燃燒學講義第一章

1、第1章 燃燒化學基礎1.1 燃燒的本質(zhì)和條件1.1.1 燃燒的本質(zhì)所謂燃燒，就是指可燃物與氧化劑作用發(fā)生的放熱反應，通常伴有火焰、發(fā)光和發(fā)煙的現(xiàn)象。燃燒區(qū)的溫度很高，使其中白熾的固體粒子和某些不穩(wěn)定（或受激發(fā)）的中間物質(zhì)分子內(nèi)電子發(fā)生能級躍遷，從而發(fā)出各種波長的光；發(fā)光的氣相燃燒區(qū)就是火焰，它的存在是燃燒過程中最明顯的標志；由于燃燒不完全等原因，會使產(chǎn)物中混有一些微小顆粒，這樣就形成了煙。從本質(zhì)上說，燃燒是一種氧化還原反應，但其放熱、發(fā)光、發(fā)煙、伴有火焰等基本特征表明它不同于一般的氧化還原反應。如果燃燒反應速度極快，則因高溫條件下產(chǎn)生的氣體和周圍氣體共同膨脹作用，使反應能量直接轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械功，在

2、壓力釋放的同時產(chǎn)生強光、熱和聲響，這就是所謂的爆炸。它與燃燒沒有本質(zhì)差別，而是燃燒的常見表現(xiàn)形式?，F(xiàn)在，人們發(fā)現(xiàn)很多燃燒反應不是直接進行的，而是通過游離基團和原子這些中間產(chǎn)物在瞬間進行的循環(huán)鏈式反應。這里，游離基的鏈鎖反應是燃燒反應的實質(zhì)，光和熱是燃燒過程中的物理現(xiàn)象。1.1.2 燃燒的條件及其在消防中的應用1.1.2.1 燃燒的條件燃燒現(xiàn)象十分普遍，但其發(fā)生必須具備一定的條件。作為一種特殊的氧化還原反應，燃燒反應必須有氧化劑和還原劑參加，此外還要有引發(fā)燃燒的能源。1可燃物（還原劑）不論是氣體、液體還是固體，也不論是金屬還是非金屬、無機物還是有機物，凡是能與空氣中的氧或其它氧化劑起燃燒反應的物

3、質(zhì)，均稱為可燃物，如氫氣、乙炔、酒精、汽油、木材、紙張等。2助燃物（氧化劑）凡是與可燃物結合能導致和支持燃燒的物質(zhì)，都叫做助燃物，如空氣、氧氣、氯氣、氯酸鉀、過氧化鈉等?？諝馐亲畛Ｒ姷闹嘉?，以后如無特別說明，可燃物的燃燒都是指在空氣中進行的。3點火源凡是能引起物質(zhì)燃燒的點燃能源，統(tǒng)稱為點火源，如明火、高溫表面、摩擦與沖擊、自然發(fā)熱、化學反應熱、電火花、光熱射線等。上述三個條件通常被稱為燃燒三要素。但是即使具備了三要素并且相互結合、相互作用，燃燒也不一定發(fā)生。要發(fā)生燃燒還必須滿足其它條件，如可燃物和助燃物有一定的數(shù)量和濃度，點火源有一定的溫度和足夠的熱量等。燃燒能發(fā)生時，三要素可表示為封閉的三

4、角形，通常稱為著火三角形，如圖1-1（a）所示。經(jīng)典的著火三角形一般足以說明燃燒得以發(fā)生和持續(xù)進行的原理。但是，根據(jù)燃燒的鏈鎖反應理論，很多燃燒的發(fā)生都有持續(xù)的游離基（自由基）作“中間體”，因此，著火三角形應擴大到包括一個說明游離基參加燃燒反應的附加維，從而形成一個著火四面體，如圖1-1（b）所示?？扇嘉锶紵嘉稂c火源可燃物游離基助燃物燃 燒點火源（a）著火三角形（b）著火四面體圖1-1 著火三角形和著火四面體1.1.2.2 燃燒條件在消防中的應用掌握發(fā)生燃燒的條件，就可以了解預防和控制火災的基本原理。所謂火災，是指在時間和空間上失去控制的燃燒所造成的災害。根據(jù)著火三角形，可以提出以下防火方

