防火防爆理论与技术第5章ppt课件

1、第五章第五章 可燃液体熄灭与爆炸可燃液体熄灭与爆炸 主要内容主要内容 第一节第一节 液体燃料的熄灭特性和种类液体燃料的熄灭特性和种类 第二节第二节 液体燃料的蒸发液体燃料的蒸发 第三节第三节 闪燃与爆炸温度极限闪燃与爆炸温度极限 第四节第四节 液体燃料的火灾蔓延液体燃料的火灾蔓延 第五节第五节 油罐火灾油罐火灾第一节第一节 液体的熄灭特性和种类液体的熄灭特性和种类 熄灭特性熄灭特性 属于气相熄灭属于气相熄灭 熄灭种类熄灭种类 液面熄灭液面熄灭 灯芯熄灭灯芯熄灭 蒸发熄灭蒸发熄灭 雾化熄灭雾化熄灭第二节第二节 液体燃料蒸发液体燃料蒸发 液体蒸发概述液体蒸发概述 汽化：由液态变为气态的过程汽化：由

2、液态变为气态的过程 蒸发：低于沸点，在液体外表进展的汽化蒸发：低于沸点，在液体外表进展的汽化 沸腾：沸点时，在液体外表和内部同时进展的沸腾：沸点时，在液体外表和内部同时进展的汽化汽化 蒸发：液体外表分子运动的宏观表现蒸发：液体外表分子运动的宏观表现 汽化过程；汽化过程； 分散过程；分散过程； 凝结过程。凝结过程。 气液动态平衡：逸出的分子数前往的分子数气液动态平衡：逸出的分子数前往的分子数 饱和蒸气：液相和气相平衡时为饱和形状，此饱和蒸气：液相和气相平衡时为饱和形状，此时的蒸气为饱和蒸气，饱和蒸气产生的压力为时的蒸气为饱和蒸气，饱和蒸气产生的压力为饱和蒸气压饱和蒸气压第二节第二节 液体燃料蒸发

3、液体燃料蒸发 蒸发的动力学根底蒸发的动力学根底 液体外表层的分子由于热运动抑制了相邻分子液体外表层的分子由于热运动抑制了相邻分子对它的引力而分开液面。即分子热运动的速度对它的引力而分开液面。即分子热运动的速度必需大到一定程度必需大到一定程度 m m表示分子的质量，表示分子的质量，uxux表示垂直于液面的表示垂直于液面的x x轴上轴上分子运动的速度分量，分子运动的速度分量，表示液体分子逸出外表示液体分子逸出外表层所做的功，那么液体蒸发必需的条件为：表层所做的功，那么液体蒸发必需的条件为：22xmu2xum假定真空条件下液体自在蒸发的速度：假定真空条件下液体自在蒸发的速度：1202 ilRTNRT

4、ne单位时间单位面积上蒸发出的液体的质量单位时间单位面积上蒸发出的液体的质量为为11220122iillRTRTRTRTneeN假定液体外表每平方厘米气相层有假定液体外表每平方厘米气相层有C0C0个蒸气分子，个蒸气分子，那么单位时间内在单位面积液面上所发生的蒸气分那么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子撞击次数Z Z为：为：1202RTZC j假定每假定每次撞击有一次被吸回液面，那么在单位时次撞击有一次被吸回液面，那么在单位时间内每平方厘米外表上被吸回液面的分子数为间内每平方厘米外表上被吸回液面的分子数为12002 C jRTn当蒸发继续进展，直到平衡形状，即蒸发出去的分当蒸发

