可燃液體和固體的燃燒與爆炸

關(guān)于可燃液體和固體的燃燒與爆炸第1頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月可燃液體在一定溫度下能蒸發(fā)出可燃蒸氣，有時(shí)還能發(fā)生化學(xué)分解產(chǎn)生新的可燃?xì)怏w。——這些可燃蒸氣或可燃?xì)怏w，在一定條件下會發(fā)生燃燒。第2頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月大部分低沸點(diǎn)液體的燃燒——是由于受熱氣化形成蒸氣后，按可燃性氣體的燃燒方式(擴(kuò)散燃燒或混合燃燒)進(jìn)行。液面上的蒸氣點(diǎn)燃后產(chǎn)生火焰并出現(xiàn)熱量的傳遞，火焰向液體傳熱的方式主要是對流和傳導(dǎo)。第3頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月絕大多數(shù)的易燃液體是相對分子質(zhì)量較小的有機(jī)化合物，這些分子易于揮發(fā)，特別是受熱時(shí)揮發(fā)得更快，所揮發(fā)出的蒸氣遇到火花就與空氣中的氧發(fā)生劇烈反應(yīng)而燃燒或爆炸，燃燒時(shí)速度較快。第4頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月一、可燃液體的燃燒過程

不同液體的燃燒過程具有下述不同情況：

1、氧滲入：氧分子滲透到液體的表面，與液體分子化合，產(chǎn)生的燃燒產(chǎn)物在高溫作用下飛離液體，暴露出的新液面與氧氣接觸。第5頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月2、噴吹和沖擊破碎：由噴管噴出的液滴與氧化合，這時(shí)由于液塊分散，表面積加大，燃速也較快。在燃燒過程中，熱膨脹波還會把液滴進(jìn)一步?jīng)_碎而加快燃燒?！粢旱沃泻兴?，這水份被火焰激烈加溫而發(fā)生爆炸性蒸發(fā)，將液滴炸碎，從而使液滴分子與氧氣接觸更充分，燃燒就變得更完全，能大大提高燃燒效率所以燃油摻水能夠省油。第6頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月3、蒸發(fā)：形成可燃蒸氣而燃燒。

—如酒精噴燈是把酒精預(yù)熱蒸發(fā)后再進(jìn)行燃燒。4、熱分解：有些復(fù)雜化合物通過熱分解的中間過程，再同氧氣化合燃燒

—蠟燭的石蠟大分子，在火焰溫度烘烤下發(fā)生分解，產(chǎn)生分子量較小的可燃?xì)夂笈c氧化合。第7頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月二、閃點(diǎn)在一定的溫度下，可燃液體蒸發(fā)出的飽和蒸氣與空氣組成的混合氣，在與火焰接觸時(shí)能閃出火花，但隨即熄滅。這種瞬間燃燒的過程叫做閃燃，發(fā)生閃燃的最低液體溫度叫閃點(diǎn)。第8頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月閃點(diǎn)對可燃液體的防火工作意義很大，根據(jù)物質(zhì)閃點(diǎn)可以區(qū)別各種可燃液體的火災(zāi)危險(xiǎn)性?！缑河偷拈W點(diǎn)是40℃，它在室溫(一般為15℃左右)情況下與明火接近是不能立即發(fā)火的，因?yàn)檫@個(gè)溫度比閃點(diǎn)低，蒸發(fā)出來的油蒸氣很少，不能閃火，更不能燃燒。只有把煤油加熱到40℃時(shí)才能閃燃，繼續(xù)加熱到燃點(diǎn)溫度時(shí)，才會燃燒。第9頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月這就是說，低于閃點(diǎn)溫度時(shí)，在液面上不會形成油蒸氣與空氣的可燃混合氣，因而遇到火種的瞬間作用并不會燃燒，在閃點(diǎn)溫度以上才有著火的危險(xiǎn)。閃點(diǎn)是液體易燃性分級的依據(jù)。液體的閃點(diǎn)越低，火災(zāi)危險(xiǎn)性越大。第10頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月易燃和可燃液體的易燃性分級標(biāo)準(zhǔn)類別閃點(diǎn)/℃舉例易燃液體一級＜28汽油、苯、酒精二級28~45煤油、松節(jié)油可燃液體三級45~120柴油、硝基苯四級＞120潤滑油、甘油第11頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月GB6944—1986按照閃點(diǎn)的不同，將可燃液體分為：1、低閃點(diǎn)液體——閃點(diǎn)低于－18℃；2、中閃點(diǎn)液體——閃點(diǎn)為－18℃至低于23℃；3、高閃點(diǎn)液體——閃點(diǎn)為23～61℃。第12頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月在室溫超過某種液體閃點(diǎn)時(shí)，耍嚴(yán)格控制該種液體的敞口操作?！缡褂闷?閃點(diǎn)小于-20℃)洗手、洗工作服或擦地板等都是造成火災(zāi)爆炸事故的常見原因，必須嚴(yán)格禁止。第13頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月閃點(diǎn)可以通過實(shí)驗(yàn)測定：目前，常用閃點(diǎn)測定方法：克利夫蘭開口杯法（GB/T3536）采用煤氣燈、酒精燈或適當(dāng)?shù)碾姞t加熱（測定閃點(diǎn)高于200℃時(shí)，必須使用電爐）。賓斯基—馬丁閉口杯法（GB/T261）采用電爐加熱，也可選用煤氣加熱。

第14頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月

克利夫蘭開口杯易燃液體閃點(diǎn)測定示意圖第15頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月賓斯基—馬丁閉口杯易燃液體閃點(diǎn)測定示意圖第16頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月由于試驗(yàn)儀器不同，對同一物質(zhì)，所測得的數(shù)據(jù)也是有區(qū)別的，開口閃點(diǎn)總是稍高于閉口閃點(diǎn)數(shù)據(jù)，因此有必要指明是用哪一類方法測量的，通常閃點(diǎn)數(shù)據(jù)標(biāo)有“OC”(OpenCup)是指開口法閃點(diǎn)，標(biāo)有“CC”(CloseCup)是指閉口法閃點(diǎn)。對于具有較高閃點(diǎn)的物質(zhì)選用開口閃點(diǎn)試驗(yàn)較為準(zhǔn)確。

第17頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月此外，對于碳?xì)浠衔锏拈W點(diǎn)可用下述經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行推測：tf=0.6946tb-73.7式中tf——化合物的閃點(diǎn)(℃)；

tb——該化合物的沸點(diǎn)(℃)。第18頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月各種液體的閃點(diǎn)可查有關(guān)手冊。有些固體，如樟腦和萘等，也能在室溫下?lián)]發(fā)或緩慢蒸發(fā)，因此也有閃點(diǎn)。

在石油貯運(yùn)的一切作業(yè)中，必須按易燃液體和可燃液體的易燃等級確定運(yùn)輸、使用及管理的制度和安全措施。第19頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月三、燃點(diǎn)和自燃點(diǎn)

可燃液體的燃點(diǎn)或著火點(diǎn)：可燃液體被加熱到超過閃點(diǎn)溫度時(shí)，其蒸氣與空氣的混合氣與火焰接觸而能發(fā)生連續(xù)燃燒5s以上的最低液體溫度燃點(diǎn)比閃點(diǎn)通常高5~20℃，閃點(diǎn)在100℃以下時(shí)，兩者往往相差不大。在沒有閃點(diǎn)數(shù)據(jù)的情況下，也可用燃點(diǎn)表示物質(zhì)的火災(zāi)危險(xiǎn)性。

