南京工业大学燃烧与爆炸理论第一章绪论

1、 主要内容主要内容 第一章第一章 绪论绪论 燃烧燃烧 爆炸爆炸 第二章第二章 燃烧及其灾害燃烧及其灾害 燃烧条件燃烧条件 燃烧过程及形式燃烧过程及形式 燃烧的种类燃烧的种类 燃烧机理燃烧机理 燃烧极限及计算燃烧极限及计算 火灾火灾 主要内容主要内容 第三章第三章 物质的燃烧物质的燃烧 气体的燃烧气体的燃烧 液体的燃烧液体的燃烧 固体的燃烧固体的燃烧 第四章第四章 预混气体的着火理论预混气体的着火理论 谢苗诺夫热自燃理论谢苗诺夫热自燃理论 链锁自燃理论链锁自燃理论 主要内容主要内容 第五章第五章 爆炸及其灾害爆炸及其灾害 爆燃及爆轰爆燃及爆轰 蒸气云爆炸蒸气云爆炸 沸腾液体扩散蒸气爆炸沸腾液体扩

2、散蒸气爆炸 喷雾爆炸喷雾爆炸 粉尘爆炸粉尘爆炸 爆炸温度、压力和强度爆炸温度、压力和强度 主要内容主要内容 第六章第六章 火灾爆炸的预防及控制火灾爆炸的预防及控制 着火源的控制着火源的控制 静电及其控制静电及其控制 惰化惰化 可燃性图表及其应用可燃性图表及其应用 通风通风 火灾和爆炸蔓延的控制火灾和爆炸蔓延的控制 爆炸的防护爆炸的防护 第一章第一章 绪论绪论 第一节第一节 燃烧燃烧 一、人类对燃烧的认识过程一、人类对燃烧的认识过程 燃烧俗称火燃烧俗称火，早在远古时代，人们就开，早在远古时代，人们就开 始用火了。始用火了。 人类真正认识火的本质，科学地解释这人类真正认识火的本质，科学地解释这 一

3、现象，则是从一现象，则是从氧氧的发现开始的，至今的发现开始的，至今 只有两百多年的历史。只有两百多年的历史。 火的传说火的传说 我国的五行说：我国的五行说：“金、木、水、金、木、水、火火、土、土”； 古希腊的四元说：古希腊的四元说：“水、土、水、土、火火、气、气”； 古印度的四大说：古印度的四大说：“地、水、地、水、火火、风、风”等。等。 在古人看来，在古人看来，火是万物之源，火能化育万火是万物之源，火能化育万 物物。 火的应用火的应用 人类在懂得用火之前，其生活与动物基人类在懂得用火之前，其生活与动物基 本一样，本一样，“食草木之食，鸟兽之肉，饮食草木之食，鸟兽之肉，饮 其血，茹其毛其血，茹

4、其毛”。 因此，健康状况差，寿命短，生殖能力因此，健康状况差，寿命短，生殖能力 低下，人在地球上的数量极少。低下，人在地球上的数量极少。 火的应用火的应用 科学家研究发现，在遥远的旧石器时代科学家研究发现，在遥远的旧石器时代, , 人数增加一倍需要人数增加一倍需要三万年三万年，经过长久的，经过长久的 繁衍，直到一万年前，全世界人口还不繁衍，直到一万年前，全世界人口还不 到到500500万万。 火的应用火的应用 学会用火，摆脱了蛮荒时期的生活方式，学会用火，摆脱了蛮荒时期的生活方式， 使人吃上有滋有味的熟食；使人吃上有滋有味的熟食； 生活条件大大改善，人的智力和体质也发生活条件大大改善，人的智力

5、和体质也发 生了变化，繁衍后代的能力逐渐提高。生了变化，繁衍后代的能力逐渐提高。 到了新石器时期，人口增长一倍的时间缩到了新石器时期，人口增长一倍的时间缩 短为短为150150年年，到了，到了18301830年，世界人口已达年，世界人口已达 到到1010亿。亿。 火的应用火的应用 火的使用，促进了人类自身的发展，还火的使用，促进了人类自身的发展，还 表现在以下两个方面：表现在以下两个方面： (1) (1) 走进洞穴，实现了定居走进洞穴，实现了定居 (2) (2) 扩大了人类的生活空间扩大了人类的生活空间 (1) (1) 走进洞穴，实现了定居走进洞穴，实现了定居 在火被利用之前，古人类不是洞居的