5、继续进展，直到平衡形状，即蒸发出去的分子数等于被吸回的分子数，此时蒸气到达饱和形状子数等于被吸回的分子数，此时蒸气到达饱和形状，饱和形状下的蒸气浓度为饱和蒸气浓度，饱和形状下的蒸气浓度为饱和蒸气浓度CsCs，压力，压力为为psps：由前面由前面n0n0的计算公式，可得的计算公式，可得 ilRTsNCej1 ilRTsNeC j即由饱和蒸气浓度和蒸发潜热可以计算撞合系数即由饱和蒸气浓度和蒸发潜热可以计算撞合系数12002sC jRTnn那么单位时间内液体外表层每平方厘米外表内蒸发那么单位时间内液体外表层每平方厘米外表内蒸发出去的分子数出去的分子数n n由前面的由前面的1/1/计算公式，可得计算公

6、式，可得120002 ilRTC jRTNnnne12012 ilRTsCNRTneC12012 ilRTspNRTnep换算成单位时间内单位面积上蒸发出去的液体质量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，即蒸发速度 此即为纯液体蒸发公式，可以看出蒸发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。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，式中当液体温度一定时，式中、R R、T T、及及lili均为常数，故上式可以写成：均为常数，故上式可以写成：

7、12012ilRTspRTep00001sssppppp一定温度下饱和蒸气压不变，那么一定温度下饱和蒸气压不变，那么0sA pp在一定温度下，液体蒸发速度取决于饱和蒸气压和在一定温度下，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。液面上该液体蒸气压之差。第二节第二节 液体燃料蒸发液体燃料蒸发 静蒸发静蒸发 液体在容器中处于静止形状，液面空气不流动液体在容器中处于静止形状，液面空气不流动时的蒸发；时的蒸发； 液体在容器中储存时的蒸发。液体在容器中储存时的蒸发。 密封条件下，蒸发速度密封条件下，蒸发速度0sA pp第二节第二节 液体燃料蒸发液体燃料蒸发 静蒸发静蒸发 蒸发与外界压力成反比

8、蒸发与外界压力成反比 与外表积成正比与外表积成正比 蒸发损耗蒸发损耗 小呼吸小呼吸0sexAppp0sexA Sppp第二节第二节 液体燃料蒸发液体燃料蒸发 动蒸发动蒸发 液体在流动的气流中分散为细小颗粒的蒸发。液体在流动的气流中分散为细小颗粒的蒸发。 大呼吸大呼吸 动蒸发的速度远超越静蒸发。动蒸发的速度远超越静蒸发。第二节第二节 液体燃料蒸发液体燃料蒸发 动蒸发的影响要素动蒸发的影响要素 沸点和饱和蒸气压；沸点和饱和蒸气压； 分散系数：越大，蒸发速度越快分散系数：越大，蒸发速度越快 蒸发潜热：越大，蒸发速度越慢蒸发潜热：越大，蒸发速度越慢 黏度：越大，蒸发速度越慢黏度：越大，蒸发速度越慢 外

9、表张力：越大，蒸发速度越慢外表张力：越大，蒸发速度越慢 空气温度：越高，蒸发速度越快空气温度：越高，蒸发速度越快 蒸发外表：越大，蒸发速度越快蒸发外表：越大，蒸发速度越快 沸点及饱和蒸气压：沸点越低，饱和蒸沸点及饱和蒸气压：沸点越低，饱和蒸气压越高，蒸发性越好。气压越高，蒸发性越好。 克劳修斯克劳修斯克拉佩龙方程：克拉佩龙方程：21dpHdTT VV知蒸发潜热，蒸气看作理想气体，由于知蒸发潜热，蒸气看作理想气体，由于V1V1远远小于远远小于V2V2，那么上述方程积分后，那么上述方程积分后211211lnpHpRTT安排方程蒸气压计算公式安排方程蒸气压计算公式lgbpatca、b、c为常数，可以