第20頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月在燃點(diǎn)溫度時(shí)能形成連續(xù)燃燒，是因?yàn)樵谌键c(diǎn)溫度下的液體蒸發(fā)速度比閃點(diǎn)時(shí)的稍快，蒸氣量足以供給連續(xù)不斷地燃燒。在連續(xù)燃燒的最初瞬間，火焰周圍的液體溫度可能剛剛達(dá)到燃點(diǎn)，但隨后溫度不斷升高，促使蒸發(fā)進(jìn)一步加快，火勢逐漸擴(kuò)大，形成穩(wěn)定的連續(xù)燃燒。第21頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月自燃：可燃物質(zhì)在沒有明火作用的情況下發(fā)生的燃燒自燃溫度或自燃點(diǎn)：發(fā)生自燃時(shí)的溫度。除已隔絕空氣可靠密封者外，可燃物質(zhì)的貯存溫度必須嚴(yán)格控制在自燃溫度以下，必要時(shí)要采取低溫貯存。若生產(chǎn)裝置中的溫度高于物料的自燃溫度，則在裝置的出入口和可能有泄漏的地方，要采取相應(yīng)的安全措施。各種液體的自燃溫度可查有關(guān)手冊。第22頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月區(qū)別閃點(diǎn)是由液體表面的蒸氣壓力決定的，其測量值的精度常常按物理常數(shù)處理即可。而自燃點(diǎn)和燃點(diǎn)還必須給出能量條件才能決定，所得結(jié)果與能量的給予方式不同相差很大，因此，燃點(diǎn)和自燃點(diǎn)沒有閃點(diǎn)那樣的物理常數(shù)的精度，第23頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月四、液體理化性質(zhì)與火災(zāi)的

關(guān)系

易燃和可燃液體的沸點(diǎn)越低，其閃點(diǎn)也就越低，火災(zāi)危險(xiǎn)性也越大。

易燃和可燃液體的比重越小，其蒸發(fā)速度越快，閃點(diǎn)越低，火災(zāi)危險(xiǎn)性也就越大。但比重越小，自燃點(diǎn)卻越高，例如各種油類比重，汽油＜煤油＜輕柴油＜重柴油＜蠟油＜渣油，其閃點(diǎn)依次升高，而自燃點(diǎn)依次降低。

第24頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月大部分易燃和可燃液體，如汽油、煤油、苯、醚、酯等是高電阻率的電介質(zhì)，所以都有摩擦產(chǎn)生靜電放電發(fā)生火災(zāi)的危險(xiǎn)。醇類、醛類和羧酸不是電介質(zhì)，電阻率低，其靜電火花危險(xiǎn)性很小。

同一類有機(jī)化合物中，一般是分子量越小的火災(zāi)危險(xiǎn)性越大(閃點(diǎn)越低)，但自燃點(diǎn)越高。如在醇類化合物中，甲醇的火災(zāi)危險(xiǎn)性要比分子量較大的乙醇、丙醇的大。

第25頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月在脂肪族碳?xì)浠衔镏校训幕馂?zāi)危險(xiǎn)性最大，醛、酮、酯類次之，醇類又次之，酸類最小。在芳香族碳?xì)浠衔镏校月然?、氫氧基、胺基等基團(tuán)取代了苯環(huán)中的氫而形成的各種衍生物，其火災(zāi)危險(xiǎn)性都是較小的，取代的基團(tuán)數(shù)越多，則火災(zāi)危險(xiǎn)性越??；含碳酸基的化合物不易著火；相反，含硝基的化合物則很易著火，且所含硝基越多，爆炸危險(xiǎn)性越大。第26頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月由于不飽和羧酸構(gòu)成的可燃液體(如干性植物油)分子中具有不飽和的共軛鏈結(jié)構(gòu)，在室溫下易被空氣中的氧所氧化，并逐漸積累熱量，因此具有自燃能力。這些不飽和羧酸的不飽和程度越大，自燃能力也越強(qiáng)，存放時(shí)的火災(zāi)危險(xiǎn)性也越大。此外，飽和碳?xì)浠衔锏淖匀键c(diǎn)比相當(dāng)于它的不飽和碳?xì)浠衔锏淖匀键c(diǎn)為高，如乙烷＞乙烯＞乙炔。正位結(jié)構(gòu)的自燃點(diǎn)低于其異構(gòu)物的自燃點(diǎn)，如正丙醇＜異丙醇。

第27頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月五、液體火災(zāi)的形式1.沸溢火災(zāi)（1）貯槽內(nèi)的液體在燃燒過程中，如果延續(xù)的時(shí)間較長，除了表面被加熱外，其里層也會逐漸被預(yù)熱。對于沸騰溫度比貯槽側(cè)壁溫度高的可燃液體，其里層的加熱是以傳導(dǎo)方式進(jìn)行的，隨著離開液面距離的加大，里層的溫度很快下降。因此，這類液體燃燒時(shí)里層預(yù)熱的情況是不嚴(yán)重的。第28頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）對于沸騰溫度比貯槽側(cè)壁溫度低的可燃液體，是以對流的方式沿整個(gè)深度進(jìn)行加熱的。這種在較大深度內(nèi)進(jìn)行的加熱，可造成該液體(尤其是含有水分時(shí))由于劇烈沸騰而溢出或?yàn)R落在附近地面，使火蔓延。

第29頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月油罐沸溢火災(zāi)示意圖在燃燒的作用下，使靠近液面的油層溫度上升，油品粘度變小，在水滴向下沉積的同時(shí)，受熱油的作用而蒸發(fā)變成蒸氣泡，于是呈現(xiàn)沸騰現(xiàn)象。如圖a所示

蒸氣泡被油膜包圍形成大量油泡群，體積膨脹，溢出罐外，形成如圖b所示的沸溢（3）第30頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月（4）由多種成分組成的液體在燃燒時(shí)液相和氣相的成分發(fā)生變化?！赜汀⒑谟偷仁彤a(chǎn)品的燃燒，由于分餾的結(jié)果，液相上層逐漸積累起瀝青質(zhì)、樹脂質(zhì)及焦炭的產(chǎn)物。這些產(chǎn)物的密度都大于液體本身，因而就往下沉并加熱深處的液體。如果油中含有水分，則有可能使水沸騰而使石油產(chǎn)品從槽中溢出，擴(kuò)大火災(zāi)的危險(xiǎn)性。第31頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月從沸溢過程來說，沸溢形成必備三個(gè)條件：（1）原油具有形成熱波的特性，即沸程寬，密度相差較大；（2）原油中含有乳化水，水遇熱波變成水蒸氣；（3）原油粘度較高，使水蒸氣不容易從下向上穿過油層。第32頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月油罐噴濺火災(zāi)示意圖1—高溫層；2—水蒸氣；3—水墊當(dāng)貯槽內(nèi)有水墊時(shí)，上述沸騰溫度比貯槽溫度低的可燃液體，或者由多種成分組成的可燃液體的分餾產(chǎn)物，將以對流的方式使高溫層1在較大深度內(nèi)加熱水墊水便氣化產(chǎn)生大量蒸汽，隨著蒸汽壓力的逐漸增高，達(dá)到蒸汽壓力足以把其上面的油層拋向上空，而向四周噴濺2．噴濺火災(zāi)第33頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月發(fā)生時(shí)間第34頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月噴濺時(shí)發(fā)生的征兆油罐火災(zāi)發(fā)生沸溢或噴濺時(shí)，使大量燃燒著的油液涌出罐外，四處流散，不但會迅速擴(kuò)大火災(zāi)范圍，而且還會威脅撲救人員的安全和毀壞滅火器材，具有很大的危險(xiǎn)性。第35頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月3．噴流火災(zāi)（1）處于壓力下的可燃液體，燃燒時(shí)呈噴流式燃燒。如油井井噴火災(zāi)，高壓燃油系統(tǒng)從容器、管道噴出的火災(zāi)等。（2）噴流式燃燒速度快，沖力大，火焰?zhèn)鞑パ杆?，在火?zāi)初期階段如能及時(shí)切斷原料來源（如關(guān)閉閥門等），較易撲滅；若未能及早撲救，則隨著燃燒時(shí)間延長，能造成熔孔擴(kuò)大、窯門或井口裝置被嚴(yán)重?zé)龘p等，會迅速擴(kuò)大火勢，較難撲救。第36頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月4、池火災(zāi)