6、。在火被利用之前，古人类不是洞居的。 发现火能够发现火能够驱赶寒冷和潮湿驱赶寒冷和潮湿，并且为使火，并且为使火 种易于保存，才开始居住在山洞里。种易于保存，才开始居住在山洞里。 由不固定的野外居住变为相对稳定的洞居，由不固定的野外居住变为相对稳定的洞居， 这是火给人类生活带来的一大变化。这是火给人类生活带来的一大变化。 (2) (2) 扩大了人类的生活空间扩大了人类的生活空间 因为发现因为发现火能取暖火能取暖，人类便由有限，人类便由有限 的居住地扩展到了全球各地，在寒的居住地扩展到了全球各地，在寒 冷的地区也能生活。冷的地区也能生活。 火的应用火的应用 到了近代，随着科学技术的发展和生产到了近

7、代，随着科学技术的发展和生产 力水平的不断提高，火在工业技术中的力水平的不断提高，火在工业技术中的 应用日益广泛，例如应用日益广泛，例如制陶、冶金制陶、冶金等。等。 使得人们迫切地想要弄清火的本质，于使得人们迫切地想要弄清火的本质，于 是产生了种种对燃烧现象的解释。是产生了种种对燃烧现象的解释。 燃素说燃素说 燃素说认为，火是由无数细小的微粒构成燃素说认为，火是由无数细小的微粒构成 的物质实体，这种火的微粒就是燃素。的物质实体，这种火的微粒就是燃素。 所有的可燃物质都含有燃素，并在燃烧时所有的可燃物质都含有燃素，并在燃烧时 释放出来，变成灰烬；不含燃素的物质不释放出来，变成灰烬；不含燃素的物质

8、不 能燃烧；物质燃烧之所以需要空气，是因能燃烧；物质燃烧之所以需要空气，是因 为空气能够吸收燃素。为空气能够吸收燃素。 燃素说燃素说 燃素说曾解释过许多化学现象，并对科燃素说曾解释过许多化学现象，并对科 学的发展起过一定的积极作用。学的发展起过一定的积极作用。 直到直到1818世纪下半叶，世纪下半叶，氧氧被发现后，燃烧被发现后，燃烧 的秘密才终于被揭开，从而也宣告了燃的秘密才终于被揭开，从而也宣告了燃 素说的破产。素说的破产。 氧学说氧学说 17741774年，英国化学家普利斯特利在实验年，英国化学家普利斯特利在实验 室发现了氧。室发现了氧。 法国化学家拉瓦锡进行了大量的实验，法国化学家拉瓦锡

9、进行了大量的实验， 通过对实验结果的归纳和分析，终于在通过对实验结果的归纳和分析，终于在 人类历史上第一次提出了人类历史上第一次提出了科学的燃烧学科学的燃烧学 说说燃烧的氧学说燃烧的氧学说，并于，并于17771777年公布年公布 于世。于世。 氧学说氧学说 中心思想是：燃烧是可燃物与氧的化合中心思想是：燃烧是可燃物与氧的化合 反应，同时放出光和热。反应，同时放出光和热。 现代化学表明，燃烧是可燃物与氧化剂现代化学表明，燃烧是可燃物与氧化剂 作用发生的放热反应，通常拌有作用发生的放热反应，通常拌有火焰火焰、 发光发光和和( (或或) )发烟发烟现象。现象。 二、燃烧与人类文明的关系二、燃烧与人类

10、文明的关系 利用了火，人类才吃上了熟食，改变了茹利用了火，人类才吃上了熟食，改变了茹 毛饮血的动物般的生活，使人的大脑逐渐毛饮血的动物般的生活，使人的大脑逐渐 发达。发达。 火的利用，极大地推动了科学技术的发展。火的利用，极大地推动了科学技术的发展。 火的利用火的利用 火被用来酿造、制陶；火被用来酿造、制陶； 火又被用于冶炼；火又被用于冶炼； 燃烧提供动力的蒸汽机的发明和广泛使用，燃烧提供动力的蒸汽机的发明和广泛使用， 促进了近代工业和资本主义的发展。促进了近代工业和资本主义的发展。 现代人们的衣食住行，工农业生产的发展，现代人们的衣食住行，工农业生产的发展， 都离不开火。都离不开火。 二、燃

