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文档简介
防火防爆总结范文 .2.1燃烧学发展简介.人类对火及燃烧现象的实践经验至今最少也有50万年的历史。 火是人类最初支配的自然力(化学能热能),成为人类改造自然的强大手段. 1、燃素学说(18世纪以前)可燃物都含有“燃素”,在空气作用下释放出来构成燃烧. 2、氧学说(18世纪后期,拉瓦锡)燃烧是可燃物与氧的化合反应,同时放出光和热. 3、现代学说燃烧是可燃物与氧化剂作用发生放热反应,通常伴有火焰、发光和(或)发的现象。 .19世纪建立了燃烧热力学燃烧过程作为热力学平衡体系,研究反应热、绝热火焰温度、燃烧产物平衡组分等问题及其计算方法;20世纪初美国化学家路易斯和俄国科学家谢苗诺夫发展和建立了燃烧的化学反应动力学理论研究燃烧化学反应动力学机理,建立了燃烧反应动力学的链式机理;.20世纪初-50年代建立燃烧动态过程理论,后来又从反应动力学和传热、传质相互作用观点建立了着火、火焰传播和湍流燃烧的理论提出最小点火能,火焰传播速度等概念,认识到火焰传播不仅有化学反应动力学因素,还有流体流动、传热、传质等物理因素。 .2.2燃烧的本质与特征.燃烧(Combustion)是可燃物与氧化剂作用发的放热反应,通常伴有火焰、发光和(或)发烟的现象。 .发光的气相燃烧区就是火焰(Flame)。 烟(Smoke)燃烧或热解作用所产生的悬浮于气中可见的固体和(或)液体微粒。 主要由大量的碳粒子组成。 .燃烧的其它定义1放热发光的化学反应。 .2可燃物受到点火源的作用,与空气中的氧气发生应生成热,自身温度高,使其所发射的热辐射线的波长和强度生成肉眼可见的火光,通常还伴有火焰l、焰心是最内层亮度较暗的圆锥体部分,由液态蜡受热蒸发,分解出的气态可燃物构成。 由于内层氧浓度很低,所以燃烧不完全,温度低。 2、内焰为包围在焰心外部较明亮的圆锥体部分。 在这层火焰中气态可燃物进一步分解,因氧供应仍不足,燃烧也不甚完全,但温度较焰心高。 因火焰中的微小碳粒子受热辐射出较明亮的光,内焰亮度最强 3、外焰为包围在内焰外面亮度较暗的圆锥体。 这层火焰中氧供给充分,因此燃烧完全,燃烧温度最高。 在外焰燃烧的往往是氧化碳和氢气,碳粒较少,因此几乎没有光亮。 .2.2燃烧的本质与特征.本质上是一种特殊的氧化还原反应。 (放热、伴有火焰、发光、发烟).放热、发光、生成新物质是燃烧现象的三个特征。 可以区别燃烧现象和非燃烧现象.放在惰性介质中的灼热铁块?.2.2燃烧的条件. 1、可燃物(还原剂)凡能与氧或其它氧化起燃烧反应的物质。 (如煤、汽油、甲烷. 2、助燃物(氧化剂)凡是与可燃物结合能致和支持燃烧的物质。 (如氧气、氯气、氯酸钾、高锰酸钾等) 3、点火源凡能引起物质燃烧的点燃能源,称为点火源。 (如摩擦、撞击、明火、高温表、发热自燃、绝热压缩、电火花、光和射线等.可燃物、助燃物和点火源是构成燃烧的三个要素,必须同时存在,缺一不可,这是燃烧的必要条件。 4、燃烧的充分条件一定的着火能量一定浓度的可燃物一定的氧化剂含量相互作用.“火三角”燃烧模型中,如果撤去三角形的任何条边,三角形就不存在了,即意味着燃烧就不能发生。 三要素中,可燃物(燃料)的数量是燃烧程度和燃烧持续时间的决定性因素,氧气(氧化剂)对燃烧的发展具有重要的作用,外加能量(点火源)的作用是向可燃物(燃料)提供活化能。 然后在燃烧过程中热量可由火焰供给,此时的燃烧可以自我维持与发展。 在消防中的应用防火方法防止燃烧三个基本条件的同时存在或者避免它们的相互作用,则是防火技术的基本理论. (1)控制可燃物质. (2)隔绝空气. (3)消除点火源! (4)设防火间距阻止火势蔓延2.4燃烧机理.图中,曲线 1、2对应系统温度为T 1、T2;Ea、Eb为在某一系统温度下分子的平均能量。 ET为活化分子所具有的最低能量。 .根据活化能理论,在一定的温度下,气体分子总是处于运动之中,温度越高,分子运动速度越大,能量越高,高能量分子数量越多。 .物质之间要发生化学反应,首先的条件是分子发生相互的碰撞。 在0.1MPa,273K时,每个分子在1s内要与其他分子发生1010次碰撞。 如果每次碰撞都能发生化学反应,则燃烧反应速度极快。 从实验测得的数据看,反应速度并没有那么快。 .原因是相互碰撞的分子不是都能发生反应,而是只有少量的具有一定能量(ET)的分子相互碰撞才能发生反应。 (能量较低的分子发生碰撞是不会发生反应的,只有具有较高能量的活化分子发生相互碰撞时,才会发生化学反应)我们把发生反应的碰撞叫做有效碰撞。 