可燃液體（如汽油、柴油等）泄露后流到地面形成液池，或流到水面并覆蓋水面，遇到火源燃燒而成池火。大多數(shù)液體火災(zāi)屬于此種情況池火災(zāi)的大小是由單位時(shí)間有多少燃料被點(diǎn)燃來決定的。單位時(shí)間內(nèi)的燃料消耗量稱為燃燒速度，通常以液面下降速度或燃料消耗重量來表示。第37頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）燃燒速度當(dāng)液池中的可燃液體的沸點(diǎn)高于周圍環(huán)境溫度時(shí)，液體表面上單位面積的燃燒速度dm/dt為：dm／dt——單位表面積燃燒速度，kg／m2·s；

Hc——液體燃燒熱，J／kg；

Cp——液體的定壓比熱，J／kg·K；

Tb——液體的沸點(diǎn)，K；

T0——環(huán)境溫度，K；

H——液體的氣化熱，J／kg。

第38頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)液體的沸點(diǎn)低于環(huán)境溫度時(shí)，如加壓液化氣或冷凍液化氣，其單位面積的燃燒速度dm／dt為：

第39頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）火焰高度設(shè)液池為一半徑為r的圓池子，其火焰高度可按下式計(jì)算：

h——火焰高度，m；

r——液池半徑，m；

ρ0——周圍空氣密度，kg／m3；

g——重力加速度，9.8m／s。；dm／dt——燃燒速度，kg／m2·s。

第40頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月由池火災(zāi)產(chǎn)生的火焰，一般其火焰高度近于容器直徑的兩倍?！鼗馂?zāi)的規(guī)模不僅取決于液體燃料的量，而且取決于油的面積，油的面積越大，則火災(zāi)規(guī)模越大?！獪p小火災(zāi)必須防止油面的擴(kuò)大。第41頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）熱輻射通量當(dāng)液池燃燒時(shí)放出的總熱輻射通量為：

Q——總熱輻射通量，W；η——效率因子，可取0.13～0.35；

第42頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月（4）目標(biāo)入射熱輻射強(qiáng)度假設(shè)全部輻射熱量由液池中心點(diǎn)的小球面輻射出來，則在距液池中心某一距離(R)處的入射輻射強(qiáng)度為：

I——熱輻射強(qiáng)度，W／m2；

Q——總熱輻射通量，W；

tc——熱傳導(dǎo)系數(shù)，在無相對理想的數(shù)據(jù)時(shí)，可取值為1；

R——目標(biāo)點(diǎn)到液池中心距離，m。

第43頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月六、液體的燃燒速度

液體燃燒速度取決于液體的蒸發(fā)速度。液體在其自由表面上進(jìn)行燃燒時(shí)，燃燒速度有兩種表示方法：一種是液體的燃燒直線速度，即單位時(shí)間被燃燒消耗的液層厚度，單位為mm/min或cm／h；一種是液體的燃燒質(zhì)量速度，即單位時(shí)間內(nèi)每單位面積上被燃燒消耗的液體質(zhì)量，單位為g／(cm2·min)或kg／(m2·h)。第44頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月影響因素為加快液體的燃燒速度和提高燃燒效率，可采用噴霧燃燒，即通過噴嘴將液體噴成霧滴，從而擴(kuò)大液體蒸發(fā)的表面積，促使提高燃燒速度和燃燒效率。若在油中摻水，即為乳化燃燒。提高液體的初始溫度，會加快燃燒速度。例如：苯在初溫為16℃時(shí)，燃燒速度為3.15mm／min，70℃時(shí)則為4.07mm／min；甲苯在初溫為17℃時(shí)，燃燒速度為2.68mm／min，60℃時(shí)則為4.01mm／min。第45頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月液體在貯罐內(nèi)液面的高低，燃燒速度亦不同，貯罐中低液位燃燒比高液位燃燒的速度快。含有水分比不含水分的石油產(chǎn)品燃燒速度慢。風(fēng)速對火焰蔓延速度也有很大影響第46頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月液體燃燒速度還與貯罐直徑有關(guān)（考慮熱量傳遞的三種途徑）直徑很小時(shí)（<0.03m），以壁面導(dǎo)熱為主。直徑越小，液面受熱越多，蒸發(fā)速度越快，燃燒速度越快。直徑在0.03-1m時(shí)，隨著直徑增大，燃燒狀態(tài)層流→湍流，燃燒速度減小，而后增加。0.1m時(shí)燃燒速度最小。直徑很大時(shí)（>1m），火焰為湍流狀態(tài)，以火焰的輻射傳熱為主。燃燒速度趨于定值。第47頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月七、可燃液體的爆炸極限可燃液體的爆炸極限有兩種表示方法：一是可燃蒸氣的爆炸濃度極限，有上、下限之分，以“％”（體積分?jǐn)?shù)）表示；二是可燃液體的爆炸溫度極限，也有上、下限之分，以“℃”表示。因?yàn)榭扇颊魵獾臐舛仁窃诳扇家后w一定的溫度下形成的，因此爆炸溫度極限就體現(xiàn)著一定的爆炸濃度極限，兩者之間有相應(yīng)的關(guān)系。第48頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月表1液體的爆炸溫度極限和爆炸濃度極限液體名稱爆炸濃度極限/%爆炸溫度極限/℃酒精3.3～1811～40甲苯1.2～7.751~31松節(jié)油0.8~6232~53車用汽油0.79～5.16－39~－8燈用煤油1.4～7.540~86乙醚1.85~35.5－45～13苯1.5~9.5－14～12第49頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月八、評價(jià)液體燃爆危險(xiǎn)性的主要技術(shù)參數(shù)評價(jià)可燃液體火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)性的主要技術(shù)參數(shù)是閃點(diǎn)、飽和蒸氣壓和爆炸極限。此外，還有液體的其他性能，如相對密度、流動擴(kuò)散性、沸點(diǎn)和膨脹性等。

第50頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月1．飽和蒸氣壓飽和蒸氣是指在一定溫度下，液體和它的蒸氣處于平衡狀態(tài)，蒸氣所具有的壓力，簡稱蒸氣壓，以Pa表示。在密閉容器中，液體都能蒸發(fā)成飽和蒸氣。第51頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月可燃液體的蒸氣壓力越大，則蒸發(fā)速度越快，閃點(diǎn)越低，所以火災(zāi)危險(xiǎn)性越大。蒸氣壓力是隨著液體溫度而變化的，即隨著溫度的升高而增加，超過沸點(diǎn)時(shí)的蒸氣壓力，能導(dǎo)致容器爆裂，造成火災(zāi)蔓延。下表列舉了一些常見可燃液體的飽和蒸氣壓力。第52頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月表2