5、法：1控制可燃物在可能的情況下，用難燃或不燃材料代替易燃材料；對工廠易產(chǎn)生可燃氣體的地方，可采取通風；在森林中采用防火隔離林等。2隔絕空氣涉及易燃易爆物質(zhì)的生產(chǎn)過程，應在密閉設備中進行；對有異常危險的，要充入惰性介質(zhì)保護；隔絕空氣儲存某些物質(zhì)等。3消除點火源在易產(chǎn)生可燃性氣體場所，應采用防爆電器；同時禁止一切火種等。根據(jù)著火三角形，可以提出以下滅火方法：1隔離法將尚未燃燒的可燃物移走，使其與正在燃燒的可燃物分開；斷絕可燃物來源等，燃燒區(qū)得不到足夠的可燃物就會熄滅。2窒息法用不燃或難燃物捂住燃燒物質(zhì)表面；用水蒸氣或惰性氣體灌注著火的容器；密閉起火的建筑物的空洞等，使燃燒區(qū)得不到足夠的氧氣而熄滅。

6、3冷卻法用水等降低燃燒區(qū)的溫度，當其低于可燃物的燃點時，燃燒就會停止。著火四面體為另一種滅火方法抑制法提供了理論依據(jù)，這種方法的原理是：使滅火劑參與到燃燒反應中去，它可以銷毀燃燒過程中產(chǎn)生的游離基，形成穩(wěn)定分子或低活性游離基，從而使燃燒反應終止。根據(jù)燃燒的條件，防火和滅火最根本的原理是防止燃燒條件的形成和破壞已形成的燃燒條件。1.2 燃燒空氣量的計算 我們知道，空氣中含有近21（23.2重量）的氧氣，一般可燃物在其中遇點火源就能燃燒?？諝饬炕蛘哐鯕饬坎蛔銜r，可燃物就不能燃燒或者正在進行的燃燒將會逐漸熄滅?？諝庑枰孔鳛槿紵磻幕緟?shù)，表示一定量可燃物燃燒所需要的空氣質(zhì)量或者體積。其計算是在

7、可燃物完全燃燒的條件下進行的。1.2.1理論空氣量 理論空氣量是指單位量的燃料完全燃燒所需要的最少的空氣量，通常也稱為理論空氣需要量。此時，燃料中的可燃物與空氣中的氧完全反應，得到完全氧化的產(chǎn)物。1.2.1.1固體和液體可燃物的理論空氣需要量一般情況下，對于固體和液體可燃物，習慣上用質(zhì)量百分數(shù)表示其組成，其成分為： （1-1）式中，C、H、O、N、S、A和W分別表示可燃物中碳、氫、氧、氮、硫、灰分和水分的質(zhì)量百分數(shù)，其中，C、H和S是可燃成分；N、A和W是不可燃成分；O是助燃成分。 計算理論空氣量，應該首先計算燃料中可燃元素（碳、氫、硫等）完全燃燒所需要的氧氣量。因此，要依據(jù)這些元素完全燃燒的

8、計量方程式，例如完全燃燒的總體方程如下： （1-2） 假定計算中涉及的氣體是理想氣體，即1000mol氣體在標準狀態(tài)下的體積為22.4m3，則所需氧氣的體積為（m3/kg） （1-3）因此，每1kg可燃物完全燃燒時所需空氣量的體積為 （m3/kg） （1-4）例1-1：求5kg木材完全燃燒所需要的理論空氣量。已知木材的質(zhì)量百分數(shù)組分為：C43，H7，O41，N2，W6，A1。解：依據(jù)上述有關公式，燃燒1kg此木材所需理論氧氣體積為 （m3）因此，燃燒5kg此木材所需理論空氣體積為 21.67（m3）1.2.1.2 氣體可燃物的理論空氣量 對于氣體可燃物，習慣上用體積百分數(shù)表示其組成，其成分為