这种具有高能量状态的分子称为活化分子.活化能活化分子所具有的最低能量与反应物分子平均动能的差,即E1=ET-Ea或E2=ETEb.从图2.1可见,系统温度越高,活化能越小,活化分子所占的比率越大,燃烧反应越易发生。 图中的A点表示系统开始时的动力状态,当这个系统接受转入活性状态B所必需的能量E1(这一反应的活化能)后,将引起反应,并且这个系统将在减弱能量E2的情况下进入结束状态C。 能量E1一E2一Q(E2大于EI),这一差数为反应的热效应。 E2即表示逆反应的活化能.活化能理论指出了可燃物和助燃物两种气体分子发生氧化反应的可能性及其条件。 .活化能的意义.1)温度升高,活化分子比率增大,活化能减小,使燃烧发生的危险性增大。 .2)物质燃烧需要引燃能量,高温、火花能量。 引燃温度、最小点火能。 .3)不同物质燃烧反应活性不同。 活化能小的反较活化能大的反应危险性高。 一般反应的活化能40-400kJ/mol之间。 .4)进行燃烧速率计算的重要参数。 .在同一体系中,当温度由T1升高至T2时,由图2.1可见能量分布曲线向分子能量变大的方向移动,此时低能分子减少,高能分子增多,分子的平均能量增加,但增加得并不多,可是它们直接促使E2E1,即降低了活化能,使T2曲线和ET及横坐标所围的面积大于T1曲线和ET及横坐标所围之面积,也就是说,T2时的活化分子的分子数比T1时增加了,而且增加的幅度很大,所以温度的升高导致了反应速度成倍的提高。 .由上述讨论可知,具有一定浓度的可燃可爆危险物质,是发生燃烧、爆炸反应,进而引起火灾、爆炸事故的基本前提;而温度(也就是通常所说的火源)是加快反应速度,引起火灾、爆炸事故的最能动的因素。 2、链锁反应理论(链反应理论,谢苗诺夫Semenov)该理论认为,燃烧是一种游离基(自由基)的链锁反应。 链锁反应又叫链式反应。 这一名称取意于似无数把锁的连接或船舶使用的铁链,即当一个分子被活化后,会引起许多分子都能连续不断地进行化学反应。 链锁反应的特点是反应系统中存在一种特殊的活性中间物游离基,只要游离基不消失,反应就一直进行下去,直到反应完成。 .燃烧反应过程中分子间的相互作用,不是反应物分子间直接作用产生最后产物,而是借助于“自由基”的作用。 自由基与反应物分子作用,结果是产生新的自由基和最终产物,新自由基继续参与反应,如此连续而形成一系列的链反应。 (一)基本概念链锁反应由一个单独分子变化而引起一连串分子变化的化学反应。 自由基在链锁反应体系中存在的一种活性中间物,是链锁反应的载体。 如氢原子(H)、羟基(H0)、甲基(cH3)(二)过程.链引发借助于光照、加热等方法使反应物分子断裂产生自由基的过程。 .链传递自由基作用于反应物分子时,产生新的由基和产物,使反应一个传一个不断进行下去.链终止自由基销毁使链锁反应不再进行的过程.通常自由基是由分子受光辐射、热、电或其他能量作用而引发的。 例如一个烃分子可以和高能量的分子M相碰撞,获得足够的能量而产生自由基RH+MR+H+M.M*表示失去能量而钝化的M分子。 .实验证明,自由基和分子之间产生化学反应所需的活化能一般只有20kJ/mol左右,少数为4080kJ/mol左右,而分子之间直接发生化学反应,所需的活化能要40-400kJ/mol左右,因此自由基与反应物分子之间更容易发生反应。 .链反应的过程.1)直链反应氯和氢的反应.氯和氢相互化合的反应方程式为Cl2+H22HCl.经实验研究,其反应机理如下. 一、链的激发过程链引发.氯气分子由于吸收热或光能而形成活化中心,可表为Cl2+hv2Cl. 二、链传递过程.氯原子很容易与氢分子相化合,即Cl+H2HCl+H.反应产生的氢原子很快能够与氯分子化合而产生氯原子,即.H+Cl2HCl+Cl.、两个反应反复进行下去,生成HCl,直至反应结束。 .链的断裂过程链终止.活化分子失去能量被钝化,如氯原子或氢原子与器壁相碰,或者与容器中能量较低的惰性气体相碰而失去能量,即活化中心消失,链被中断。 Cl+ClCl2H+HH2.反应、为链传递过程,每一个自由基与反应物化合,仅生成一个新的自由基。 气相销毁自由基与自由基、惰性分子等作用时形成稳定分子的过程。 固相销毁自由基碰到固体壁面将能量传递给壁面的过程。 1)直链反应在链传递过程中,自由基的数目保持不变的链锁反应。 Br2+H22HBr M+Br22Br+M(链引发)Br+H2HBr+H(链传递)H+Br2HBr+BrBr+BrBr2气相销毁H+HH2(链终止)固相销毁.2)支链反应(在链传递过程中,一个自由基在生成产物的同时,产生两个或两个以上自由基的链锁反应)。 