11、烧与人类文明的关系二、燃烧与人类文明的关系 总之，人类文明是伴随着火的应用而发总之，人类文明是伴随着火的应用而发 展的。展的。 没有火的利用，就没有今天的物质文明没有火的利用，就没有今天的物质文明 和精神文明。和精神文明。 一部人类文明进步史，就是一部人类用一部人类文明进步史，就是一部人类用 火史。火史。 火的灾难火的灾难 火虽然给人类带来了现代文明，但燃烧火虽然给人类带来了现代文明，但燃烧 一旦失去控制，又会给人类带来灾难。一旦失去控制，又会给人类带来灾难。 这种失去控制的燃烧所造成的灾害叫做这种失去控制的燃烧所造成的灾害叫做 火灾火灾。 火灾火灾 社会越发展，物质越丰富，火灾发生的社会越发

12、展，物质越丰富，火灾发生的 频率和造成的损失就越大。频率和造成的损失就越大。 20052005年我国共发生火灾年我国共发生火灾235941235941起起，死亡，死亡 24962496人人，受伤，受伤25062506人人，直接财产损失，直接财产损失 13.613.6亿元亿元（不含森林、草原、矿井地下（不含森林、草原、矿井地下 部分火灾）。部分火灾）。 火灾火灾 其中重特大火灾其中重特大火灾283283起起，死亡，死亡501501人人，受，受 伤伤282282人人，直接财产损失，直接财产损失18656.818656.8万元万元； 商场市场、宾馆饭店、学校医院等人员商场市场、宾馆饭店、学校医院等人

13、员 密集场所共发生火灾密集场所共发生火灾91359135起起，死亡，死亡302302人人， 受伤受伤483483人人，直接财产损失，直接财产损失12848.812848.8万元万元； 火灾火灾 个体私营企业共发生火灾个体私营企业共发生火灾2118821188起起，死亡，死亡 344344人人，受伤，受伤684684人人，直接财产损失，直接财产损失 31032.531032.5万元万元，发生的火灾占企业火灾总，发生的火灾占企业火灾总 数的数的四分之三四分之三以上。以上。 在公安消防部门调查的在公安消防部门调查的143232143232起起火灾中，火灾中， 除原因不明的外，绝大部分火灾是人为除原因

14、不明的外，绝大部分火灾是人为 因素引起的。因素引起的。 三、燃烧概述三、燃烧概述 燃烧是可燃物质与助燃物质（氧或其他燃烧是可燃物质与助燃物质（氧或其他 助燃物质）发生的一种助燃物质）发生的一种发光发热的氧化发光发热的氧化 反应反应。 在化学反应中，失掉电子的物质被氧化，在化学反应中，失掉电子的物质被氧化， 获得电子的物质被还原。获得电子的物质被还原。 所以，氧化反应并不限于同氧的反应。所以，氧化反应并不限于同氧的反应。 三、燃烧概述三、燃烧概述 氢在氯中燃烧生成氯化氢。氢原子失掉氢在氯中燃烧生成氯化氢。氢原子失掉 一个电子被氧化，氯原子获得一个电子一个电子被氧化，氯原子获得一个电子 被还原。被

15、还原。 金属钠在氯气中燃烧，炽热的铁在氯气金属钠在氯气中燃烧，炽热的铁在氯气 中燃烧，都是激烈的氧化反应，并伴有中燃烧，都是激烈的氧化反应，并伴有 光和热的发生。光和热的发生。 三、燃烧概述三、燃烧概述 金属和酸反应生成盐也是氧化反应，但没金属和酸反应生成盐也是氧化反应，但没 有同时发光发热，所以不能称作燃烧。有同时发光发热，所以不能称作燃烧。 灯泡中的灯丝通电后同时发光发热，但并灯泡中的灯丝通电后同时发光发热，但并 非氧化反应，所以也不能称作燃烧。非氧化反应，所以也不能称作燃烧。 只有只有同时发光发热的氧化反应同时发光发热的氧化反应才被界定为才被界定为 燃烧。燃烧。 第二节第二节 爆炸爆炸