9、（1-5）式中 CO、H2、CnHm、H2S、CO2、O2、N2、H2O分別表示氣態(tài)可燃物中各相應成分的體積百分數(shù)。CnHm表示碳氫化合物的通式，它可能是CH4、C2H2等可燃氣體。根據(jù)可燃物完全燃燒的反應方程式，如下 從以上反應方程式可以得出：完全燃燒1mol的CO需要1/2mol的O2，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，則燃燒1m3CO需要1/2m3O2。同理，完全燃燒1m3H2、H2S、CnHm分別需要1/2m3、3/2m3、（n+m/4）m3的O2，因此，每1m3可燃物完全燃燒時需要的氧氣體積為 （m3/m3） （1-6）每1m3可燃物完全燃燒的理論空氣體積需要量為（m3/m3）例如1-2：求1m

10、3焦爐煤氣燃燒所需要的理論空氣量。已知焦爐煤氣的體積百分數(shù)組成為：CO6.8，H257，CH422.5，C2H43.7，CO22.3，N24.7，H2O3。解：由碳氫化合物通式得因此，完全燃燒1m3這種煤氣所需理論空氣體積為 1.2.2 實際空氣量和過量空氣系數(shù)在實際燃燒過程中，供應的空氣量往往不等于燃燒所需要的理論空氣量。實際供給的空氣量稱為實際空氣需要量或者實際空氣量。實際空氣量L與理論空氣量L0之比稱為過量空氣系數(shù)，通常用表示： （1-7）因此，實際空氣需要量與理論空氣需要量的關系為： （1-8） 值一般在12之間，各態(tài)物質(zhì)完全燃燒時的經(jīng)驗值為：氣態(tài)可燃物1.02-1.2；液態(tài)可燃物1.

11、11.3；固態(tài)可燃物1.31.7。常見可燃物燃燒所需空氣量見下表1-1。 當1時，表示實際供給的空氣量等于理論空氣量。從理論上講，此時燃料中的可燃物質(zhì)可以全部氧化，燃料與氧化劑的配比符合化學反應方程式的當量關系。此時的燃料與空氣量之比稱為化學當量比。 當<1 時，表示實際供給的空氣量少于理論空氣量。這種燃燒過程不可能是完全的，燃燒產(chǎn)物中尚剩余可燃物質(zhì)，而氧氣卻消耗完畢，這樣勢必造成燃料浪費。但是，在某些情況下，如點火時，為使點燃成功，往往多供應燃料，一般情況下應當避免<1的情況。 當>1時，表示實際供應的空氣量多于理論空氣量。在實際的燃燒裝置中，絕大多數(shù)情況下均采用這種供氣方

12、式，因為這樣既可以節(jié)省燃料，也具有其它的有益作用。 綜上，過量空氣系數(shù)是表明在由液體或者氣體燃料與空氣組成的可燃混合氣中，燃料和空氣比的參數(shù)，其數(shù)值對于燃燒過程有著很大影響，過大或者過小都不利于燃燒的進行。表1-1 常見可燃物燃燒所需空氣量物質(zhì)名稱空氣需要量物質(zhì)名稱空氣需要量m3/m3kg/m3m3/kgkg/kg乙炔11.915.4丙酮7.359.45氫2.383.00苯10.2513.20一氧化碳2.383.00甲苯10.3013.30甲烷9.5221.30石油10.8014.00丙烷23.830.60汽油11.1014.35丁烷30.9440.00煤油11.5014.87水煤氣2.202

13、.84木材4.605.84焦爐氣3.684.76干泥煤5.807.50乙烯14.2818.46硫3.334.30丙稀21.4227.70磷4.305.56丁烯28.5636.93鉀0.700.90硫化氫7.149.23萘10.0012.931.2.3 燃料空氣比與過量空氣系數(shù)在實際燃燒過程中，表示燃料與空氣在可燃混合氣中組成比例的參數(shù)，除了外，還有燃料空氣比f和過量燃料系數(shù)1.2.3.1燃料空氣比f 燃料空氣比是在燃燒過程中實際供給的燃料量與空氣量之比，即： （1-9）它表明每千克空氣中實際含有的燃料千克數(shù)。這一參數(shù)常用于由液體燃料形成的可燃混合氣，習慣稱為“油氣比”。根據(jù)燃料空氣比的定義，可