氢和氧化合的化学反应方程式为2HO2+=HO222. 一、链引发.氢分子由于吸热等激发作用开始形成最初的自由基,即.H2+Q2H. 二、链传递.氢原子与氧分子相化合,有HO2HO+O+E=75.4kJ/mol反应所产生的氧原子与氢分子相化合,即OH2O+HHE=25.1kJ/molOHH+HO H+22.反应、生成的羟基与氢分子化合形成.E=42kJ/mol.反应的活化能最大,其反应速度是最慢的,它限制了整个反应的速度。 OHH+H2O. 三、链的断裂过程链终止HH H+2.自由基失去能量而消失OO2+支链反应2H2+O22H2O(总反应) (1)M+H22H+M(链引发) (2)H+O2OH+O (3)O+H2H+OH (4)OH+H2H+H2O(链传递) (5)OH+H2H+H2O (6)H器壁破坏(链终止) (7)OH器壁破坏 (8)OH+HH2O将 (2) (3) (4) (5)相加可得:1H+3H2+O22H2O+3H可见在氢与氧的燃烧反应过程中,链传递的每一个循环,一个氢原子可产生三个氢原子,这即称为分支链反应。 这样的反应速度可以很快增加而引起爆炸。 2.5燃烧反应速度理论 一、反应速率的基本概念在化学反应过程中,反应物浓度不断降低,而生成物浓度不断提高。 化学反应速度由单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。 1、反应速率单位时间内在单位体积中反应物消耗或生成物产生的摩尔数。 2、公式表达.式中的单位为mol/(m3s);V为体积,m3;dn和dc分别是物质摩尔数和摩尔浓度的变化量,mol和mol/m3;dt是发生变化的时间(s),的具体表达式称为反应速率方程。 3、任一反应的反应速率 二、质量作用定律. 1、基元反应与复杂反应.按反应机理的复杂程度不同,把反应分成两大类.1)简单反应由反应物经一步反应直接生成产物的反应;.2)复杂反应反应不是经过简单的一步就完成,而是要通过生成中间产物的许多反应步骤来完成,其中每一步反应称为基元反应(简单反应).通常用化学计量方程式来表达反应前后反应物与生成物之间的数量关系,描述的是反应的总体情况,并不代表反应的真实过程。 .基元反应的过程称为反应机理,反应机理和基元反应速度决定了反应整体的速度。 二、质量作用定律反应速度与各反应物的浓度成正比,其中各浓度的方次为反应方程中各组分的系数。 式中K为反应速度常数,它与反应物的浓度无关,取决于反应的温度与反应物的物理化学性质,是温度的增函数,值等于反应物为单位浓度时的反应速率.注意质量作用定律只适于基元反应,对于非基元反应,只有分解为若干个基元反应时,才能逐个运用质量作用定律。 a+b被称为反应级数.化学反应速度与各反应物质的浓度、温度、压力以及各物质的物理化学性质有关。 .质量作用定律是说明一定温度下,化学反应速度与反应物质浓度的关系。 . 三、阿累尼乌斯定律(S.Arrhenius1859-1927).结论.1.火场氧和可燃物浓度越低,燃烧反应速度越O212.2.火灾温度越低,燃烧反应速度越慢.3.可燃物活化能越高,燃烧反应速度越慢浓度、温度、活化能活化能并不是所有分子之间发生碰撞都能使反应物分子转化为产物分子,只有能量高的活化分子的碰撞才能使反应发生。 这类分子的能量要比平均能量高出一定值,普通分子变成活化分子所需要的能量被称为活化能。 2.6燃烧形式.可燃物质由于其聚集状态有气态、液态和固态,们在空气中燃烧时,一般有五种燃烧形式即扩燃烧、蒸发燃烧、分解燃烧、表面燃烧和混合燃烧。 . (1)扩散燃烧(物理混合控制)如果可燃物与氧剂的混合是在燃烧过程中进行的,即边混合边燃,称为扩散燃烧。 如可燃气体从管道中喷出,在空气中扩散,与氧气一边混合,一边燃烧.在扩散燃烧时,化学反应速度比扩散速度快得多,因此整个燃烧速度是由扩散速度决定的,即扩散多少就燃烧多少。 扩散燃烧比较平稳。 . (2)蒸发燃烧可燃性液体如酒精、苯等,它们的燃烧就是由于液体蒸发产生的蒸气随点燃起火而形成的,蒸气点燃产生了火焰,它放出的热量进一步加热液体表面,从而促使液体持续蒸发使燃烧继续下去。 .固体蒸发燃烧.火源加热熔融蒸发着火燃烧(关键阶段.例如硫、磷、蜡烛等.火源加热升华着火燃烧.例如樟脑、萘等. (3)分解燃烧在燃烧过程中可燃物首先遇热分解,再由热分解产物和氧反应产生火焰的燃烧火源加热热分解着火燃烧(关键阶段.例如木材、煤、合成塑料、油、脂等。 .