防火防爆理论与技术第5章.ppt

第五章可燃液体燃烧与爆炸 主要内容第一节液体燃料的燃烧特性和种类第二节液体燃料的蒸发第三节闪燃与爆炸温度极限第四节液体燃料的火灾蔓延第五节油罐火灾 第一节液体的燃烧特性和种类 燃烧特性属于气相燃烧燃烧种类液面燃烧灯芯燃烧蒸发燃烧雾化燃烧 第二节液体燃料蒸发 液体蒸发概述汽化 由液态变为气态的过程蒸发 低于沸点 在液体表面进行的汽化沸腾 沸点时 在液体表面和内部同时进行的汽化蒸发 液体表面分子运动的宏观表现汽化过程 扩散过程 凝结过程 气液动态平衡 逸出的分子数 返回的分子数饱和蒸气 液相和气相平衡时为饱和状态 此时的蒸气为饱和蒸气 饱和蒸气产生的压力为饱和蒸气压 第二节液体燃料蒸发 蒸发的动力学基础液体表面层的分子由于热运动克服了相邻分子对它的引力而离开液面 即分子热运动的速度必须大到一定程度m表示分子的质量 ux表示垂直于液面的x轴上分子运动的速度分量 表示液体分子逸出表面层所做的功 则液体蒸发必须的条件为 假定真空条件下液体自由蒸发的速度 单位时间单位面积上蒸发出的液体的质量 为 假定液体表面每平方厘米气相层有C0个蒸气分子 则单位时间内在单位面积液面上所发生的蒸气分子撞击次数Z为 假定每 次撞击有一次被吸回液面 则在单位时间内每平方厘米表面上被吸回液面的分子数为 当蒸发继续进行 直到平衡状态 即蒸发出去的分子数等于被吸回的分子数 此时蒸气达到饱和状态 饱和状态下的蒸气浓度为饱和蒸气浓度Cs 压力为ps 由前面n0的计算公式 可得 即由饱和蒸气浓度和蒸发潜热可以计算撞合系数 则单位时间内液体表面层每平方厘米表面内蒸发出去的分子数n 由前面的1 计算公式 可得 换算成单位时间内单位面积上蒸发出去的液体质量 即蒸发速度 此即为纯液体蒸发公式 可以看出蒸发速度与液体温度 密度 饱和蒸气压成正比 和液体摩尔数 蒸发潜热 气相中的分压成反比 当液体温度一定时 式中 R T 及li均为常数 故上式可以写成 一定温度下饱和蒸气压不变 则 在一定温度下 液体蒸发速度取决于饱和蒸气压和液面上该液体蒸气压之差 第二节液体燃料蒸发 静蒸发液体在容器中处于静止状态 液面空气不流动时的蒸发 液体在容器中储存时的蒸发 密封条件下 蒸发速度 第二节液体燃料蒸发 静蒸发蒸发与外界压力成反比与表面积成正比蒸发损耗小呼吸 第二节液体燃料蒸发 动蒸发液体在流动的气流中分散为细小颗粒的蒸发 大呼吸动蒸发的速度远超过静蒸发 第二节液体燃料蒸发 动蒸发的影响因素沸点和饱和蒸气压 扩散系数 越大 蒸发速度越快蒸发潜热 越大 蒸发速度越慢黏度 越大 蒸发速度越慢表面张力 越大 蒸发速度越慢空气温度 越高 蒸发速度越快蒸发表面 越大 蒸发速度越快 沸点及饱和蒸气压 沸点越低 饱和蒸气压越高 蒸发性越好 克劳修斯 克拉佩龙方程 已知蒸发潜热 蒸气看作理想气体 由于V1远远小于V2 则上述方程积分后 安顿方程 蒸气压计算公式 a b c为常数 可以查手册或用三个已知的蒸气压计算 蒸发潜热 单位质量液体变成蒸气所需要的热量 单位KJ Kg 越大 蒸发越慢 1mol液体的蒸发潜热与该液体的沸点成正比 第三节闪燃与爆炸温度极限 同类液体闪点变化规律随分子量增加而升高 随沸点升高而升高 随比重增大而升高 随蒸气压降低而升高 正构体比异构体闪点高 第三节闪燃与爆炸温度极限 混合液体闪点完全互溶的可燃性液体闪点 低于算术平均值 接近于含量大的组分的闪点 第三节闪燃与爆炸温度极限 混合液体闪点可燃性液体和不燃性液体混合后的闪点 其闪点随着不燃性液体含量的增加而升高 当不燃性液体含量达到一定值时 混合液体不再发生闪燃 醇水溶液的闪点 第三节闪燃与爆炸温度极限 爆炸温度极限饱和蒸气浓度与温度为一一对应关系 已知液体温度可以求得它表面的蒸气浓度pH为混合物的压力 Pa 大气压力101325Pa 第三节闪燃与爆炸温度极限 爆炸温度极限例1 有一个储存苯的罐温度为10 请确定是否有爆炸危险 如有在什么温度下存储较安全 例2 已知甲苯的爆炸浓度极限为1 27 7 75 大气压力为101325Pa 试求其爆炸温度极限 几种常见可燃液体的饱和蒸气压力 可燃气体与蒸气在20 及101325Pa下的爆炸极限 第三节闪燃与爆炸温度极限 可燃液体闪点的直接计算利用液体分子中的碳原子数求闪点利用波道查公式 碳原子数 可燃液体沸点 第三节闪燃与爆炸温度极限 可燃液体闪点的间接计算利用爆炸浓度极限求闪点多尔恩顿公式布里诺夫公式 氧原子数 仪器常数 扩散系数 氧摩尔数 第三节闪燃与爆炸温度极限 爆炸温度极限的影响因素可燃性液体的性质 压力 水分或其他物质含量 火源强度与点火时间 第四节可燃液体火灾蔓延 油池火盛装于圆柱形立式容器中的液体燃烧用液面下降速度表示燃烧速度 第四节可燃液体火灾蔓延 油池火焰向液体内传热主要有 容器器壁向液体的热传导 液面上高温气体与液面的热对流 火焰和高温气体向液体的热辐射 三个热量的总和应该等于液体蒸发和升温所需热量 即 则液面的下降速度为 第四节可燃液体火灾蔓延 液面火如果在大面积的水面上有一层较薄的浮油 这层浮油燃烧时的火就称为液面火 液面火有一个不断扩大的过程 一旦着火 会很快在整个油面上形成火焰 而油池火主要集中于有限的范围内 第四节可燃液体火灾蔓延 含油固面火油泄漏到地面 地面就成了含有可燃性液体的固面 如果着火燃烧就形成了含油固面火 粒径 初温 倾角 砂层导热系数对蔓延速度影响 第五节油罐火灾燃烧 液体的燃烧速度可燃液体一旦着火并完成液面上的火焰传播之后 就进入了稳定燃烧阶段 可燃液体的燃烧速度取决于液体的蒸发速度 直线燃烧速度单位时间内燃烧掉的液层厚度 质量燃烧速度单位时间内单位面积上燃烧掉的液体质量 第五节油罐火灾燃烧 液体燃烧速度的影响因素液体初温的影响 容器直径的影响 第五节油罐火灾燃烧 液体燃烧速度的影响因素容器中液面高度的影响液体中含水量的影响风的影响 第五节油罐火灾燃烧 油罐燃烧的火焰特征火焰的燃烧状态火焰的倾斜度火焰的高度火焰的温度火焰的辐射 第五节油罐火灾燃烧 单组分液体燃烧时热量在液层内的传播特点单组分液体和沸程较窄的混合液体 会形成稳定燃烧 且燃烧速度基本不变 液面温度接近