14、得到它與過量空氣系數(shù)的的關系為 （1-10） 對于一定燃料來說，L0是確定的值，因而f和成反比。當1時，油氣比f1/L0。對于一般烴類液體燃料，如汽油、柴油、重油和煤油等的理論空氣量L0約在1314kg。所以，當1時其相應的油氣比 。1.2.3.2過量燃料系數(shù)此定義指實際燃料供給量與理論燃料供給量之比。而理論燃料量指為使1kg空氣能夠完全燃燒所消耗的最大燃料量，它是理論空氣量的倒數(shù)，即： （1-11）可以看出，實際空氣量的倒數(shù)1/aL0就是實際燃料量，即燃燒消耗1kg空氣時實際供給的燃料量。因此，過量燃料系數(shù)為 （1-12）顯然，過量燃料系數(shù)與過量空氣系數(shù)互成倒數(shù)。某些燃氣熱力性質(zhì)數(shù)據(jù)是以過量

15、燃料系數(shù)作變量列出的。1.3燃燒產(chǎn)物量的計算由于燃燒而生成的氣體、液體和固體物質(zhì)，稱為燃燒產(chǎn)物。它是燃燒反應的新生成物質(zhì)，其危害作用很大，比如缺氧、窒息作用，毒性、刺激性及腐蝕性作用以及高溫氣體的熱損傷作用；它包括完全燃燒產(chǎn)物和不完全燃燒產(chǎn)物。燃燒產(chǎn)物不光是氣體，還包括氣體所攜帶的灰粒和未燃盡的固體顆粒（當使用固體燃料時），但后兩者在煙氣中所占的體積百分數(shù)很小，因而在通常的工程燃燒計算中忽略不計，僅僅在用灰分含量很高的燃料并計算煙氣熱焓時才予以考慮。因此，所說的燃燒產(chǎn)物主要是指燃料燃燒生成的氣相產(chǎn)物煙氣，它的成分主要取決于可燃物的組成和燃燒條件。大部分可燃物屬于有機化合物，它們主要由碳、氫、氧

16、、氮、硫、磷等元素組成。在空氣充足時，燃燒產(chǎn)物主要是完全燃燒產(chǎn)物，不完全燃燒產(chǎn)物量很少；如果空氣不足或者溫度較低，不完全燃燒產(chǎn)物量相對增多?？梢钥闯?，燃燒產(chǎn)物的組成和生成量不僅與燃燒的完全程度有關，而且與過量空氣系數(shù)有關。下面分別就完全燃燒和不完全燃燒兩種情況進行討論。1.3.1完全燃燒時煙氣量的計算 當燃料完全燃燒時，煙氣的組成及其體積可由反應方程式并根據(jù)燃料的元素組成或者成分組成求得。計算中涉及的產(chǎn)物主要有CO2、H2O、SO2和N2，煙氣生成量也是按單位量燃料來計算的。若燃燒完全，由上式物質(zhì)組成的煙氣體積為：（m3/kg） （1-13）當1時，煙氣中不再有O2存在，這種煙氣量稱為理論煙氣

17、量，用V0，yq表示，因此 （m3/kg） （1-14）式中，和分別表示供應理論空氣量（干空氣）時，在完全燃燒后所得煙氣中的理論氮氣和理論水蒸氣體積。1.3.1.1固體和液體燃料的燃燒煙氣量的計算1. 二氧化碳和二氧化硫的體積計算已知可燃物的成分為，按照完全燃燒的化學反應式，碳燃燒時的數(shù)量關系為 由上式可知，1kg碳完全燃燒時能生成11/3kg的CO2，表示為標準狀態(tài)下的體積為，所以1kg可燃物完全燃燒時生成CO2的體積為（m3/kg）同理，1kg可燃物完全燃燒時生成SO2的體積為（m3/kg）2. 理論氮氣的體積理論氮氣包括燃料含有的氮組分所生成的氮氣和由助燃空氣所代入的氮氣兩部分，即（m3

