燃烧爆炸理论及应用 课件 第1--3章 绪论、 燃烧及其灾害、 物质的燃烧.ppt

工业火灾池火灾喷射火灾一、池火灾（PoolFire）池火灾是在可燃物的液池表面上发生的火灾。池火灾主要包括两类，一类是可燃物在常温下为液态，另一类是可燃物在常温下为固态。池火灾的发展历程液体的挥发气与空气混合形成可燃气体混合物，被引燃；部分火焰能量反馈到液体促使其温度升高，加速挥发或气化，可燃气则不断燃烧；火焰会蔓延至整个液池表面，并逐渐进入稳定燃烧阶段。1．液体燃烧的条件要点燃液体，在其表面产生持续的火焰，可燃气的供给速度必须不小于燃烧时可燃气的消耗速度，2.火焰在液池表面蔓延的过程（三）池火的危害及防护高温及辐射危害；火焰温度主要取决于可燃液体种类，一般石油产品的火焰温度在900-1200℃；（三）池火的危害及防护池火火焰对物体的热辐射与池火的高度、池火的热释放速率、火焰温度与厚度、火焰内辐射粒子的浓度、火焰与目标物之间的几何关系、风速等众多因素有关。二、喷射火灾（JetFire）加压气体和/或液体由泄漏口释放到非受限空间（自由空间）并立即被点燃，就会形成喷射火灾。喷射火的辐射危害及防护要预防喷射火灾的发生，首要任务就是要经常检查、监控以防止泄漏的发生。喷射火灾发生后则可以设法降低喷射（泄漏）速度或断绝燃料气的供应。但是断绝燃料气供应时需要慎重考虑是否有产生回火爆炸的危险。第三章物质的燃烧第一节气体的燃烧一、预混气中火焰的传播理论火焰（即燃烧波）在预混气中传播，从气体动力学理论可以证明存在两种传播方式：正常火焰传播爆轰（一）物理模型与雨果尼特方程（一）物理模型与雨果尼特方程雨果尼特方程瑞利方程（一）物理模型与雨果尼特方程称马赫数，其物理意义是混气速度（它等于燃烧波速度，只是方向相反）与当地声速之比。（二）正常火焰传播与爆轰1、爆轰区（Ⅰ）区是爆轰区。①燃烧后气体压力要增加。②燃烧后气体密度要增加。③燃烧波以超音速进行传播2.正常火焰传播（Ⅲ）区是正常火焰传播区。①燃烧后气体压力要减少或接近不变；②燃烧后气体密度要减少；③燃烧波以亚音速（即小于音速）进行传播。二、层流预混气中正常火焰传播速度（一）传播机理1．火焰前沿概念若在一长管中充满均匀混气，当用电火花或其它火源加热某一局部混气时，混气的该局部就会着火并形成火焰。火焰产生的热量会由于导热作用而输送给火焰周围的冷混气层，使冷混气层温度升高，化学反应加速，并形成新的火焰。这样使一层一层的新鲜混气依次着火，也就是薄薄的化学反应区开始由引燃的地方向未燃混气传播，它使已燃区和未燃区之间形成了明显的分界线，称这层薄薄的化学反应发光区为火焰前沿。2．火焰前沿的特点2．火焰前沿的特点（1）火焰前沿可以分成两部分：预热区和化学反应区。（2）火焰前沿存在强烈的导热和物质扩散。3．火焰传播机理（1）火焰传播的热理论火焰能在混气中传播是由于火焰中化学反应放出的热量传播到新鲜冷混气中，使冷混气温度升高，化学反应加速的结果。3．火焰传播机理（2）火焰传播的扩散理论凡是燃烧都属于链式反应。火焰能在新鲜混气中传播是由于火焰中的自由基向新鲜冷混气中扩散，使新鲜冷混气发生链锁反应的结果。（二）层流火焰传播速度——马兰特简化分析1．物理模型图3-4火焰前沿中的温度分布（Ⅰ）预热区（Ⅱ）反应区1．物理模型反应区中温度分布为线型分布热平衡方程式为：2．火焰传播速度因为：所以：或者：其中：，称导温系数2．火焰传播速度又因为：公式表明层流火焰传播速度与导温系数及化学反应速度的平方根成正比。2．火焰传播速度又因：所以：2．火焰传播速度另外：于是：公式意味着对于二级反应，火焰传播速度Sl将与压力无关。大多数碳氢化合物与氧的反应，其反应级数接近2，因此火焰传播速度Sl与压力关系不大，实验也证明了这个结论。2．火焰传播速度应该指出这一理论还不完善，例如未燃混气初温如果等于这里的着火温度，则火焰传播速度为无穷大，这显然是错误的。（三）物理化学参数对层流火焰传播速度的影响1．混气初温混气初温增加，混气燃烧时火焰温度就越高，化学反应速度Ws会越快，火焰传播速度Sl就越高。实验结果表明，通常，其中n＝1.5～2。直链反应链的引发Cl22Cl?链的传递2Cl?+H2HCl+H?H?+Cl2