幾種易燃液體的飽和蒸氣壓第53頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月根據(jù)可燃液體的蒸氣壓力，就可以求出蒸氣在空氣中的濃度，其計(jì)算式為：

C——混合物中的蒸氣濃度，％；

PZ——在給定溫度下的蒸氣壓力，Pa；

PH——混合物的壓力，Pa。

如果PH等于大氣壓力即101325Pa（760mmHg），則可將計(jì)算式改寫為：C=Pz/101325第54頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月[例1]桶裝甲苯的溫度為20℃，而大氣壓力為101325Pa。試求甲苯的飽和蒸氣濃度，并確定是否有爆炸危險(xiǎn)？

[解]從表2查得甲苯在20℃時(shí)飽和蒸氣壓力Pz為2973Pa，代入公式即得：C=2973/101325=2.93％答：桶裝甲苯在20℃時(shí)的飽和蒸氣濃度為2.93％。從表1中可以查出甲苯的爆炸極限為1.27％～7.75％，比較例題中求得甲苯的蒸氣濃度，即可說明甲苯在20℃時(shí)具有爆炸危險(xiǎn)。

由于可燃液體的蒸氣壓力是隨溫度而變化的，因此可以利用飽和蒸氣壓來確定可燃液體在貯存和使用時(shí)的安全溫度和壓力。

第55頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月[例2]有一個(gè)苯罐的溫度為10℃，確定是否有爆炸危險(xiǎn)？如有爆炸危險(xiǎn)，請問應(yīng)選擇什么樣的貯存溫度比較安全?[解]先求出苯在10℃時(shí)的蒸氣壓力為5960Pa，代入公式，則

C=Pz/101325=5960/101325=5.89％苯的爆炸極限為1.5％～9.5％，故苯在10℃時(shí)具有爆炸危險(xiǎn)。

第56頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月消除形成爆炸濃度的溫度有兩個(gè)可能：一是低于閃點(diǎn)的溫度；二是高于爆炸上限的溫度。本例中采用后者，即安全貯存溫度應(yīng)采取高于爆炸上限的溫度。已知苯的爆炸上限為9.5％，代入下式：Pz=101325C=（101325×0.095）Pa=9625.8Pa從表2查得苯的蒸氣壓力為9625.8Pa時(shí)，處于10～20℃范圍內(nèi)，用內(nèi)插法求得：[10+（9625.8-5966）×10/（9972-5966）]℃=（10+9）℃=19℃

答：貯存苯的安全溫度應(yīng)高于19℃。第57頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月[例3]某廠在車間中使用丙酮作溶劑，操作壓力為500kPa，操作溫度為25℃。請問丙酮在該壓力和溫度下有無爆炸危險(xiǎn)？如有爆炸危險(xiǎn)，應(yīng)選擇何種操作壓力比較安全？

[解]先求出丙酮的蒸氣濃度。從表3—4查得丙酮在25℃時(shí)的蒸氣壓力為30931Pa，代入式（3—3）得出丙酮在500kPa下的蒸發(fā)濃度：C=Pz/PH=30931/500000=6.2％

丙酮的爆炸極限為2％～13％，說明在500kPa壓力下丙酮是有爆炸危險(xiǎn)的。

第58頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月如果溫度不變，那么為保證安全則操作壓力可以考慮選擇常壓或負(fù)壓。如選擇常壓，則濃度為：C=Pz/101325=30931/101325=30.5％如選擇負(fù)壓，假設(shè)真空度為39997Pa，則濃度為：C=Pz/PH=30931/（101325—39997）=50.4％顯然在常壓或負(fù)壓的兩種壓力下，丙酮的蒸氣濃度都超過爆炸上限，無爆炸危險(xiǎn)。但相比之下，負(fù)壓生產(chǎn)比較安全。

第59頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月2．爆炸極限

可燃液體的著火和爆炸是蒸氣而不是液體本身，因此爆炸極限對液體燃爆危險(xiǎn)性的影響和評價(jià)同可燃?xì)怏w。可燃液體的爆炸溫度極限可以用儀器測定，也可利用飽和蒸氣壓公式，通過爆炸濃度極限進(jìn)行計(jì)算。第60頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月[例4]已知甲苯的爆炸濃度極限為1.27％～7.75％，大氣壓力為101325Pa。試求其爆炸溫度極限。

[解]先求出甲苯在101325Pa下的飽和蒸氣壓：Pz=[1.27×101325/100]Pa=1286.83Pa

表2查得甲苯在1286.83Pa蒸氣壓力下，處于0～10℃之間;

利用內(nèi)插法求得甲苯的爆炸溫度下限：

[(1286.83-901)×10/(1693-901)]℃=[3858.3/792]℃=4.87℃第61頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月再利用公式求甲苯的爆炸溫度上限：Pz=7.75×101325/100=7852.69Pa

從表2查得甲苯在6839.43Pa蒸氣壓力下處于30～40℃之間，利用內(nèi)插法求得甲苯的爆炸溫度上限：

[30+（7582.69-460）×10/（7906-4960）]℃=[30+26226.9/2946]=38.9℃

答：在101325Pa大氣壓力下，甲苯的爆炸溫度極限為4.87～38.9℃。

第62頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月表3幾種常見可燃液體的閃點(diǎn)物質(zhì)名稱閃點(diǎn)/℃物質(zhì)名稱閃點(diǎn)/℃物質(zhì)名稱閃點(diǎn)/℃甲醇7苯-14醋酸丁酯13乙醇11甲苯4醋酸戊酯25乙二醇112氯苯25二硫化碳-45丁醇35石油-21二氯乙烷8戊醇46松節(jié)油32二乙胺26乙醚-45醋酸40飛機(jī)汽油-44丙酮-20醋酸乙酯1煤油18甘油160車用汽油-393．閃點(diǎn)第63頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月可燃液體的閃點(diǎn)越低，則表示越易起火燃燒。因?yàn)樵诔厣踔猎诙镜蜏貢r(shí)。只要遇到明火就可能發(fā)生閃燃，所以具有較大的火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)性?？扇家后w的閃點(diǎn)隨其水溶液濃度的降低而升高。因此對水溶性液體的火災(zāi)，可用大量水撲救，降低可燃液體的濃度可減弱燃燒強(qiáng)度，使火熄滅。其他影響因素：沸點(diǎn)、密度、蒸氣壓等第64頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月兩種可燃液體混合物的閃點(diǎn)，一般是位于原來兩液體的閃點(diǎn)之間，并且低于這兩種可燃液體閃點(diǎn)的平均值。例如，車用汽油的閃點(diǎn)為-39℃，照明用煤油的閃點(diǎn)為40℃，如果將汽油和煤油按1：1的比例混合，那么混合物的閃點(diǎn)應(yīng)低于[（-36+40）/2]℃=2℃這部分內(nèi)容見書204頁—混合液體閃點(diǎn)第65頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月在易燃的溶劑中摻入四氯化碳，其閃點(diǎn)即提高，加入量達(dá)到一定數(shù)值后，不能閃燃。

例如，在甲醇中加入41％的四氯化碳，則不會出現(xiàn)閃燃現(xiàn)象，這種性質(zhì)在安全上可加以利用。各種可燃液體的閃點(diǎn)可用專門儀器測定，也可用計(jì)算法求定?？扇家后w的閃點(diǎn)利用飽和蒸氣壓力進(jìn)行計(jì)算時(shí)，可有以下幾種計(jì)算方法:

第66頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）利用爆炸濃度極限求閃點(diǎn)和爆炸溫度極限。

[例5]已知乙醇的爆炸濃度極限為3.3％～18％，試求乙醇的閃點(diǎn)和爆炸溫度極限。

[解]乙醇在爆炸濃度下限（3.3％）時(shí)的飽和蒸氣壓為：由：PZ=（101325×0.033）Pa=3343.73Pa

從表2查得乙醇蒸氣壓力為3343.73Pa時(shí)，其溫度處于10～20℃之間，并且在

10℃和20℃時(shí)的蒸氣壓分別為3173Pa和5866Pa?？捎脙?nèi)插法求得閃點(diǎn)和爆炸溫度下限：

[10+（3343.73-3173）×10/（5866-3173）]℃=（10+0.6）℃=10.6℃

第67頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月再按式求出乙醇的爆炸溫度上限：C=Pz/101325Pz=0.18×101325Pa=18238.5Pa

從表2中查得乙醇在18238.5Pa蒸氣壓力時(shí)的溫度約等于40℃。

答：乙醇的閃點(diǎn)約為10.6℃，其爆炸溫度極限為10.6～40℃。

第68頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）多爾恩頓公式Ps=PH/[1+(n-1)×4.76]式中：Ps——與閃點(diǎn)相適應(yīng)的液體飽和蒸氣壓，Pa；PH——液體蒸氣與空氣混合物的總壓力，通常等于101325Pa：n——燃燒1mol液體所需氧的原子數(shù)，可通過燃燒反應(yīng)式確定（常見可燃液體的n值見表4）。第69頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月

表4常見可燃性液體的值液體名稱分子量n值液體名稱分子量n值苯C6H615甲醇CH3OH3甲苯C6H5CH318乙醇C2H5OH6二甲苯C6H4（CH3）220丙醇C3H7OH9乙苯C6H5C2H521丁醇C4H9OH12丙苯C6H5C3H724丙酮CH3COCH38己烷C6H1419二硫化碳CS26庚烷C7H1622乙酸乙酯CH3COOC2H510第70頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月[例6]試計(jì)算苯在101325Pa大氣壓下的閃點(diǎn)。[解]根據(jù)燃燒反應(yīng)式求出n值：C6H6+7.5O2→6CO2+3H2On=15根據(jù)公式，計(jì)算在閃燃時(shí)的飽和蒸氣壓：Ps=PH/[1+（n-1）×4.76]=101325Pa[1+(15-1)×4.76]=1498Pa從表2查得苯在1498Pa蒸氣壓力下處于-20～-10℃之間，用內(nèi)插法求得其閃點(diǎn)：

[-20+（1498-991）×10/（1951-991）]℃=-14.7℃Ps=PH/[1+(n-1)×4.76]第71頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）布里諾夫公式Ps=APH/D0β式中：Ps——與閃點(diǎn)相適應(yīng)的液體飽和蒸氣壓，Pa；

PH——液體蒸氣與空氣混合的總壓力，通常等于101325Pa；

A——儀器的常數(shù)；

β——燃燒1rno1液體所需氧氣的物質(zhì)的量；

D0——液體蒸氣在空氣中標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的擴(kuò)散系數(shù)。常見液體蒸氣在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)（D0）見表5。運(yùn)用布里諾夫公式進(jìn)行計(jì)算時(shí)，需首先根據(jù)已知某一液體的閃點(diǎn)求出A值，然后再進(jìn)行計(jì)算。第72頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月表5常見液體蒸氣在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)D0液體名稱在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的擴(kuò)散系數(shù)液體名稱在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的擴(kuò)散系數(shù)甲醇0.1325乙醚0.0778乙醇0.102乙酸0.1064丙醇0.085乙酸乙酯0.0715丙醇0.0703乙酸丁酯0.085戊醇0.0589二硫化碳0.0892苯0.077丙酮0.086甲苯0.0079第73頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月[例7]已知甲苯的閃點(diǎn)為5.5℃，大氣壓為101325Pa，試求苯的閃點(diǎn)。

[解]先根據(jù)甲苯的閃點(diǎn)求出A值。從表2中查出甲苯在5.5℃時(shí)的蒸氣壓力為1333.22Pa。β值等于n／2，即18／2=9，D0值為0.0079，代入布里諾夫式：A=PsD0β/101325=1333.22×0.0709×9/101325≈0.0084第74頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月再按布里諾夫公式求苯在閃燃時(shí)的蒸氣壓力：由：Ps=APH/D0β=[0.0084×101325/0.077×7.5]Pa≈1473.8Pa

從表2查得苯在1473.8Pa蒸氣壓力下，處于-20～-10℃之間，用內(nèi)插法求得苯的閃點(diǎn)為：

[-20+（1473.8-991）×10/1951×991]℃≈-15℃答：在大氣壓力為101325Pa時(shí)苯的閃點(diǎn)為-15℃。

第75頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月4．受熱膨脹性

熱脹冷縮是一般物質(zhì)的共性，可燃液體貯存于密閉容器中，受熱時(shí)由于液體體積的膨脹，蒸氣壓也會隨之增大，有可能造成容器的鼓脹，甚至引起爆炸事故?？扇家后w受熱后的體積膨脹值，可用下式計(jì)算：Vt=V0（1+βt）式中：Vt，V0——液體在t和0℃時(shí)的體積，L；

t——液體受熱后的溫度，℃；

β——體積膨脹系數(shù)，即溫度升高1℃時(shí)，單位體積的增量。幾種液體在0～100℃的平均體積膨脹系數(shù)見表6。第76頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月表6液體在0～100℃的平均體積膨脹系數(shù)液體名稱體積膨脹系數(shù)液體名稱體積膨脹系數(shù)乙醚0.00160戊烷0.00160丙酮0.00140煤油0.00090苯0.30120石油0.00070甲苯0.00110醋酸0.00140二甲苯0.00095氯仿0.00140甲醇6.00140硝基苯0.00083乙醇0.00110甘油0.00050二硫化碳0.00120苯酚0.00089第77頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月

[例8]玻璃瓶裝乙醚，存放在暖氣片旁，試問這樣放乙醚玻璃瓶有無危險(xiǎn)？(玻璃瓶體積為24L，并留有5％的空間。暖氣片的散熱溫度平均為60℃)[解]從表6查得乙醚的體積膨脹系數(shù)為0.0016，根據(jù)公式求出乙醚受熱達(dá)到60℃時(shí)的總體積

Vt=V0(1+βt)=[(24—24×5％)×(1+0.00160×60)]L=[22.8(1+0.096)]L=24.988LVt=V0(1+βt）第78頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月乙醚的原體積為22.8L，實(shí)際增加的體積應(yīng)為：(24.988-22.8)L≈2.19L而乙醚玻璃瓶原有5％的空間，體積為24L×5％=1.2L，顯然膨脹增加的體積已超過預(yù)留空間：(2.19-1.2)L=0.99L。同時(shí)，乙醚在60℃時(shí)的蒸氣壓已達(dá)到230008Pa。

答：乙醚玻璃瓶存放在暖氣片旁有爆炸危險(xiǎn)，應(yīng)移放在其他安全地點(diǎn)。

第79頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月5．其他燃爆性質(zhì)