18、/kg）式中的0.79是氮氣在干空氣中所占的體積分數(shù)。3. 理論水蒸氣的體積這一部分由以下兩部分組成：（1）燃料中的氫完全燃燒所產(chǎn)生的水蒸氣：（2）燃料中含有的水分汽化后所產(chǎn)生的水蒸氣：將上面兩部分相加得，煙氣中的理論水蒸氣量為 （m3/kg）至此，得到理論煙氣量為： +V0，H2O +（）（m3/kg）一般情況下，燃料燃燒后所生成的煙氣包括水蒸氣，這種煙氣稱為“濕煙氣”。把水分扣除后的煙氣稱為“干煙氣”。于是理論煙氣體積又可寫成： 當>1時，燃燒過程中實際供應的空氣量多于理論空氣量，此時燃料的燃燒是完全的。所產(chǎn)生的煙氣量除了理論煙氣量之外，還要增加一部分過量的空氣量以及隨過量空氣量帶入

19、的水蒸氣量，即： （1-15）同樣，在實際煙氣中也可以把水蒸氣體積忽略，所得到的煙氣量稱為實際干煙氣量，即： （1-16）式中，是煙氣中的實際氮氣體積，等于 是煙氣中的自由氧的體積，等于于是，當>1時，實際干煙氣量為： （1-17）或者 （1-18）這就是說實際干煙氣量等于理論干煙氣量與多余空氣量之和。1.3.1.2氣體燃料燃燒煙氣量的計算 已知可燃物的成分為式（1-19）根據(jù)完全燃燒的化學反應方程式，每m3可燃物燃燒生成的CO2、SO2、H2O和N2的體積分別為：（m3/m3） （m3/m3） （m3/m3） （m3/m3）因此，燃燒產(chǎn)物的總體積為 = ×10-2當>1

20、時，則與固體和液體燃料的計算一樣，除了理論空氣量之外，還要加上過量空氣量及由這部分空氣帶入的水蒸氣量，其計算公式同上。另外，氣體燃料燃燒后的理論干煙氣量和實際干煙氣量的計算方法也與固體和液體燃料相同，計算公式同上。1.3.2不完全燃燒時煙氣量的計算當空氣供應量不能滿足燃料中可燃物質(zhì)完全消耗的需要時，必有一部分可燃物質(zhì)要轉(zhuǎn)移到燃燒產(chǎn)物中去。實際上，當1時，也會出現(xiàn)由于燃料與空氣混合不好等因素造成的不完全燃燒狀態(tài)。因此，發(fā)生不完全燃燒后，燃燒產(chǎn)物中仍然會有可燃物和一些氧氣。不完全燃燒煙氣中的可燃物質(zhì)主要有CO、H2和CH4，每摩爾這幾種可燃物質(zhì)在空氣中燃燒的反應方程式為： 通過以上反應式可以看出，

21、在1時，不完全燃燒煙氣量比完全燃燒煙氣量的體積增加了，即 （1-20）式中，表示不完全燃燒煙氣量；表示完全燃燒煙氣量。因此，在有過量空氣存在的情況下，若發(fā)生不完全燃燒，煙氣的體積將比完全燃燒情況下大，不完全燃燒程度越嚴重，煙氣體積增加就越大。在<1時，不完全燃燒主要有兩種情形:（1）燃料與空氣的混合均勻，且O2全部消耗掉，煙氣中含有CO、H2和CH4等成分。由以上反應方程式可知，每m3此燃料煙氣生成量體積減少 即 （1-22）因此，當<1且空氣中的氧氣全部消耗的情況下，煙氣生成量有所減少，不完全燃燒程度越嚴重，煙氣量減少越厲害。（2）氧氣供應不足，且存在由于燃料與空氣混合不好而造成

22、的不完全燃燒，即煙氣中還存在自由氧。設這部分氧氣的體積為，折合空氣量為。當自由氧不為零時，生成的煙氣量為 （1-24）因此，實際煙氣生成量變化要看與之差。若為正值，則>，否則<。但在大多數(shù)情況下，剩余氧氣量很少，因此，不完全燃燒時的煙氣量有所減少。1.4燃燒熱的計算1.4.1熱容 熱容是指在沒有相變化和化學變化的條件下，一定量的物質(zhì)溫度每升高一度所需要的熱量。如果該物質(zhì)的量為單位摩爾，則此時的熱容稱為摩爾熱容，簡稱熱容，單位為J·K-1·mol-1。如果該物質(zhì)的量為1克，則此時的熱容稱為比熱，單位為J·K-1·g-1。1.4.1.1恒壓熱容、