16、一、爆炸概述一、爆炸概述 爆炸是物质发生急剧的物理、化学变化，爆炸是物质发生急剧的物理、化学变化， 在在瞬间瞬间释放出大量能量并伴有巨大声响释放出大量能量并伴有巨大声响 的过程。的过程。 一、爆炸概述一、爆炸概述 能量的快速释放：能量的快速释放：冲击波冲击波 大量能量在极短的时间内，在有限体积大量能量在极短的时间内，在有限体积 内突然释放并聚积：内突然释放并聚积：高温、高压高温、高压 爆炸介质在压力作用下，表现出不寻常爆炸介质在压力作用下，表现出不寻常 的运动或机械破坏效应：的运动或机械破坏效应：碎片、声响碎片、声响 一、爆炸概述一、爆炸概述 爆炸常伴随发热、发光、高压、真空、电爆炸常伴随发热

17、、发光、高压、真空、电 离等现象，并且具有很大的破坏作用。离等现象，并且具有很大的破坏作用。 爆炸的破坏作用与爆炸物质的数量和性质、爆炸的破坏作用与爆炸物质的数量和性质、 爆炸时的条件以及爆炸位置等因素有关。爆炸时的条件以及爆炸位置等因素有关。 爆炸的威力爆炸的威力 爆炸力的冲击波最初使气压上升，随后爆炸力的冲击波最初使气压上升，随后 气压下降使空气振动产生局部真空，呈气压下降使空气振动产生局部真空，呈 现出所谓的现出所谓的吸收吸收作用。作用。 由于爆炸的冲击波呈升降交替的波状气由于爆炸的冲击波呈升降交替的波状气 压向四周扩散，从而造成附近建筑物的压向四周扩散，从而造成附近建筑物的 震荡破坏。

18、震荡破坏。 爆炸的威力爆炸的威力 化工装置、机械设备、容器等爆炸后，化工装置、机械设备、容器等爆炸后， 变成碎片飞散出去会在相当大的范同内变成碎片飞散出去会在相当大的范同内 造成危害。造成危害。 化工生产中属于爆炸碎片造成的伤亡占化工生产中属于爆炸碎片造成的伤亡占 很大比例。爆炸碎片的飞散距离一般可很大比例。爆炸碎片的飞散距离一般可 达到达到100100500m500m。 爆炸的威力爆炸的威力 爆炸气体扩散通常在爆炸的爆炸气体扩散通常在爆炸的瞬间瞬间完成，完成， 对一般可燃物质不致造成火灾，而且爆对一般可燃物质不致造成火灾，而且爆 炸冲击波有时能起灭火作用。炸冲击波有时能起灭火作用。 但是爆炸

19、的余热或余火，会点燃从破损但是爆炸的余热或余火，会点燃从破损 设备中不断流出的可燃液体蒸气而造成设备中不断流出的可燃液体蒸气而造成 火灾。火灾。 二、燃烧与爆炸的区别二、燃烧与爆炸的区别 爆炸属于一种特殊的燃烧形式。爆炸属于一种特殊的燃烧形式。 火灾和爆炸之间的主要区别是火灾和爆炸之间的主要区别是能量释放能量释放 的速度的速度。 火灾中能量释放很慢，而爆炸释放能量火灾中能量释放很慢，而爆炸释放能量 很快，通常是微秒级的。火灾也可能由很快，通常是微秒级的。火灾也可能由 爆炸引起，爆炸也可能由火灾引起。爆炸引起，爆炸也可能由火灾引起。 二、燃烧与爆炸的区别（举例）二、燃烧与爆炸的区别（举例） 轮胎