(1)沸點(diǎn)。液體沸騰時(shí)的溫度(即蒸氣壓等于大氣壓時(shí)的溫度)稱為沸點(diǎn)。沸點(diǎn)低的可燃液體，蒸發(fā)速度快，閃點(diǎn)低，因而容易與空氣形成爆炸性混合物。所以，可燃液體的沸點(diǎn)越低，其火災(zāi)和爆炸危險(xiǎn)性越大。第80頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)相對密度。可燃蒸氣的相對密度是其摩爾質(zhì)量和空氣摩爾質(zhì)量之比。大多數(shù)可燃蒸氣都比空氣重，能沿地面漂浮，遇著火源能發(fā)生火災(zāi)和爆炸。第81頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月同體積的液體和水的質(zhì)量之比，稱為相對密度。可燃液體的相對密度大多小于1。相對密度越小，則蒸發(fā)速度越快，閃點(diǎn)也越低，因而其火災(zāi)爆炸的危險(xiǎn)性越大。比水輕且不溶于水的液體著火時(shí)，不能用直流水撲救。第82頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月(3)流動擴(kuò)散性。流動性強(qiáng)的可燃液體著火時(shí)，會促使火勢蔓延，擴(kuò)大燃燒面積。液體流動性的強(qiáng)弱與其粘度有關(guān)，粘度以厘泊表示。粘度越低，則液體的流動擴(kuò)散性越強(qiáng)，反之就越差?？扇家后w的粘度與自燃點(diǎn)有這樣的關(guān)系：粘稠液體的自燃點(diǎn)比較低，不粘稠液體的自燃點(diǎn)比較高。例如，重質(zhì)油料瀝青是粘稠液體，其自燃點(diǎn)為280℃；苯是不粘稠透明液體，自燃點(diǎn)為580℃。粘稠液體的自燃點(diǎn)比較低是由于其分子間隔小，蓄熱條件好的原因。第83頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月(4)帶電性。大部分可燃液體是高電阻率的電介質(zhì)(電阻率在10～15Ω·cm范圍內(nèi))，具有帶電能力，如醚類、酮類、酯類、芳香烴類、石油及其產(chǎn)品等。有帶電能力的液體在灌注、運(yùn)輸和流動過程中，都有因摩擦產(chǎn)生靜電放電而發(fā)生火災(zāi)的危險(xiǎn)。醇類、醛類和羧酸類不是電介質(zhì)，電阻率低，一般都沒有帶電能力，其靜電火災(zāi)危險(xiǎn)性較小。

(5)分子量。同一類有機(jī)化合物中，一般是分子量越小，沸點(diǎn)越低，閃點(diǎn)也越低，所以火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)性也越大。分子量大的可燃液體，其自燃點(diǎn)較低，易受熱自燃，如甲醇、乙醇(見表7)。

第84頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月表7幾種醇類同系物分子量與閃點(diǎn)和自燃點(diǎn)的關(guān)系醇類同系物分子式分子量沸點(diǎn)／℃閃點(diǎn)／℃自燃點(diǎn)／℃熱值／kJ·kg-1甲醇CH3OH3264.7744523865乙醇C2H5OH4678.4114143099l丙醇C3H7OH6097.823.540434792第85頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)可燃固體的燃燒凡遇火、受熱、撞擊、摩擦或與氧化劑接觸能著火的固體物質(zhì)，統(tǒng)稱為可燃固體。一、固體燃燒概述1.固體燃燒的形式（5種）（1）蒸發(fā)燃燒燃燒過程：受到火源加熱時(shí)，先熔融蒸發(fā)，其蒸氣與氧氣發(fā)生燃燒反應(yīng)。可燃固體：硫、磷、鉀、鈉、蠟燭、松香、瀝青、樟腦、萘第86頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月1.固體燃燒的形式（5種）（2）表面燃燒燃燒過程：可燃固體的燃燒反應(yīng)是在其表面由氧和物質(zhì)直接作用而發(fā)生的?？扇脊腆w：木材、焦炭、鐵、銅等無火焰，又稱為異相燃燒。（3）分解燃燒燃燒過程：受到火源加熱時(shí)發(fā)生熱分解，隨后分解出的可燃性揮發(fā)份與氧氣發(fā)生燃燒反應(yīng)?？扇脊腆w：木材、煤、合成塑料等第87頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月1.固體燃燒的形式（5種）（4）熏煙燃燒（陰燃）燃燒過程：可燃固體在空氣不流通、加熱溫度較低、分解出的可燃揮發(fā)份較少或逸散較快、含水分較多等條件下，往往發(fā)生只冒煙而無火焰的燃燒現(xiàn)象?？扇脊腆w：香煙等第88頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月1.固體燃燒的形式（5種）（5）動力燃燒（爆炸）燃燒過程：可燃固體或其分解析出的可燃揮發(fā)分遇火源所發(fā)生的爆炸式燃燒，主要包括可燃粉塵爆炸、炸藥爆炸、轟燃等幾種情況。第89頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月從防火角度出發(fā)，以木材的燃燒最值得注意。木材的燃燒除了產(chǎn)生氣態(tài)產(chǎn)物的有火焰燃燒外，還有木炭的無火焰燃燒。木材的有火焰燃燒階段對火災(zāi)發(fā)展起著決定的作用，這階段所占的時(shí)間雖短，但所放出的熱量大，火焰的高溫與熱輻射促使火災(zāi)蔓延。因此，在滅火工作中，與木材的有火焰燃燒作斗爭最為重要。木材的燃燒第90頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月固體按燃燒的難易程度分為易燃固體和可燃固體兩類。在危險(xiǎn)物品的管理上，對于熔點(diǎn)較高的可燃性固體，通常以燃點(diǎn)300℃作為劃分易燃固體和可燃固體的界線。燃點(diǎn)在300℃以上，稱為可燃固體；燃點(diǎn)在300℃以下，稱為易燃固體；2.固體的分類第91頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月易燃固體的分類根據(jù)易燃固體的燃點(diǎn)高低以及燃燒時(shí)的猛烈程度，將易燃固體分為以下二級：（一）一級易燃固體這類物質(zhì)燃點(diǎn)低，易燃燒，燃燒速度快，并能放出有毒氣體。按化學(xué)組成可以分為如下三類：第92頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月1．赤磷及含磷化合物，如赤磷、三硫化磷、五硫化磷等。這類物質(zhì)還都具有一定的毒性。2．硝基化合物，如二亞硝基戊次甲基四胺(發(fā)泡劑H)、二硝基苯、二硝基萘等，這些物質(zhì)因含有硝基或亞硝基而很不穩(wěn)定，因此燃燒過程中常發(fā)生爆炸。3．其它易燃固體，如閃光粉(鎂粉與氯酸鉀的混合物)、氨基化鈉、重氮胺基苯等。這些物質(zhì)除易燃外，大多有毒或有腐蝕性。第93頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）二級易燃固體這些物質(zhì)的燃燒性比一級易燃固體差一些，燃燒速度略慢些，燃燒產(chǎn)物的毒性也比較小。按化學(xué)組分可分為如下五類：

1、堿金屬氨基化合物，如氨基化鋰LiNH2、氨基化鈣等。

2、硝基化物，如2，4—二亞硝基間苯二酚等。

3、萘及其衍生物，如萘、甲基萘等。第94頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月4、可燃粉塵，如煤粉、木炭粉、硫磺粉、棉花、鋁粉等。這些粉末呈堆積狀態(tài)時(shí)可引起燃燒，而當(dāng)這些粉塵懸浮在空氣中時(shí)，將可能發(fā)生粉塵爆炸。這些粉塵爆炸不需要特殊物質(zhì)，普通的可燃固體粉末即可發(fā)生爆炸。這些粉塵稱為可燃性粉塵。此外，象麥粉、玉米粉、可可粉、乳粉末等，不屬于可燃性粉塵，但也可形成粉塵爆炸。