23、恒容熱容由于熱是途徑變量，與途徑有關，同量的物質(zhì)在恒壓過程和恒容過程中升高一度溫度所需要的熱量是不相同的，因此，恒壓熱容和恒容熱容是不同的。這里僅僅重點介紹恒壓熱容。1. 恒壓熱容在恒壓條件下，一定量的物質(zhì)溫度升高一度所需的熱量稱為恒壓熱容，用Cp表示。假定n mol物質(zhì)在恒壓下由T1絕對溫度升高到T2絕對溫度所需要的熱量為Qp，則 （1-25）物質(zhì)在不同溫度下每升高一度所需要的熱量是不同的。因此，熱容是溫度的函數(shù)，具體函數(shù)形式如下： 式中，a、b、c、c都是由實驗測定的特性常數(shù)。其中，用的最為普遍的形式是最后一個，下表1-2給出了a、b和c的值。2. 恒容熱容在恒容條件下，一定量的物質(zhì)溫度升

24、高一度所需的熱量稱為恒容熱容，用Cv表示。在恒壓條件下，物質(zhì)升溫時，體積要膨脹，結果使物質(zhì)對環(huán)境做功，內(nèi)能也相應的多增加一些。因此，一定量的物質(zhì)在同樣溫度下，升高一度溫度時，恒壓過程比恒容過程需要多吸收熱量，即Cp大于Cv。對理想氣體：CpCvR；對固體和液體，因為升溫時體積膨脹不大，所以CpCv。氣體的恒壓熱容與恒容熱容之比稱為熱容比，用K表示，即，不同物質(zhì)的熱容比K值是不同，空氣的熱容比為1.4。1.4.1.2平均熱容1. 平均恒壓熱容在恒壓條件下，一定量的物質(zhì)從溫度T1升高到T2時平均每升高一度溫度所需的熱量稱為恒壓平均熱容，用表示。各種氣體的平均恒壓熱容見下表1-4，單位kJ·

25、;Nm-3·K-1，Nm3表示標準m3。表1-2 某些氣體的恒壓熱容與溫度的關系氣體名稱ab×103c×106溫度范圍K氧氣28.176.297-0.7494273-3800氮氣27.326.226-0.9502273.-3800水蒸氣29.1614.49-2.022273-3800二氧化硫25.7657.91-38.09273-1800一氧化碳26.5377.683-1.172300-1500二氧化碳26.7542.258-14.25300-1500氫氣26.884.347-0.3265273-3800氦氣27.5525.627-9.9006273-1500甲烷

26、14.1575.496-17.99298-1500用熱容與溫度間的具體函數(shù)關系計算恒壓熱Qp雖然比較精確，但是計算過程比較復雜。實際計算中常采用平均恒壓熱容。其與平均熱容的關系為因此， （1-26）2. 恒容平均熱容在恒容條件下，一定量的物質(zhì)從t1升高到t2時平均每升高一度溫度所需要的熱量，稱為恒容平均熱容，用表示，單位為kJ·kmol-1·。下表1-3為某些氣體從0上升到t時平均熱容的計算式。表1-3 某些氣體從0上升到t時平均熱容的計算式氣體名稱Cv（kJ/kmol. ）單原子氣體20.84雙原子氣體20.08+0.00188tCO2、SO237.66+0.00243t

27、H2O、H2S16.74+0.009t四原子氣體41.84+0.00188t五原子氣體50.21+0.00188t表1-4 各種氣體的平均恒壓熱容（溫度由273KTK之間值）溫度T（K）2731.59981.29461.30591.49431.29713731.70031.29581.31761.50521.30044731.78731.29961.33521.52231.30715731.86271.30671.35611.54241.31726731.92971.31631.37751.56541.32897731.98871.32761.39801.58971.34278732.0411

28、1.34021.41681.61531.35659732.08841.35361.43441.69121.370811732.16921.37961.46451.69571.397612732.20351.39171.47751.72291.409713732.23491.40341.48921.75011.421414732.26381.41431.50051.77691.432715732.28981.42521.51061.80281.443216732.31361.43481.52021.82801.452810732.13111.36701.44991.66801.384217732

