应(有焰燃烧都存在着链式反应)。
4 .燃烧的充分条件是:一定数量或浓度的可燃物,一定含量的助燃物,一定能量的引火源(汽油燃烧晶氐含氧量14.4%,乙焕3.7%β无论哪种形式的引火源,都必须达到一定的能量,即要有一定的温度和足够的热量。
汽油燃烧所需的最小引燃能量0.2mJ乙醛(5.1%)0.19mJ),相互作用。
5 .燃烧分为着火和爆炸两种类型。
可燃物着火一般有引燃和自燃两种方式。
6 .外部引火源(如明火、电火花、电热器具等)作用于可燃物的某个局部范围,使该局部受到强烈加热而开始燃烧的现象,称为引燃(又称点燃)。
在规定的试验条件下,物质在外部引火源作用下表面起火并持续燃烧一定时间所需的最低温度称为燃点。
物质的燃点越低,越容易着火,火灾危险性也就越大。
7 .可燃物在没有外部火源的作用时,因受热或自身发热并蓄热所产生的燃烧,称为自燃。
一是自热自燃,例如煤堆、油脂类、赛璐珞、黄磷等物质。
二是受热自燃,例如油锅加热、沥青熬制。
受热介质达到一定温度而着火,就属于受热自燃。
在规定的条件下,可燃物质产生自燃的最低温度,称为自燃点。
可燃物的自燃点越低,发生火灾的危险性就越大。
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。
燃烧基础知识目录一、燃烧概述 (1)二、燃烧要素 (2)1. 可燃物 (3)2. 氧化剂 (4)3. 点火源 (4)三、燃烧过程及阶段 (5)1. 燃烧过程的物理变化 (7)2. 燃烧过程的化学变化 (8)四、燃烧类型 (9)1. 扩散燃烧 (10)2. 预混燃烧 (11)五、燃烧反应方程式及计算 (12)1. 燃烧反应方程式的编写原则和方法 (13)2. 燃烧反应的计算方法与应用实例 (14)六、燃烧的应用与控制系统 (16)一、燃烧概述燃烧是一种化学反应过程,广泛存在于自然界以及人类生产生活中。
燃烧的本质是物质之间的氧化反应,其中包含了能量的转化与释放。
燃烧过程涉及三个基本要素:可燃物、助燃物和点火源。
可燃物是燃烧反应的主体,助燃物主要是氧气,而点火源则是引发燃烧反应的能量来源。
燃烧反应是一种放热反应,意味着在反应过程中会释放热量。
这种热量释放的形式多样,可以表现为火焰、热辐射等。
燃烧反应的速度和强度取决于多种因素,包括可燃物的性质、助燃物的浓度、点火源的能量以及环境温度等。
了解燃烧的基础知识对于防止火灾、控制燃烧过程以及有效利用燃烧产生的能量具有重要意义。
在工业、农业、交通运输以及日常生活等领域,燃烧知识的应用十分广泛。
在发动机中燃烧燃料以产生动力,在烹饪中使用火来加热食物,以及在火灾发生时如何正确使用灭火设备等。
对燃烧基础知识的理解和掌握至关重要,不仅有助于我们更好地利用燃烧带来的好处,还能在紧急情况下采取正确的应对措施,保护生命财产安全。
我们将更详细地介绍燃烧的相关知识和理论。
二、燃烧要素燃烧是一种化学反应,通常涉及燃料、氧气和热量。
要使燃料燃烧,必须同时满足三个基本要素,即燃料、氧气和热量。
燃料:燃料是燃烧过程中产生能量的来源。
它可以是一种固体、液体或气体。
常见的燃料包括煤、石油、天然气、木材、纸张等。
燃料的种类和性质对燃烧过程有很大影响,不同燃料具有不同的燃烧特性和效率。
氧气:氧气是燃烧过程中的必要成分,燃料无法燃烧。