5、其它，如硫磺、生松香、聚甲醛等。第95頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月二、固體著火燃燒機(jī)理主要討論：受熱時(shí)能釋放出可燃?xì)怏w的固體

1、固體引燃條件和引燃時(shí)間

能被引燃的條件：單位固體表面上凈熱速率SS<0，固體不能被引燃或只能發(fā)生閃燃；

S>0，被引燃

S＝0，臨界條件第96頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月S的確定引燃與否取決于固體釋放出的可燃?xì)怏w能否保持一定的濃度，可用平衡方程判斷：第97頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月第98頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月第99頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月例1：用一溫度為1300度的火焰緊靠表面照射一厚度為50mm的有機(jī)玻璃板，如果表面溫度達(dá)到燃點(diǎn)（約需6s）后立即移走火焰，判斷該玻璃板能否被引燃。解查資料得到第100頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月能否被引燃？第101頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月引燃時(shí)間集總熱熔分析法，適用于畢渥數(shù)較小的窗簾、幕布之類的薄物體假設(shè)一薄物體的厚度、密度、比熱容和它與周圍環(huán)境間的對流換熱系數(shù)分別為；薄物體的燃點(diǎn)和環(huán)境溫度（或物體初溫）分別為Ti和T0。（1）當(dāng)薄物體兩邊同時(shí)受溫度為的熱氣流加熱時(shí)，在時(shí)間間隔dt內(nèi)，能量平衡方程可寫成：A—薄物體受熱面積；T—薄物體在時(shí)刻t的溫度；dT—薄物體經(jīng)dt后的溫度變化第102頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）如果物體單面受溫度為的熱氣流加熱，另一面絕熱，引燃時(shí)間為：（3）如果物體單面受溫度為的熱氣流加熱，另一面不絕熱，引燃時(shí)間為：第103頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月（4）物體一面受熱通量為的輻射加熱，另一面絕熱時(shí)，假設(shè)物體吸收率為a，在時(shí)間間隔dt內(nèi)，能量平衡方程可寫成（5）如果一面受輻射熱，另一面不絕熱，則物體兩面同時(shí)受輻射加熱的情況不多見，故不在此討論。第104頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月例2

一塊厚度為0.8mm的幕布，密度、比熱容和它與周圍空氣的對流換熱系數(shù)分別為初始溫度為20度，燃點(diǎn)為260度。當(dāng)幕布垂直懸掛在300度的熱空氣中后，求幕布的引燃時(shí)間。解已知若單面受300度熱空氣作用，另一面熱損失，則引燃時(shí)間？第105頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月如果該幕布一面受熱通量為20kw/m2的輻射加熱，兩邊熱損失，幕布的吸收率為0.8，則引燃時(shí)間為：第106頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月2.固體火焰?zhèn)鞑ダ碚撛谠摾碚撝?，用“燃燒起始表面”的概念統(tǒng)一所有類型的火焰?zhèn)鞑セ蚧饎萋樱A(yù)混火焰?zhèn)鞑?、陰燃傳播等）燃燒起始表面指固體火焰?zhèn)鞑r(shí)正在燃燒的火焰和未燃物質(zhì)之間的界面，穿過這個(gè)界面的傳熱速率決定了火焰?zhèn)鞑セ蚧馂?zāi)蔓延的速度。根據(jù)能量守恒方程，火焰?zhèn)鞑サ幕痉匠虨椋旱?07頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月3、固體著火和燃燒的影響因素（1）外界火源或外加熱源一般，引火源必須處于可燃揮發(fā)分的氣流之內(nèi)才能使固體引燃，固體單位表面面積上的加熱速率越大,越易引燃.外加熱源使固體穩(wěn)定燃燒速度和其表面火焰?zhèn)鞑ニ俣燃涌?