29、.33541.4441.52941.85271.462018732.35551.45281.53781.87611.470820732.39151.46871.55411.92131.486721732.40741.47581.56171.94231.493922732.42211.48251.56921.96281.50101.4.2燃燒熱1.4.2.1燃燒熱在化學反應過程中，系統(tǒng)在反應前后的化學組成發(fā)生變化，同時伴隨著系統(tǒng)內(nèi)能量分配的變化，后者表現(xiàn)反應后生成物所含能量總和與反應物所含能量總和間的差異。此能量差值以熱的形式向環(huán)境散發(fā)或者從環(huán)境吸收，這就是反應熱。它與反應時的條件有關，在定溫定

30、壓過程中，反應熱等于系統(tǒng)焓的變化?；瘜W反應中由穩(wěn)定單質(zhì)反應生成某化合物時的反應熱，稱為該化合物的生成熱。在0.1013MPa和指定溫度下，由穩(wěn)定單質(zhì)生成1mol某物質(zhì)的恒壓反應熱，稱為該物質(zhì)的標準生成熱，用表示。燃燒反應是可燃物和助燃物作用生成穩(wěn)定產(chǎn)物的一種化學反應，此反應的反應熱稱為燃燒熱。最常見的助燃物是氧氣，在0.1013MPa和指定溫度下，1mol某物質(zhì)完全燃燒時的恒壓反應熱，稱為該物質(zhì)的標準燃燒熱，用表示，表1-5、1-6給出了某些物質(zhì)的標準生成熱和標準燃燒熱。表1-5 物質(zhì)的標準生成熱（0.1013MPa、25）名稱分子式狀態(tài)生成熱（kJ/mol）名稱分子式狀態(tài)生成熱（kJ/mol

31、）一氧化碳CO氣-110.54丙烷C3H8氣-103.85二氧化碳CO2氣-393.51正丁烷C4H10氣-124.73甲烷CH4氣-74.85異丁烷C4H10氣-131.59乙炔C2H2氣226.9正戊烷C5H12氣-146.44乙烯C2H4氣52.55正己烷C6H12氣-167.19苯C6H6氣82.93正庚烷C7H16氣-187.82苯C6H6液48.04丙烯C3H6氣20.42辛烷C8H18氣-208.45甲醛CH2O氣-113.8正辛烷C8H8液-249.95乙醛C2H4O氣-166.36正辛烷C8H8氣-208.45甲醇CH3OH液-238.57氧化鈣CaO晶體-635.13乙醇C

32、2H6O液-277.65碳酸鈣CaCO3晶體-1211.27甲酸CH2O2液-409.20氧O2氣0乙酸C2H4O2液-487.02氮N2氣0乙烷C2H6氣-84.68碳（石墨）C晶體0水H2O液-285.85碳（鉆石）C晶體1.88水H2O氣-241.84表1-6 某些燃料的燃燒熱（0.1013MPa、25，產(chǎn)物N2、H2O（l）和CO2）名稱分子式狀態(tài)燃燒熱（kJ/mol）名稱分子式狀態(tài)燃燒熱（kJ/mol）碳（石墨）C固-392.88苯C6H6液-3273.14氫H2氣-285.77環(huán)庚烷C7H14液-4549.26一氧化碳CO氣-282.84環(huán)戊烷C5H10液-3278.59甲烷CH4

33、氣-881.99乙酸C2H4O2液-876.13乙烷C2H6氣-1541.39苯酸C7H6O2固-3226.70丙烷C3H8氣-2201.61乙基醋酸鹽C4H8O2液-2246.39丁烷C4H10液-2870.64萘C10H8固-5155.94戊烷C5H12液-3486.95蔗糖C12H22O11固-5646.73庚烷C7H16液-4811.18茨酮C10H16O固-5903.62辛烷C8H18液-5450.50甲苯C7H8液-3908.69十二烷C12H26液-8132.43一甲苯C8H9液-4567.67十六烷C16H34固-1070.69氨基甲酸乙酯C5H7NO2固-1661.88乙烯C

