第02章 消防工程学讲稿.ppt
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1、第二章 火灾发生l2.1 气体可燃物着火l2.2 液体可燃物着火l2.3 固体可燃物着火l2.4 爆炸引起的火灾Date1第二章 火灾发生2.1 气体可燃物着火l热自燃:把一定体积的可燃混合气体预热到某一温度,在该温度下,气体可燃物发生缓慢的氧化还原反应,并放出热量,导致气体温度增加,从而使反应速度逐渐加速,产生更多的热量,最终使反应速度急剧增大直至着火,这种过程称为自燃。l强迫着火:是指在可燃混合气体内的某一部分用点火源点着相邻一层混合气,然后燃烧波自动传播到混合气的其余部分。点火源可以是火焰、高温物体、电火花等。l着火机理:热自燃机理和链式自燃机理。Date2第二章 火灾发生热自燃机理Da
2、te3第二章 火灾发生热自燃机理Date4第二章 火灾发生*5第二章 火灾发生热自燃机理l第一种工况:q1和q2曲线相交于两点,A点和C点,表示理论上可能存在一个稳定状态(A点),一个不稳定状态(C点)。l第二种工况:当环境介质的温度T0升高时,q2直线向右平移。如果T0达到,q2取的工况,此时q1曲线与曲线不相交也不相切。由于q1始终大于q2,一定能引起混合气体着火。所以这种工况也是不稳定的。l第三种工况:q1和q2相切于B点。这是一临界工况点,切点B是不稳定的。Date6第二章 火灾发生热自燃机理自燃温度与系统散热条件和混合气体化学性能有关Date7第二章 火灾发生热自燃机理用混合气体压力
3、代替浓度得谢苗诺夫公式:Date8第二章 火灾发生热自燃机理l当混合气压力增大时,自燃温度降低,混合气热自燃容易发生。反之,则自燃温度上升,混合气不易着火。l自燃温度还与燃料和空气的组分比有关。着火临界压力也与燃料和空气的组分比有关。这就是所谓的可燃气体的着火(爆炸)浓度界限。在一定的压力和温度下,并非所有的混合气体都能着火,而是有一定的浓度范围。当浓度超过这一范围时混合气体就不能着火。即存在爆炸浓度下限和上限。并且,当压力或温度下降时。可燃界限缩小;当压力或温度下降到某一值时,爆炸浓度上限和下限合为一点。当压力或温度继续下降,则任何混合气体成份都不能着火。Date9第二章 火灾发生着火临界压
4、力与自燃温度的关系 Date10第二章 火灾发生自燃温度与混合气成份的关系 *11第二章 火灾发生临界压力与混合气成份的关系 *12第二章 火灾发生链式自燃机理l问题提出:谢苗诺夫的热自燃理论可以解释可燃混合气体(尤其是烃类预混可燃气)热自燃过程的许多现象,如爆炸浓度界限等。也有不少现象不符合热自燃理论。最明显的例子是氢气/氧气体系在低压下其可燃界限呈“半岛”形,而且有三个爆炸浓度极限。这说明并非在所有情况下着火都是由于放热的积累而引起的自动加速反应。而链式自由基自燃机理可解释这些着火现象。Date13第二章 火灾发生氢/氧混合物的爆炸极限 *14第二章 火灾发生链式自燃机理l机理:在混合燃气
5、中,由于自由基反应链的分支,使活化中心(自由基)迅速增殖,从而使反应速率急剧升高而导致着火。按照该理论,使反应自动加速不一定要依靠热量的逐渐积累,通过自由基链式反应(尤其是有分支的链式反应)也能逐渐积累活化中心,使反应自动加速,直至着火。Date15第二章 火灾发生链式自燃机理l实际燃烧过程中,不可能有纯粹的热自燃或链自燃存在。事实上,它们是同时存在而且是相互促进的。可燃混合气的自行加热不仅加强了热活化,而且亦加强了每个链反应的基元反应。低温时链反应可使系统逐渐加热,加强了分子的热活化。所以,自燃现象就不可能用单一的自燃理论来解释。一般来说,在高温时,热自燃是着火的主要原因,而在低温时支链反应
6、是着火的主要原因。Date16第二章 火灾发生着火反应的特征l具有一定的着火温度T。,当反应系统达到该温度时,反应速率急剧增大,气体压力急升,并有放热、发光等着火现象。l在达到着火温度之前有一个感应期,即着火延迟时间。在着火延迟时间内,反应速率极慢,可燃混合气体浓度变化很小。Date17第二章 火灾发生强迫着火点燃l强迫着火:指一个冷的反应混合气体被炽热的高温物体(如电火花、高温固体质点、点火火焰等)在局部迅速加热,并在高温物体附近引发火焰,该局部火焰可再把邻近的混合气点燃并传播开去,从而使整个混合气燃烧起来。l强迫点火和自燃着火在原理上是一致的,因为都是化学反应急速加剧的结果。但在具体进行时
7、,强迫着火与自燃着火又有不同之处。Date18第二章 火灾发生强迫着火的特点l强迫着火仅在混合气的局部(点火源)附近进行,而自燃则在整个可燃混合气中进行。l自燃过程必需使全部可燃气体在一定的环境温度T0下,而在强迫着火条件下,全部混合气体处于较冷的状态。为了保证着火成功,并使火焰能在较冷的可燃气中传播,强迫着火温度(点火温度)一般要比自燃温度高得多。l强迫着火过程包括在可燃混合气中形成局部火焰,以及火焰在混合气中的传播两阶段,因此强迫着火过程要比自燃过程复杂得多。Date19第二章 火灾发生2.2 液体可燃物着火可燃性液体可燃性气体预混可燃气着火燃烧与空气混合热能蒸发Date20第二章 火灾发
8、生液体可燃物的闪点l 闪燃:可燃液体的温度越高,蒸发出的蒸汽量越多,当温度不高时,液面上少量的可燃蒸气和空气相混合,遇到火源一闪即灭(小于5s)的现象称为闪燃。l闪点:闪燃时可燃混合气的温度称为闪点。闪点越低,越容易蒸发,也越容易着火。Date21第二章 火灾发生液体可燃物单个液滴的着火l当液滴进入高温介质中或被点火花点火,液滴表面蒸发加快,产生的蒸汽与空气或氧气混合后被点燃,在液滴表面附近形成一个球形火焰面(火焰前锋),这就是液滴的扩散燃烧。可燃蒸汽与氧气在火焰前锋上进行化学反应并放出热量,通过热传导,不断将热量供给液滴,以产生蒸汽,液滴蒸汽又不断向火焰锋面扩散;同时,周围介质中的氧气也不断
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