20、中的压缩空气含有一定的能量，如果轮胎中的压缩空气含有一定的能量，如果 能量通过喷嘴缓慢释放，轮胎就无害地缩能量通过喷嘴缓慢释放，轮胎就无害地缩 小；小； 如果轮胎突然破裂，压缩轮胎内的所有能如果轮胎突然破裂，压缩轮胎内的所有能 量迅速释放，就会导致爆炸。量迅速释放，就会导致爆炸。 三、爆炸的分类三、爆炸的分类 物理爆炸物理爆炸 化学爆炸化学爆炸 核爆炸核爆炸 物理爆炸物理爆炸 由物理变化所致，其特征是爆炸前后系由物理变化所致，其特征是爆炸前后系 统内物质的化学组成及化学性质均不发统内物质的化学组成及化学性质均不发 生变化。生变化。 主要是指压缩气体、液化气体和过热液主要是指压缩气体、液化气体和

21、过热液 体在压力容器内，由于某种原因使容器体在压力容器内，由于某种原因使容器 承受不住压力而破裂，内部物质迅速膨承受不住压力而破裂，内部物质迅速膨 胀并释放大量能量的过程。胀并释放大量能量的过程。 物理爆炸物理爆炸 蒸汽锅炉因水快速气化，压力超过设备蒸汽锅炉因水快速气化，压力超过设备 所能承受的强度而产生的锅炉爆炸；所能承受的强度而产生的锅炉爆炸； 装有压缩气体的钢瓶受热爆炸等。装有压缩气体的钢瓶受热爆炸等。 化学爆炸化学爆炸 由化学变化造成的，其特征是爆炸前后由化学变化造成的，其特征是爆炸前后 物质的化学组成及化学性质都发生了变物质的化学组成及化学性质都发生了变 化。化。 化学爆炸化学爆炸

22、可燃气体和助燃气体的混合物遇明火或可燃气体和助燃气体的混合物遇明火或 火源而引起的（如煤矿瓦斯爆炸）；火源而引起的（如煤矿瓦斯爆炸）； 可燃粉末与空气的混合物遇明火或火源可燃粉末与空气的混合物遇明火或火源 而引起的（如粉尘爆炸）；而引起的（如粉尘爆炸）； 更多的是炸药以及爆炸性物品所引起的更多的是炸药以及爆炸性物品所引起的 爆炸。爆炸。 化学爆炸三要素化学爆炸三要素 反应速度极快反应速度极快 放出大量热量放出大量热量 产生大量气体产生大量气体 只有上述三者都同时具备的化学反应才只有上述三者都同时具备的化学反应才 能发生爆炸。能发生爆炸。 四、基本概念四、基本概念 机械爆炸：机械爆炸：这种爆炸是

23、由装有高压非反应这种爆炸是由装有高压非反应 性气体的容器的突然失效造成的。性气体的容器的突然失效造成的。 爆燃：爆燃：在这种爆炸中，反应在这种爆炸中，反应前沿前沿的移动速的移动速 度低于声音在未反应介质中的传播速度。度低于声音在未反应介质中的传播速度。 四、基本概念四、基本概念 爆轰：爆轰：在这种爆炸中，反应在这种爆炸中，反应前沿前沿的移动速的移动速 度高于声音在未反应介质中的传播速度。度高于声音在未反应介质中的传播速度。 受限爆炸：受限爆炸：这种爆炸发生在容器或建筑物这种爆炸发生在容器或建筑物 中。这种情况很普遍，并且通常导致建筑中。这种情况很普遍，并且通常导致建筑 物中居民受到伤害和巨大的财产损失。物中居民受到伤害和巨大的财产损失。 四、基本概念四、基本概念 无约束爆炸：无约束爆炸：无约束爆炸发生在空旷地无约束爆炸发生在空旷地 区。这种类型的爆炸通常是由可燃性气区。这种类型的爆炸通常是由可燃性气 体泄漏引起的。气体扩散并同空气混合，体泄漏引起的。气体扩散并同空气混合， 直到遇到引燃源。无约束爆炸比受限爆直到遇到引燃源。无约束爆炸比受限爆 炸少，因为爆炸性物质常常被风稀释到炸少，因为爆炸性物质常常被风稀释到 低于低于LFLLFL。这些爆炸都是破坏性的，因为。这些爆炸都是破坏性的，因为 通常会涉及到大量的气体和较大的区域。通常会涉及到大量