10、查手册或用三个知的蒸气压为常数，可以查手册或用三个知的蒸气压计算计算 蒸发潜热：单位质量液体变成蒸气所需蒸发潜热：单位质量液体变成蒸气所需求的热量。单位求的热量。单位KJ/KgKJ/Kg。越大，蒸发越慢。越大，蒸发越慢 1mol 1mol液体的蒸发潜热与该液体的沸点成液体的蒸发潜热与该液体的沸点成正比。正比。HKT8.75457lgKT第三节第三节 闪燃与爆炸温度极限闪燃与爆炸温度极限 同类液体闪点变化规律同类液体闪点变化规律 随分子量添加而升高；随分子量添加而升高； 随沸点升高而升高；随沸点升高而升高； 随比重增大而升高；随比重增大而升高； 随蒸气压降低而升高；随蒸气压降低而升高； 正构体比

11、异构体闪点高。正构体比异构体闪点高。第三节第三节 闪燃与爆炸温度极限闪燃与爆炸温度极限 混合液体闪点混合液体闪点 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。，接近于含量大的组分的闪点。第三节第三节 闪燃与爆炸温度极限闪燃与爆炸温度极限 混合液体闪点混合液体闪点 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添加而升高。当不燃点随着不燃性液体含量的添加而升高。当不燃性液体含量到达一定值时，混合液体不再发生性液体含量到达一定值时，混合液体不再发生闪燃。闪燃。 醇水溶液的闪点。醇

12、水溶液的闪点。溶液中醇的含量甲醇乙醇1007117518225522234030251060505-603-第三节第三节 闪燃与爆炸温度极限闪燃与爆炸温度极限 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；饱和蒸气浓度与温度为一一对应关系； 知液体温度可以求得它外表的蒸气浓度知液体温度可以求得它外表的蒸气浓度 pHpH为混合物的压力，为混合物的压力，PaPa。大气压力。大气压力101325Pa101325PazHpCp第三节第三节 闪燃与爆炸温度极限闪燃与爆炸温度极限 爆炸温度极限爆炸温度极限 例例1 1：有一个储存苯的罐温度为：有一个储存苯的罐温度为1010，请确定能，请确定能

13、否有爆炸危险，如有在什么温度下存储较平安否有爆炸危险，如有在什么温度下存储较平安？ 例例2 2：知甲苯的爆炸浓度极限为：知甲苯的爆炸浓度极限为1.271.277.757.75，大气压力为大气压力为101325Pa101325Pa，试求其爆炸温度极限。，试求其爆炸温度极限。-20-100+10+20+30+40+50+60丙酮丙酮516084431470524531373305590281168115510苯苯991195135465966997215785241983582452329航空汽油航空汽油117321519920532279883773050262车用汽油车用汽油533366669

14、333130661813224065二硫化碳二硫化碳6463111991799627064402375826282260114217156040乙醚乙醚89331497224583282375768884526120923168626216408甲醇甲醇8361796357667731182219998324645088983326乙醇乙醇33374716273173586610412177852930446863丙醇丙醇4369521933370667731179918598丁醇丁醇2716281227238644137893甲苯甲苯23245690116932973496079061239

15、918598乙酸甲酯乙酸甲酯253346868279139722263835330乙酸乙酯乙酸乙酯867172032265840970615825244913763755369乙酸丙酯乙酸丙酯93321733413643394531618622918几种常见可燃液体的饱和蒸气压力几种常见可燃液体的饱和蒸气压力物质称号爆炸下限爆炸上限物质称号爆炸下限爆炸上限甲烷乙烷丙烷乙烯乙炔苯甲苯二甲苯甲醇乙醇丙醇异丙醇甲醛糠醛乙醚5.003.222.372.752.501.411.271.006.723.282.552.653.972.101.8515.0012.459.5028.6080.006.757.