在扩散燃烧、蒸发燃烧和分解燃烧的过程中,可燃物分别是气体、液体或固体,但它们分别经过流出、熔融、蒸发、升华、分解等步骤产生可燃气体,然后和空气相互扩散混合,经火源点燃后产生火焰,这些火焰都是扩散火焰。 . (4)表面燃烧在可燃固体表面上由氧和物质直.作用而发生的燃烧现象。 燃烧的速度和固体表面的大小有关。 铝、镁、钛等金属的燃烧反应也发生在固体金属的表面,也是表面燃烧。 . (5)混合燃烧(预混燃烧、动力燃烧)可燃气体与助燃气体在空间中充分扩散混合,其浓度在爆炸燃烧围内,此时遇火源即会发生燃烧,这种燃烧在混合气所分布的空间中快速进行,称之混合燃烧。 很多火灾、爆炸事故是由混合燃烧引起的。 . (5)混合燃烧.在动力燃烧时,物质扩散已提前完成,混合物呈均匀分布,所以燃烧速度主要取决于化学反应速度和热扩散速。 动力燃烧的特征是反应物质不扩散,而反应区(火焰锋面)和热在混合物中向未反应区扩散。 动力燃烧速度较快,可能导致爆炸。 2.7燃烧过程.自然界的一切物质在一定的温度和压力下,都是以气态、液态或固态存在的,这三种物质状态的燃烧情况是不同的。 . 1、气体的燃烧.气体燃烧情况比较简单,气体吸收的热量用于氧化分解气体和将气体加热到燃点,因此,一般说来,气体比较容易燃烧且燃烧速快。 分为扩散燃烧和预混燃烧。 . 2、液体的燃烧.多数液体呈气相燃烧。 液体在点火源作用下,通常是先蒸发或分解产生气态物质,尔后气态物质开始氧化分解,开始燃烧。 只由液体蒸发产生的蒸气进行的燃烧称为蒸发燃烧;由液体热分解产生可燃气体再燃烧叫做分解燃烧。 两者都是气相燃烧. 3、固体的燃烧.多数固体呈气相燃烧,有些固体则是同时产生气相燃烧与固相燃烧。 2.8燃烧类型.根据燃烧的特点,燃烧分为自燃、闪燃和点燃等类型.特殊类型阴燃,轰燃,回燃。 .1自燃(self-ignition)可燃物在没有外部火花、焰等火源的作用下,因受热或自身发热并蓄热所产生的自然燃烧。 .引起物质发生自燃的最低温度称为自燃点(引燃温度、自燃温度),例如黄磷的自燃点为30,煤的自燃点320。 自燃点越低,火灾危险性越大。 .物质自燃过程温度-时间变化曲线。 T初为可燃物开始加热时的温度。 最初一段时间,吸收的大部热量用于熔化(相变)和分解,因相变和分解反应都是吸热的,故可燃物温度上升比较缓慢.T氧为可燃物开始氧化的温度,此时温度较低,氧化速度不快。 氧化放出的热量不足以补充系统向外散热的热量和相变、分解吸收的热量。 若此时停止加热,仍不能引起燃烧,可燃物会逐渐冷却。 如继续加热,则温度上升加快,到T自时,氧化产生的热量与散热、吸热平衡,但并无明火出现;若温度再升高,则打破平衡,即系统氧化产生的热量大于散热和吸收的热量。 此时即使停止加热,系统温度也能自行升高。 到T自/就出现火焰并燃烧起来。 T自为理论上的自燃点,T自/为开始出现火焰的温度,即通常测得的自燃点。 T自到T自/的时间差为着火感应期(着火延迟期或诱导期)。 T燃为物质燃烧的最高温度。 简述谢苗诺夫Semenov自燃理 一、热自燃理论的基本出发点体系能否着火取决于化学反应放热因素与体系向环境散热因素的相对大小。 如果反应放热占优势,体系就会出现热量积累,温度升高,反应加速,出现自燃。 反之,不能自燃。 二、热自燃理论的研究对象和模型研究对象预混可燃气体简化假设:体积为V,表面积为S;内部气体温度为T,且各处均相同;开始时混气温度T与环境温度T0相同。 内部无对流,容器与环境存在对流换热,且h不变;着火前后物质浓度变化很小。 谢苗诺夫自燃理论 3、放热速率、散热速率放热速率体系中单位体积的混气在单位时间由化学反应放出热量。 Qg散热速度体系中单位时间单位体积的混气平均向外界环境散发的热量。 Ql.温度较低曲线相交a、b两点,TTa,T上升至Ta;TTa,T下降到Ta。 a点是稳定点,处于低温氧化态;TTb,T下降至Ta点,TTb,T继续上升,b点非稳定点,是达不到的。 相交工况体系只能稳定在交点处作低温、缓慢的氧化反应,反应无法加速,体系不能自燃。 温度上升曲线相切,临界状态,相切工况体系处于能否自燃的临界状态。 c点临界点(不稳定点),标志着体系处于由维持低温、稳定氧化反应状态到不能维持这种状态(即到加速反应状态)的过渡状态,体现了体系热自燃着火条件。 Tc出现火焰的最低临界温度,为该条件下的自燃点温度上升曲线相切,临界状态,相切工况体系处于能否自燃的临界状态。 自燃重要的准则壁温T02是个临界值,超过这个温度,反应就会不断加速直至着火,该温度称为临界环境温度,用Ta,cr表示温度较高曲线相离,气体温度始终上升,相离工况体系肯定能自燃b结论在无外界热源的情况下1.