第二节 火灾过程的基本参数及燃烧速度理论.ppt

一、物质燃烧过程及其温度分布所有火灾的主要和基本现象是燃烧，除组成、结构简单的可燃气体外，绝大多数可燃物质的燃烧不是其本身在燃烧，而是其受热分解释放出的气体或液体蒸气在气相中燃烧，这个过程极其复杂。为了简化问题，一般只考虑物质因受热而发生的最基本的燃烧过程。可燃物质的受热燃烧过程如图l-3所示。图1-4物燃烧过程温度分布图图1-3物质燃烧过程示意图第二节火灾过程的基本参数及燃烧速度理论一、物质燃烧过程及其温度分布*二、火灾过程的基本参数三、燃烧速度理论由于可燃物质的聚集状态不同，其受热所发生的燃烧过程也不同。气体最容易燃烧，其燃烧所需的热量只用于自身的氧化分解，并使其达到燃点而燃烧；固态和液态可燃物的燃烧，实际上是在固体和液体表面上的凝聚相中开始，在气相火焰中结束。液体燃烧时，在火源作用下，首先使其蒸发成蒸气，然后蒸气被氧化、分解，而后在气相中燃烧；在固体燃烧时，如果是硫、磷、萘等单质，它们首先受热熔化或升华，然后蒸发成蒸气，氧化后进行燃烧，其中没有分解过程。如果是复杂的化合物，如聚合物、木材、煤等在受热时首先分解，析出气态和液态产物，然后气态产物和液态产物的蒸气发生氧化后着火燃烧。可燃物质的燃烧过程包括许多吸热和放热的化学过程以及传热的物理过程。物质受热燃烧，它的温度变化是很复杂的，燃烧过程的温度变化情况见图1-4。A点的温度为TA，是可燃物开始加热时的温度，在这最初阶段，外界提供加热的热量主要用于可燃物的熔化、蒸发和分解，可燃物温度上升缓慢。B点的温度是TB，当可燃物达到TB温度时，在凝聚相开始氧化并放热，但由于温度尚低，故氧化速度较慢，氧化所产生的热量还不足以抵消体系向周围第二节火灾过程的基本参数及燃烧速度理论一、物质燃烧过程及其温度分布*二、火灾过程的基本参数三、燃烧速度理论环境散失的热量。此时若撤掉热源，可燃物将降低温度，燃烧不能发生；若继续在热的环境中加热，则因氧化反应速度逐步加快，使温度上升较快。C点的温度为TC，当可燃物温度升高至TC时，可燃物氧化产生的热量和体系向环境散失的热量相等，也就是说，在TC温度时体系产生的热量和向环境散失的热量达到干衡。若热源的温度稍有扰动，使体系的温度略高于TC，热平衡被打破，此时可燃物氧化产生的热量大于体系向环境散失的热量，体系产生热量积累，温度继续上升。因此TC为体系从不燃烧到燃烧的转折点，即为可燃物的燃点。D点的温度为TD，当可燃物温度上升到TD时，可燃物已发生燃烧，同时出现火焰，且温度继续上升。E点的温度为TE，此时是可燃物经燃烧后，其产物达到的最高温度。可燃物在TA和TB温度之间，是它的受热区域，在TB和TC温度之间是可燃物在凝聚相中的反应区域；在TC和TD温度之间是可燃物在气相中的反应区域；TD温度以后，可燃物产生火焰，反应物变成了生成物，温度达到燃烧最高温度TE。第二节火灾过程的基本参数及燃烧速度理论一、物质燃烧过程及其温度分布*二、火灾过程的基本参数三、燃烧速度理论物质燃烧过程的种类和状况各种各样（如动力燃烧和扩散燃烧，均相燃烧和异相燃烧，层流燃烧和湍流燃烧，爆燃和爆轰，完全燃烧和不完全燃烧等），发生燃烧的条件各异（可燃物质的状态和布置，燃烧区的传质、传热等）。因此，火灾本身各不相同，需要对一些火灾参数进行研究和探讨。(一)闪点、燃点、自燃点、热分解温度、氧指数(为何只是固体的)可燃固体的燃烧方式多种多样，有蒸发式燃烧、分解式燃烧、表面燃烧、阴燃及动力爆炸。因固体燃烧特性比较复杂，反应可燃材料被点燃能力的指标因此就较多，主要有：1、闪点和燃点某些低熔点的可燃固体发生闪燃的最低温度就是闪点；固体燃点是指对可燃固体加热到一定温度，遇明火发生持续燃烧时固体的最低温度。闪点和燃点是评价固体火灾危险性的重要参数。一般情况下，闪点和燃点越低，火灾危险性越大。表1-1、1-2分别列出了部分聚合物材料的闪点和燃点。一、物质燃烧过程及其温度分布二、火灾过程的基本参数*三、燃烧速度理论第二节火灾过程的基本参数及燃烧速度理论表1-1部分聚合物材料的闪点表1-2部分固体可燃物的燃点一、物质燃烧过程及其温度分布二、火灾过程的基本参数*三、燃烧速度理论材料名称闪点()材料名称闪点()聚苯乙烯聚乙烯乙烯纤维聚酰胺苯乙烯丙烯酸聚树脂370340290420366聚氯乙烯苯乙烯、异丁烯酸甲酯共聚物聚胺基甲酸乙酯泡沫聚酯、玻璃刚纤维密胺树脂+玻璃纤维530338310298475物质名称燃点()物质名称燃点()物质名称燃点()石蜡蜡烛樟脑烟叶纸张15819519070222130230有机玻璃红磷松香无烟煤松木粉260160216280500196腈纶聚乙烯聚丙烯红松枞木355341270430437第二节火灾过程的基本参数及燃烧速度理论2、热分解温度固体热分解温度指可燃固体受热分解的初始温度，它是评定受热能分解的固体火灾危险性的主要参数之一。可燃固体的热分解温度越低，火灾危险性越大。表1-3列出了几种常用高聚物的分解温度。表1-3几种常用高聚物的分解温度()一、物质燃烧过程及其温度分布二、火灾过程的基本参数*三、燃烧速度理论高聚物分解温度高聚物高聚物分解温度高聚物聚乙烯335450聚氟乙烯372480丁基橡胶5001050聚丙烯328410聚三氟氯乙烯347418丁苯橡胶400875聚氯乙烯200300聚四氟乙烯508538氯丁橡胶400875聚醋酸乙烯脂213325天然橡胶400900聚丙烯腈250280聚苯乙烯300400丁二烯橡胶4001000尼龙6310380第二节火灾过程的基本参数及燃烧速度理论3、自燃点可燃固体加热到一定程度能自动燃烧的最低温度，是自燃点。自燃点越低的固体，越容易燃烧，因而火灾危险性越大。不过固体材料做装饰材料使用时，一般是达不到其自燃点的。因而在这种情况下，不用自燃点作为确定其火灾危险性的依据。表1-4列出了一些高聚物材料的闪点和自燃点。表1-4一些高聚物材料的闪点和自燃点()一、物质燃烧过程及其温度分布二、火灾过程的基本参数*三、燃烧速度理论高聚物闪点自燃点高聚物闪点自燃点聚乙烯341357349聚醚砜560560聚氯乙烯391454硝酸纤维素141141聚氯乙烯乙酸脂320340435557乙酸纤维素305475聚偏二氯乙烯532532乙基纤维素291296聚苯乙烯345360488496硬质聚氨酯泡沫塑料310416聚甲基丙烯酸甲脂280300450462羊毛200429聚碳酸脂375467477580木材220264260416聚酰胺421424棉花230266254第二节火灾过程的基本参数及燃烧速度理论