16、756.0036.5018.9513.5011.8057.0036.50丙酮氢氰酸醋酸醋酸甲酯醋酸戊酯松节油氢一氧化碳氨二氧化碳硫化氢氧硫化碳一氯甲烷溴甲烷苯胺2.555.604.053.151.100.804.0012.5015.501.251.3011.908.2513.501.5812.8047.0015.6011.4074.0080.0027.0050.0045.5028.5018.7014.50可燃气体与蒸气在可燃气体与蒸气在2020及及101 325 Pa101 325 Pa下的爆炸极限下的爆炸极限第三节第三节 闪燃与爆炸温度极限闪燃与爆炸温度极限 可燃液体闪点的直接计算可燃液体闪

17、点的直接计算 利用液体分子中的碳原子数求闪点利用液体分子中的碳原子数求闪点 利用波道查公式利用波道查公式10410277.3fCtn0.694673.7fbtt碳原子数可燃液体沸点第三节第三节 闪燃与爆炸温度极限闪燃与爆炸温度极限 可燃液体闪点的间接计算可燃液体闪点的间接计算 利用爆炸浓度极限求闪点利用爆炸浓度极限求闪点 多尔恩顿公式多尔恩顿公式 布里诺夫公式布里诺夫公式114.76Hsppn0HsAppD氧原子数仪器常数分散系数氧摩尔数第三节第三节 闪燃与爆炸温度极限闪燃与爆炸温度极限 爆炸温度极限的影响要素爆炸温度极限的影响要素 可燃性液体的性质；可燃性液体的性质； 压力；压力； 水分或其

18、他物质含量；水分或其他物质含量； 火源强度与点火时间。火源强度与点火时间。第四节第四节 可燃液体火灾蔓延可燃液体火灾蔓延 油池火油池火 盛装于圆柱形立式容器中的液体熄灭盛装于圆柱形立式容器中的液体熄灭 用液面下降速度表示熄灭速度用液面下降速度表示熄灭速度第四节第四节 可燃液体火灾蔓延可燃液体火灾蔓延 油池火焰向液体内传热主要有：油池火焰向液体内传热主要有： 容器器壁向液体的热传导：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：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：火焰和高温气体向液体的热辐射：1cdFqk d TT214cvFdqhTT2441 14 raFF

19、FdqTT 三个热量的总和应该等于液体蒸发和升三个热量的总和应该等于液体蒸发和升温所需热量，即温所需热量，即那么液面的下降速度为：那么液面的下降速度为：2211111144cdcvraVplddqqqvLcMvTT1112114cdcvraplVplqqqc MTTvdLcTT44111 111114 FFFFFplVplkTTh TTTTc H TTdvLcTT第四节第四节 可燃液体火灾蔓延可燃液体火灾蔓延 液面火液面火 假设在大面积的水面上有一层较薄的浮油，这假设在大面积的水面上有一层较薄的浮油，这层浮油熄灭时的火就称为液面火；层浮油熄灭时的火就称为液面火； 液面火有一个不断扩展的过程，一

20、旦着火，会液面火有一个不断扩展的过程，一旦着火，会很快在整个油面上构成火焰；而油池火主要集很快在整个油面上构成火焰；而油池火主要集中于有限的范围内。中于有限的范围内。第四节第四节 可燃液体火灾蔓延可燃液体火灾蔓延 含油固面火含油固面火 油走漏到地面，地面就成了含有可燃性液体的油走漏到地面，地面就成了含有可燃性液体的固面，假设着火熄灭就构成了含油固面火。固面，假设着火熄灭就构成了含油固面火。 粒径、初温、倾角、砂层导热系数对蔓延速度粒径、初温、倾角、砂层导热系数对蔓延速度影响影响第五节第五节 油罐火灾熄灭油罐火灾熄灭 液体的熄灭速度液体的熄灭速度 可燃液体一旦着火并完成液面上的火焰传播之可燃液体一旦着火并完成液面上的火焰传播之后，就进入了稳定熄灭阶段；后，就进入了稳定熄灭阶段； 可燃液体的熄灭速度取决于液体的蒸发速度；可燃液体的熄灭速度取决于液体的蒸发速度； 直线熄灭速度直线熄灭速度 单位时间内熄灭掉的液层厚度。单位时间内熄灭掉的液层厚度。 质量熄灭速度质量熄灭速度 单位时间内单位面积上熄灭掉的液体质量。单位时间内单位面积上熄灭掉的液体质量。HvtgGst第五节第五节 油