曲线相交不能自燃;相切发生自燃的临界条件;相离放热散热,热量积累温度升高,一定能自燃。 2.临界条件壁温T02是个极限值,超过这个温度,反应就会不断加速直至着火,该温度称为临界环境温度。 3.切点C的意义C点标志着体系处于由维持低温、稳定氧化反应状态到不能维持这种状态(即到加速反应状态)的过渡状态(点),为该条件下的自燃点。 (二)放热速率的影响因素 1、发热量发热量越大,越容易自燃;发热量越小,越不容易自燃。 自燃点随发热量的增大而减小。 2、温度(环境)温度升高,化学反应速度提高,放热量增大,易发生自燃。 3、催化物质催化物降低反应活化能,加快反应速度。 少量水分可以起到催化剂的效果,自燃点较高的物质含有少量的低自燃点物质也认为是一种催化剂。 4、比表面积(表面积/体积比)在散热条件相同的情况下,比表面积越大,越容易自燃(与氧的接触面大了)。 5、新旧程度不同的物质有不同的影响一般情况下,氧化发热的,新鲜的容易自燃。 新煤、新制备的金属粉末等(例外硝化棉越旧,越易自燃)。 6、压力压力越大,反应物密度越大,单位体积产生的热量越多,易发生自燃。 (三)散热速率的影响因素 1、导热作用导热系数越小,越易蓄热,易自燃; 2、对流换热作用对流换热作用差的,容易自燃。 如通风不良角落处的浸油纱团或棉布; 3、堆积方式大量堆积的粉末或叠加的薄片物体有利于蓄热,易自燃。 如桐油布雨伞、雨衣,赛璐珞的尺子。 2.8燃烧类型.1.1受热自燃可燃物因被预先均匀加热而产生的自燃,整体温度T,达某一温度着火。 .点火源并不与可燃物直接接触,不是局部地引起可燃物的燃烧,而是间接地、整体地加热可物,从而引起可燃物整体瞬间着火。 .火焰隔锅加热引起锅里的油自燃。 可燃性气体混合物在汽缸内被绝热压缩,混合物的温度整体会升高,达到自燃点而燃烧。 在熬炼(油、沥青)或热处理过程中,温度过高达到可燃物质的自燃点而引起着火。 1.2自热自燃不需要外界提供能量,而靠可燃本身发生的某种过程(物理、化学或生物化学作用)提供能量,使其温度升高而自动着火。 (工业企业考虑的防火重点).自燃点的影响因素.可燃物质的自燃点并不是一个物理常数,它的数值大小与许多因素有关。 .1.压力的影响.压力对可燃气体和液体的自燃点有显著影响,压力愈高,自燃点愈低。 如CH4,当压力从0.5atm增大到10atm,其自燃点下降100。 2.浓度的影响.在热损失相同的情况下,贫乏的和富裕的燃料空气混合物的自燃点较高,化学计算浓度时自燃点最低。 如H2S在爆炸下限浓度时,自燃点为373;在爆炸上限浓度时,自燃点为304;而在化学计算浓度时,自燃点仅为246。 .可燃物质的化学计算浓度也就是理论上完全燃烧时在混合物中该可燃物质的含量。 .完全燃烧,可燃物、氧化剂符合化学计量比。 .完全燃烧有机可燃气体燃烧,可燃气体分子中所含的CCO2(g),HH2O(l),SSO2(g)NN2(g)。 3、氧含量可燃物在纯氧中比在空气中自燃点低。 在氧浓度高时比在氧浓度低时自燃点低。 4、催化剂活性催化剂能降低物质的自燃点,钝性催化剂能提高物质的自燃点。 活性催化剂如钒、钴、铁等的氧化物钝性催化剂如汽油中加的四乙基铅,即可提高汽油的自燃点。 5、容器特性.一般地讲,容器体积愈小,自燃点愈高。 当容器很小时,可导致燃料混合物失去燃烧性。 此外,容器的材质、形状及表面积与体积的比值都对自燃点产生影响。 容器的材质对可燃液体自燃点的影铁管石英管玻璃瓶钢杯大容器的表面积与体积的比值较低,反应介质单位体积的热损失速率也低,自燃点低。 有机化合物的自燃点变化规律 1、同系物中的自燃点随着分子量数增多降低烷烃和醇类自燃点随分子量的变化 2、同分异构物质,正构体化合物的自燃点比异构体低。 .例如正丁醇是242,而异丁醇为413。 3、饱和烃比相应的非饱和烃的自燃点高活泼键丙醇404丙烯醇363戊烷309戊烯275丁烷430丁烯384丙烷446丙烯410乙烷472乙烯425饱和烃自燃点(o)不饱和烃自燃点(o) 4、烃的含氧衍生物(醇类、醛类)的自燃点低于分子中含相同碳原子数烷烃的自燃点。 丁烷430丁醇345丁醛230丙烷446丙醇404丙醛221乙烷472乙醇414乙醛185甲烷537甲醇470甲醛 4305、环烷类的自燃点一般高于碳原子数相同的烷烃类。 259环己烷265己烷361环戊烷285戊烷未测定环丁烷345丁烷495环丙烷470丙烷 (1)同系物自燃点随分子量增大而降 (2)正构体自燃点比其异构体自燃点低 (3)饱和烃自燃点比相应不饱和烃的高 (4)烃的含氧衍生物自燃点低于分子中相同碳原子数烷烃自燃点 (5)环烷烃自燃点一般高于相应烷烃自燃点.7.