34、2H4氣-1411.26苯乙酸C8H8液-4381.09乙醇C2H5OH液-1370.94甲醇CH3OH液-712.951.4.2.2燃燒熱的計算在整個化學反應過程中保持恒壓或恒容，且系統(tǒng)沒有做任何非體積功時，化學反應熱只取決于反應的開始和最終狀態(tài)，與過程的具體途徑無關的這一規(guī)律稱作蓋斯定律，它是熱化學中的一個很重要的定律。根據(jù)蓋斯定律，任一反應的恒壓反應熱等于產(chǎn)物生成熱之和減去反應生成熱之和，即 （1-27）據(jù)上式可求物質(zhì)的標準燃燒熱，該式中Vi是I組分在反應式中的系數(shù)。例1-3 求乙醇在25下的標準燃燒熱。解：乙醇燃燒反應式為 查上表得 利用上式得根據(jù)標準燃燒熱的定義，乙醇的標準燃燒熱即為

35、1366.8kJ/mol。氣態(tài)混合物的燃燒熱，可用下式粗略計算，即 （1-28）式中，Vi是混合物中I組分的體積百分比；是I組分的燃燒熱。例 1-4：求焦爐煤氣的標準燃燒熱。焦爐煤氣的體積百分數(shù)組成為：CO6.8，H257，CH422.5，C2H43.7，CO22.3，N24.7，H2O3。 解：查上表1-6得該煤氣中各可燃組分的標準燃燒熱分別為：，由上式得該種煤氣的標準燃燒熱為 1.4.2.3熱值的計算熱值是燃燒熱的另一種表示形式，在實際中常用。所謂熱值是指單位質(zhì)量或者單位體積的可燃物完全燃燒所發(fā)出的熱量，通常用Q表示。對于液體和固體可燃物，表示為質(zhì)量熱值Qm（kJ/kg）；對氣態(tài)可燃物，表

36、示為體積熱值Qv（kJ/m3）。某些物質(zhì)燃燒放出的熱量，即可用燃燒熱表示，也可用熱值表示，兩者中間的換算關系，如下： 對液體和固體可燃物是 (kJ/kg) （1-29）式中，M為液體或者固體可燃物的摩爾質(zhì)量。對氣態(tài)可燃物為 (kJ/m3) （1-30）值得注意的是，如果可燃物中含有水分和氫元素，熱值有高低之分。高熱值QH就是可燃物中的水和氫燃燒生成的水以液態(tài)存在時的熱值；而低熱值QL就是可燃物中的水和氫燃燒生成的水以氣態(tài)存在時的熱值。在研究火災的燃燒中，常用低熱值。表1-7 某些氣體的熱值氣體名稱熱值(kJ/m3)氣體名稱熱值(kJ/m3)高低高低氫1270010756丙烷9372083470

37、乙炔5787355856丁烯115050107530甲烷3986135823丁烷121340108370乙烯6235458321戊烯149790133890乙烷6560558160一氧化碳12694丙稀8703081170硫化氫2552224016目前，對分子結構很復雜，摩爾質(zhì)量很難確定的可燃物，如石油、煤炭、木材等，它們?nèi)紵懦龅臒崃恳话阒挥脽嶂当硎?，且通常用?jīng)驗公式計算。最常用的有門捷列夫公式： （1-31） （1-32）式中，C、H、S和W分別為可燃物中碳、氫、硫和水的質(zhì)量百分含量；O是可燃物中氧和氮的總質(zhì)量百分含量。表1-8 某些燃料的燃燒熱值燃料名稱熱值(kJ/kg)燃料名稱熱值(kJ/kg)燃料名稱熱值(kJ/kg )木 材16740煤油42890照明用煤氣20920天然纖維17360烷烴濃縮物43350酒精29290石蠟46610環(huán)烷烴烷烴濃縮物43100芳香烴濃縮物41250淀粉17490無煙煤31380汽油43510苯40260褐煤18830柴油52050甲苯40570焦炭31380重油41590航空燃料43300煉焦煤氣32640原油438901.5燃燒溫度的計算1.5.1燃燒溫度的分類 可燃物燃燒產(chǎn)生的煙氣所達到的溫度稱為可燃物的燃燒溫度。在實際建筑火災中，著火房間內(nèi)高溫氣體可達數(shù)百度，在地下建筑物中，溫度高達1000以上。因此，研究火災中煙氣溫度有