原因:預(yù)熱火焰鋒前的材料未燃部分+加快了火焰鋒后的燃燒速度→提供附加的向前傳播第108頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)固體材料性質(zhì)熔點(diǎn)、熱分解溫度和汽化熱（LV）越低，而燃燒熱越高的可燃固體釋放可燃?xì)怏w的速度越快，越容易被引燃，且引燃后穩(wěn)定燃燒速度越快。對于厚固體材料，熱慣性（）低的材料容易被引燃，而且燃燒迅速。固體材料的值能很好的反映固體穩(wěn)定燃燒特性。烴類聚合物比相應(yīng)的含氧衍生物的大，因此，前者的穩(wěn)定燃燒性能較后者好。第109頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）固體材料的形狀尺寸及表面位置相同的材料，比表面積大的往往容易被引燃，而且穩(wěn)定燃燒性能好。（原因：比表面積越大，材料與空氣中氧接觸的機(jī)會越多，氧化作用越容易、越普遍。）薄物體比厚物體容易著火燃燒。（熱量從薄物體表面向內(nèi)部傳導(dǎo)的能力較強(qiáng)）相同的材料，在相同的外界條件下倒著向上比順著向下更容易被火源引燃；豎直表面的穩(wěn)定燃燒速度比水平表面的快；豎直向上（+90度）的固體表面火焰?zhèn)鞑ニ俣茸羁熵Q直向下（-90度）的最慢。（固體表面位置不同，火焰和熱產(chǎn)物對未燃固體部分的預(yù)熱作用的程度不同）第110頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月不同方位的火焰?zhèn)鞑ゼ盎鹧婧蜔岙a(chǎn)物與固體之間的相互作用第111頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月（4）外界環(huán)境因素氧濃度外界環(huán)境中的氧濃度增大，物質(zhì)著火燃燒能力顯著提高。風(fēng)外來空氣流動助長火焰鋒處可燃揮發(fā)分與空氣的混合，同時(shí)風(fēng)導(dǎo)致火焰傾斜增加了向前傳熱的速率，有助于燃燒，但過大能吹熄火焰。環(huán)境壓力較高壓力有助于火焰穩(wěn)定地附著在材料的表面上，因此環(huán)境壓力增加，將得到較快的燃燒速度。第112頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月風(fēng)速及氧濃度對硬質(zhì)纖維板水平火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊挠绊憠毫把鯘舛葘τ操|(zhì)纖維板水平火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊挠绊懙?13頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月環(huán)境溫度（即物質(zhì)的初始溫度）環(huán)境溫度升高，燃燒速度加快（物質(zhì)的初始溫度較高時(shí)，火焰鋒前物質(zhì)的未燃部分溫度上升到燃點(diǎn)所需要的熱量較少；外加輻射熱將引起燃燒速度的增加。）輻射熱對豎直有機(jī)玻璃由上向下火焰?zhèn)鞑サ挠绊懙?14頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月三、幾類典型固體的燃燒（一）聚合物的燃燒燃燒過程加熱熔融→熱分解→著火燃燒第115頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月高聚物燃燒普遍特點(diǎn)發(fā)熱量較高、燃燒速度較快、火焰溫度高；發(fā)煙量較大、影響能見度；燃燒（分解）產(chǎn)物的危害性較大。第116頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月不同類型高聚物的燃燒特點(diǎn)第117頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）木材的燃燒1、木材組成：有機(jī)組成：纖維素、半纖維、木質(zhì)素和水元素組成：C+O80～90%；N、H2、木材熱分解過程：130℃，水分和極少量樹脂；150℃，水分和CO2；220～250℃，纖維素分解,產(chǎn)物為co,H2和碳?xì)浠衔?70～380℃，劇烈熱分解，得到30～38%的碳。第118頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月3、木材燃燒過程（1）有焰燃燒：可燃?xì)馊紵攸c(diǎn)：燃燒速度快，燃燒量大，火焰溫度高，火勢蔓延快。（2）無焰燃燒：木炭表面燃燒。第119頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月4、木材的燃燒速度的影響因素（1）紋理方向第120頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月第121頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）煤的燃燒1、煤的成分：主要由C、H、O、N、S等元素的高聚物組成。主要可燃成分：C、H以及由O、N、S與C和H所構(gòu)成的化合物。惰性成分：灰分、水分第122頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月2、煤的分類根據(jù)其碳化程度，可分為泥煤、褐煤、煙煤和無煙煤四大類。泥煤碳化程度最低、最年輕。古代沼澤環(huán)境特有的產(chǎn)物，在多水且缺少空氣的條件下，死亡后的松軟的有機(jī)堆積層；這種泥炭的氮和灰分元素含量較低，持水量高達(dá)40%以上。第123頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月褐煤又名柴煤，一種介于泥炭與瀝青煤之間的棕黑色、無光澤的低級煤；由泥煤經(jīng)過進(jìn)一步碳化后生成；化學(xué)反應(yīng)性強(qiáng)，極易氧化和自然，在空氣中容易風(fēng)化，不易儲存和遠(yuǎn)運(yùn)。第124頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月煙煤燃燒時(shí)火焰較長而有煙的煤，煤化程度較大的煤。外觀呈灰黑色至黑色，粉末從棕色到黑色。與褐煤相比，揮發(fā)份較少，相對密度較大，約為1.2～1.5，吸水性較小，碳含量增加。煤炭的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為75％～90％，大部分煙煤具有粘結(jié)性，發(fā)熱量較高。用作煉焦、煉油、氣化、低溫干餾及化學(xué)工業(yè)等的原料，也可直接用作燃料。還可用于作燃料、燃料電池、催化劑或載體、土壤改良劑、過濾劑、建筑材料、吸附劑處理廢水等。第125頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月無煙煤俗稱白煤或紅煤。是煤化程度最大的煤。無煙煤固定碳含量高，揮發(fā)分產(chǎn)率低，密度大，硬度大，燃點(diǎn)高，燃燒時(shí)不冒煙。一般含碳量在90%以上，揮發(fā)物在10%以下。揮發(fā)物含量特大的稱為半無煙煤，特小的稱為高無煙煤。無煙煤為煤化程度最深的煤，含碳量最多，灰分不多，水分較少，發(fā)熱量很高，無煙煤可達(dá)25000~32500kJ/kg揮發(fā)分釋出溫度較高，其焦炭沒有黏著性，著火和燃盡均比較困難。無煙煤塊煤主要應(yīng)用是化肥（氮肥、合成氨）、陶瓷、制造鍛造等行業(yè)；無煙粉煤主要應(yīng)用在冶金行業(yè)用于高爐噴吹（高爐噴吹用煤主要包括無煙煤、貧煤、瘦煤和氣煤）。第126頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月3、燃燒過程：煤被加熱和干燥，揮發(fā)分開始分解析出；若爐內(nèi)溫度高、有氧氣，則揮發(fā)份著火燃燒，形成火焰氧氣消耗于揮發(fā)份的燃燒，達(dá)不到焦炭表面，所以其表面為陰暗狀態(tài)，焦炭中心溫度不過600～700度；（揮發(fā)份燃燒阻礙焦炭燃燒）另一方面由于揮發(fā)份在煤粒附近燃燒，焦炭被加熱，揮發(fā)份燃盡后，焦炭能劇烈燃燒。（揮發(fā)份能促進(jìn)焦炭后期的燃燒）第127頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月碳的燃燒反應(yīng)分為初級反應(yīng)和次級反應(yīng)兩個(gè)階段。初級反應(yīng)次級反應(yīng)第128頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月木炭和焦炭燃燒區(qū)別第129頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月4、煤燃燒的影響因素（1）揮發(fā)份對煤粒燃燒過程的影響揮發(fā)份組分及含量主要取決于煤的碳化程度和溫度：①碳化程度加深，揮發(fā)分析出量減少，但其中可燃組分

含量卻增多；②加熱溫度越高，揮發(fā)份逸出量就越多。第130頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月?lián)]發(fā)份對煤粒燃燒的積極影響揮發(fā)份與空氣混合物先于焦炭著火燃燒，在煤粒周圍形成包絡(luò)火焰，提高了焦炭的溫度，為其著火燃燒提供了有利條件，而焦炭溫度的升高也促進(jìn)了揮發(fā)份的析出。揮發(fā)分析出后，焦炭內(nèi)部將形成眾多空洞，從而增加了焦炭反應(yīng)的總表面積，使燃燒速度有所提高。第131頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月?lián)]發(fā)份對煤粒燃燒的消極影響

揮發(fā)份的燃燒消耗了大量的氧氣，造成擴(kuò)散到焦炭表面的氧氣顯著減少，從而降低了煤粒的燃燒速度，特別是燃燒初期，揮發(fā)份燃燒對整個(gè)煤粒燃燒的抑制作用尤為明顯。第132頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）灰分對煤粒燃燒過程的影響第133頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）焦炭對煤粒燃燒過程的影響焦炭在煤中所占的份額最大，焦炭的發(fā)熱量占煤的發(fā)熱量的主要部分，著火最遲，燃盡時(shí)間最長，因此焦炭的燃燒在煤粒的燃燒過程中起著決定性作用（4）其他因素水分含量、受風(fēng)化情況等第134頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月（四）金屬的燃燒

1、揮發(fā)金屬

2、不揮發(fā)金屬第135頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月3、金屬燃燒的特點(diǎn)第136頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月第137頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月第138頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月四、固體物質(zhì)陰燃（一）陰燃1.定義第139頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月2、陰燃的特點(diǎn)第140頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）陰燃發(fā)生的條件1、內(nèi)部條件可燃物必須是受熱分解后能產(chǎn)生剛性結(jié)構(gòu)的多孔碳的固體物質(zhì)。2、外部條件熱源有合適的供熱強(qiáng)度3、引起陰燃的熱源自然熱源（堆積固體陰燃）陰燃本身成為熱源（陰燃著的固體導(dǎo)致另一種固體陰燃）有焰燃燒火焰熄滅后的陰燃物質(zhì)內(nèi)部熱點(diǎn)或外部熱流第141頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）陰燃的傳播以柱狀纖維素材料沿水平方向的陰燃為例

陰燃的結(jié)構(gòu)分為3個(gè)區(qū)域：

I(熱解區(qū))；II(炭化區(qū))；

III（殘余灰/炭區(qū)）陰燃傳播連續(xù)，各區(qū)域之間并無明顯界限。區(qū)域II的穩(wěn)定及其向前的熱傳遞情況決定了能否傳播及快慢。第142頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月陰燃傳播速度（穿過區(qū)域I、II之間的界面的傳熱速率）靜止空氣中，其傳播速度為：第143頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月

當(dāng)著火溫度與區(qū)域II的最高溫度Tmax相差不太大時(shí)，環(huán)境溫度為T0，材料的比熱容為c，則：

假定熱傳遞是通過導(dǎo)熱進(jìn)行的，且為似穩(wěn)態(tài)傳熱，則：最后得到傳播速度：第144頁，課件共161頁，創(chuàng)作于2023年2月（四）陰燃的影響因素

1、固體材料的性質(zhì)和尺寸第145頁，課件共161頁