可燃固体的粒度.它们粉碎的程度愈高,粒度愈细,自燃点就愈低。 . 8、有机高分子固体物质.受热后分解析出可燃气体的固体,如木材、煤、塑料、橡胶等,所含挥发分越多,自燃点越低. 9、环境温度、湿度.环境温度、湿度等对自燃点的测试结果均有一定的影响。 2.1闪燃可燃液体遇火源后,在其表面上产生一闪即灭的燃烧现象。 是可燃液体着火的前奏或火险的警告。 .2.2闪燃原因在较低的温度下,可燃液体的蒸速度较慢时,当其小于蒸气燃烧时的消耗速度时,遇火源就只能维持瞬时燃烧。 .2.3闪点(flash point)在规定的实验条件下,可燃液体表面能产生闪燃的最低温度。 .2. 5、测定方法1)缓慢加热试验容器中的可燃液体; (2)向可燃液体的蒸发空间引入火源;. (3)在液面上首先出现闪燃时,可燃液体所具有的温度就是闪点。 .闪点越低,则火灾危险性越大。 如乙醚的闪点-45,煤油的闪点为2845,说明乙醚不仅比煤油的火灾危险性大,还表明乙醚具有低温火灾危险性。 同类液体闪点变化规律 1、随分子量增加,同系物闪点升高; 2、沸点升高,同系物闪点升高; 3、比重增大,同系物闪点升高; 4、蒸气压降低,同系物闪点升高;蒸气压在一定条件下,液体和其蒸气处于平衡状态时,蒸气所具有的压力,称为饱和蒸气压(蒸气压)。 5、同系物中,正构体的闪点大于相应的异构体的闪点。 二、同类液体闪点变化规律 (1)同系物间点随分子量增加、沸点升高、比重增大或蒸气压降低而升高; (2)同系物中,正构体的闪点大于相应的异构体的闪 三、混合液体闪点(一)可燃液体与可燃液体混合后的闪点一般低于各组分闪点的算术平均值,并接近于含量大的组分的闪点。 (二)可燃液体与不可燃液体混合后的闪点闪点随不可燃液体含量的增加而升高,当不可燃液体含量超过一定值后,混合液体不再发生闪燃。 闪点的实用意义 (1)用于评定可燃液体火灾危性的大小; (2)作为可燃液体的分类、分级标准;易燃液体一级闪点28二级闪点在2845可燃液体闪点45甲类危险可燃液体闪点28乙类危险可燃液体闪点为2860丙类危险可燃液体闪点60 (3)据此确定安全生产措施; (4)成为选择灭火剂供给强度的依据.有机化合物同系物的液体自燃点的变化规律几乎与闪点的变化规律相反,这是因为闪点的大小主要受分子间力的大小影响(蒸气压主要由液体的性质(液体分子间的作用力)和温度决定),而自燃点主要取决于活化能的大小。 3、点燃(强制着火)即可燃物质可燃物局部受火花、炽热体等高温热源的强烈加热而着火,在源移去后仍能保持继续燃烧的现象。 简言之火焰的局部引发及其相继的传播。 着火可燃体系因某种原因引起自动升温,反应自动加速,最后出现火焰的过程。 .物质被点燃后,先是局部地区被强烈加热,首先达到引燃温度,产生火焰,该局部燃烧产生的热量,足以把邻近部分加热到燃烧所必须的温度,火焰就蔓延开来。 .可燃物质发生着火的最低温度称为着火点或燃点例如木材的着火点为296,纸张为130等.自燃与点燃的差别.自燃时可燃物由于受到外界热源间接加热或自身放热,受热比较均匀,发生燃烧时可燃物整体温度较高,燃烧几乎是在整个可燃物或相当大的范围内同时发生的。 .而在点燃时,一般来说可燃物整体温度并不高,只有在与高温点火源直接接触的局部地区温度很快升得很高而引起燃烧,开始时燃烧只在热边界发生,然后依据火焰传播特性向可燃物的其它部分传播。 .可燃液体的闪点与燃点的区别是,在燃点时燃烧的不仅是蒸气,而且是液体(即液体已达到燃烧温度,可提供保持稳定燃烧的蒸气)。 另外,在闪点时移去火源后闪燃即熄灭,而在燃点时则能继续燃烧。 .通常可燃液体的燃点比闪点高530,闪点在100以上的可燃液体,燃点比闪点高出30甚至更高一些。 易燃液体的燃点约高于闪点15,而且闪点愈低,两者的差别愈小。 例如,苯、二硫化碳、丙酮的闪点都低于0,其燃点和闪点仅相差l.燃点对于评价可燃固体和闪点比较高的可燃液体具有实际意义。 固体阴燃阴燃定义某些物质在堆积或空气不足的条件下生的只冒烟而无火焰的燃烧现象。 在规定的试验条件下,可燃固体发生的持续、有烟、无焰的燃烧现象。 (材料燃烧性能实验定义)例如纸张、锯末、纤维织物、纤维素板、胶乳橡胶以及某些多孔热固性塑料等。 阴燃的特点与有焰燃烧的区别是没有火焰,与无焰燃烧的区别是分解产生可燃气发生阴燃的原因是热解产生可燃气的速度小于燃烧速度。 一、阴燃发生的条件(一)内在原因一些材料受热分解后能产生刚性结构的多孔炭,从而具备多孔蓄热和大面积吸附氧气。 (二)外在原因具有一个供热强度适宜的热源供热强度过小,固体无法着火供热强度过大,固体发生有焰燃烧 1、自燃热源(堆垛) 2、先阴燃热源(香烟阴燃地毯) 3、有焰燃烧火焰熄灭后的阴燃(“死灰复燃”) 三、阴燃发生的影响因素(自学) 四、阴燃向有焰燃烧的转变(一)阴燃从材料堆垛内部传播到外部时转变为有焰燃烧(二)加热温度提高,阴燃转变为有焰燃烧(三)密闭空间内材料的阴燃转变为有焰燃烧第二章燃烧基本原里2.9燃烧产物 一、燃烧产物的基本概念燃烧产物由于燃烧而生成的气体、液体和固体物质。 1、完全燃烧产物(Products ofComplete Combustion)不能再继续燃烧的产物。 2、不完全燃烧产物(Products ofInplete Combustion)能继续燃烧的产物。 3、分裂产物(Dissociation Products)受燃烧高温作用,产物分子可逆地分解为其他分子、原子(团、或离子)。 4、烟(Smoke)由燃烧或热解作用所产生的悬浮于大气中可见的固体和(或)液体微粒。 炭粒子生成的影响因素a.氧气供给情况:氧气供给充分,炭粒子生成少,或不生成炭粒子。 氧气供给不充分,炭粒子生成多。 b.可燃物分子中碳氢比值可燃物分子中碳氢比值不同,生炭能力不同,碳氢比值大的生炭能力强。 c.可燃物分子结构环状结构的芳香族化合物生炭能力比直链的脂肪族化合物高。 2.9燃烧产物 二、燃烧产物的毒害作用(二)毒性、刺激性及腐蚀作用(三)高温气体的热损伤作用干燥空气环境下人体忍受高温试验 三、燃烧产物(烟气)的危害性(一)烟气的毒害性(二)烟气的减光性(三)烟气的爆炸性原因烟气中存在的不完全燃烧产物,如CO、H、H2S、HCl、NH 3、苯等。 结果二次爆炸以及室内火灾中轰燃现象的产生。 (四)烟气的恐怖性2.10燃烧特性 一、燃烧速度物质的燃烧速度在本质上是由可燃物和氧发生化学反应的能力决定。 可燃物和氧反应的能力越强,燃烧速度越快。 1气体燃烧速度相对固体,液体,气体燃烧速度较快。 气体分子的组成、结构有关,也和燃烧放热的多少有关。 组成和结构比较简单的气体,含有不饱和键的乙烯、乙炔的燃烧速度都是比较快的。 氢气的组成和结构最简单,放热量也较多,它的燃烧速度最快。 气体的燃烧速度还和它的燃烧方式有关,混合燃烧的速度要比扩散燃烧的速度快得多。 1气体燃烧速度火焰锋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区之间形成了明显的分界线,我们称这层薄薄的化学反应发光区为火焰锋。 .火焰传播速度是指火焰锋相对于静止的未燃气体的运动速度,即火焰锋的移动速度.气体的燃烧速度通常以火焰传播速度来衡量.管子直径对火焰传播速度有明显的影响。 一般情况下,火焰传播速度随着管子直径的增加而增加。 当管子直径达到某个极限直径时,速度就不再增加。 当管子直径减小时,火焰传播速度随之相应减小,当管子直径小到某个尺寸时,火焰就不能传播,燃烧就停止了。 .消焰径火焰不能在预混气中传播的管道的最大直径。 .气体的初温、压力和流动状态等对燃烧速度也有很大形响。 2、液体的燃烧速度(一)燃烧线速度V单位时间内烧掉的液层厚度。 (二)重量燃烧速度G单位时间内、单位面积上烧掉的液体重量。 (三)液体重量燃烧速度与线速度关热容(Heat Capacity)在没有相变化和化学变化的条件下,一定量物质温度每升高一度所需要的热量。 影响液体燃烧速度的因素对液体燃烧速度产生影响的因素有(一)液面接受热量Q 1、直径D对液面接受热量Q的影.直径小于0.03m时,导热项占主导地位,燃烧速度随直径增加而减小;.直径大于1.0m时,导热项趋于零,辐射项占主导地位,燃烧速度为常数,不受直径变化的影响,.直径介于0.031.0m的范围时,导热、对流和辐射共同作用随着直径的增加,燃烧速度在0.10m处达到最小值,之后燃烧度随直径增加逐渐上升到恒定值。 2、容器中可燃液体高度对Q&的影增大热传导、热对流、热辐射作用都会降低 3、风的存在对的影响火焰辐射强度和倾斜度两个因素共同作用风速超过某一程度,几乎所有液体的燃烧速度都趋于定值对轻油风速增大,燃烧速度加快对重油影响不大(二)有机同系物液体密度 1、 2、实验 3、结论液体的密度可以反映液体的挥发性,密度越小,燃烧速度越快。 (三)热容的影响-液体含水量 2、实验 3、结论含水量增加,使热容增大,燃烧速度下降。 (四)初温的影响 2、结论初温升高,燃烧速度加快。 3、固体物质的燃烧速度.如木材的燃烧速度常用质量燃烧速度和线燃烧速度表示。 .前者指在单位质量木材在单位时间内燃烧所消耗的质量,它适合于可以对试样进行整体称重的场合。 .后者指的是单位时间木材表面的炭化厚度.在某些文献中,常把木材的燃烧速度引述0.6mm/min左右。 三固体着火和燃烧的影响因素(一)外界火源或外加热源点火源必须处于可燃挥发份的气流之内才能使固体引燃。 加热速率越大,固体越容易被引燃。 (二)固体材料的性质熔点、热分解温度、气化热、燃烧热(三)固体材料的形状尺寸及表面位置比表面积大,增大与氧气接触机会,容易点燃;薄物体表面导热能力强,比厚物体容易着火燃烧。 相同材料、相同外界条件,位置不同,燃烧速度不同。 (四)外加环境因素 4、环境温度 二、燃烧热和热值(一)基本概念 3、标准燃烧热(Standard Heatof Combustion)101325Pa和指定温度(一般为25,即298K)下,1mol某物质被完全氧化时(完全燃烧)的恒压反应热,称为该(二)燃烧热的计算 1、热值(Calorific Value)单位质量或单位体积的可燃物完全燃烧所放出的热量;用Q表示。 燃烧热的另一种表现形式。 2、高热值(High CalorificValue)可燃物中水和氢燃烧生成的水以液态存在时的热值;用QH示。 3、低热值(Low CalorificValue)可燃物中的水和氢燃烧生成的水以气态存在时的热值;用QL表示。 4、燃烧热的计算式(复杂结构的可燃物)门捷列夫经验公式2.10燃烧特性 三、燃烧温度燃烧温度是指可燃物质燃烧所产生的热量将燃烧产物加热到的最高温度。 某一等压、绝热燃烧系统,反应放出的全部热量完全用于提高燃烧产物的温度,这个温度就叫绝热燃烧温度Tm。 Tm可以进行理论上的计算,一般以298K为起点。 Tm是与燃料/氧化剂的配比有关的。 当初始混合物按化学当量比混合时,绝热火焰温度最高,在富燃料或贫燃料时,由于稀释作用,都会使Tm降低。 实际上,可燃物质燃烧时所放出的热量,一部分被火焰辐射散失,而大部分则消耗在加热燃烧产物上。 因为可燃物质燃烧所产生的热量是在燃烧火焰区域内析出的,所以一般情况下,火焰温度就是燃烧温度。 显然,燃烧热及燃烧生成的产物是决定火焰温度的主要因素。 第三章爆炸及其破坏作用第一节爆炸的分类.爆炸物质从一种状态迅速地转变为另一种状态(或者物质性质和成分发生根本变化)时,在瞬间放出大量的能量,同时产生声响的现象。 .广义的说爆炸是物质在瞬间以机械功的形式释放大量气体和能量的现象。 .爆炸体系和它周围的介质之间发生急剧的压力突变是爆炸的最重要特征。 .爆炸现象的过程.第一阶段物质的某种形式能量以一定方式(定容、绝热)在有限体积内突然释放或急剧转化,在极短的时间内转变为产物的强压缩能,造成高温高压;.第二阶段物质由强压缩能状态,急剧绝热膨胀对外做功,引起邻近被作用介质的变形、移动或破坏。 这两个过程并非是截然独立的。 .爆炸现象一般具有如下特征. (1)爆炸过程进行得很快;. (2)爆炸点附近瞬间压力急剧上升,多数爆炸伴有温度升高;. (3)发出或大或小的响声;. (4)周围介质发生震动或邻近物质遭到破坏。 第一节爆炸的分类.(一)按照爆炸性质(能量)分类.1.物理爆炸指由物理因素(如温度、体积、压力)变化而引起的爆炸现象。 .特点密闭或者半封闭的条件下。 .蒸汽锅炉爆炸、压力容器及气瓶的爆炸、高压电流通过细金属丝所引起的爆炸。 .物理爆炸条件.构成爆炸的体系内存在高压气体或液体,或在瞬间生成高温高压气体,爆炸体系和其周围的介质之间存在着压力的突跃。 2、化学爆炸物质以极快的反应速度发生放热化学反应,产生的高温高压气体而引起的爆炸.另一种说法化学爆炸是物质由一种化学结构迅速转变为另一种化学结构,在瞬间释放出大量能量并对外做功的现象。 比如炸药的爆炸,可燃气体、蒸气或者粉尘与空气混合物的爆炸等。 2.1化学爆炸的特征.反应过程放热、过程速度极快并能自动传播、过程生成大量气体产物。 从爆炸反应特征看,化学反应成为爆炸反应必须同时具备反应过程放热性、反应程高速度和反应过程产生大量气体产物等三个条件.化学爆炸本质与燃烧一样,都是氧化反应。 区别在于燃烧是稳定和连续的,而爆炸是在瞬间完成的。 2.2.1反应过程放热性.化学爆炸本身是能量急骤转化的过程,将化学能量转变为热能,热能再转化为对周围介质所做的机械功。 没有足够的热量,就失去了能源,爆炸也不可能发生。 即吸热反应或放热量不足的反应,不会引起爆炸。 2.2.2反应过程高速度.所以在反应完成的瞬间,气体
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