防火防爆理论及技术-燃烧温度的计算课件

1、2.1 燃烧的本质和条件2.2 燃烧所需空气量的计算2.3 燃烧产物量的计算2.4 燃烧热的计算2.5 燃烧（火焰）温度的计算1第二章 燃烧学基本理论1第二章 燃烧学基本理论2.1.1 燃烧的本质 燃烧是指可燃物与氧化剂作用发生的放热反应，通常伴有火焰、发光和发烟的现象。22.1 燃烧的本质和条件怎么产生的呢？2.1.1 燃烧的本质22.1 燃烧的本质和条件怎么产3 燃烧区的高温使其中白炽的固体粒子和某些不稳定的中间物质分子内电子发生能级跃迁，从而发出各种波长的光； 发光的气相燃烧区就是火焰，它是燃烧过程中最明显的标志； 由于燃烧不完全等原因，会使产物中混有一些微小颗粒，这样就形成了烟。 2.

2、1 燃烧的本质和条件3 燃烧区的高温使其中白炽的固体粒子和某些2.1 燃烧的本质是一种氧化还原反应，但又不同于一般的氧化还原反应。 爆炸与燃烧没有本质差别。 很多燃烧反应不是直接进行的，而是通过游离基团和原子在瞬间进行的循环链式反应。42.1 燃烧的本质和条件 燃烧的本质是一种氧化还原反应，但又不同于一般5无机物有：（绝大多数无机物不可燃） 单质，如K、Na、P、S、H2 化合物，如CO、NH3、H2S、CS2、PH3有机物有：（绝大多数有机物可燃，卤代烃、硅烷除外） 小分子：如天然气、液化石油气、汽油、柴油、食用油 高分子：天然高分子，如木材、棉、麻、毛、天然橡胶、煤 合成高分子：如塑料、合

3、成纤维、合成橡胶2.1 燃烧的本质和条件5无机物有：（绝大多数无机物不可燃）2.1 燃烧的本质和助燃物氧化剂：如氧气，氯气，浓硫酸，过氧化钠特例：炸药（氧平衡）62.1 燃烧的本质和条件助燃物62.1 燃烧的本质和条件点火源引燃物质燃烧的点燃能源种类有：火焰：直接点燃，热辐射高温物体：如电熨斗、火星电火花：电气火花，静电火花机械能：撞击、摩擦、气体压缩光能化学能7以上三个条件即为燃烧三要素燃烧必要条件2.1 燃烧的本质和条件点火源7以上三个条件即为燃烧三要素燃烧必要条件2.1 燃8可燃物燃烧助燃物点火源可燃物游离基助燃物燃 烧点火源（a）着火三角形（b）着火四面体 着火三角形和着火四面体2.1

4、 燃烧的本质和条件8可燃物燃烧助燃物点火源可燃物游离基助燃物燃 烧点火源（a）2.2.1理论空气量空气含有近21（23.2重量）的氧气 氧气/空气 = 1/4.76 氧气/氮气 = 1/3.76 理论空气量定义：是指单位量的燃料完全燃烧所需要的最少的空气量，通常也称为理论空气需要量。 92.2 燃烧空气量的计算2.2.1理论空气量92.2 燃烧空气量的计算2.2.1.1固体和液体可燃物的理论空气需要量 煤、木材、石油等 工业分析： C、H、O、N、S、A和W分别表示可燃物中碳、氢、氧、氮、硫、灰分和水分的质量百分数 ：C%+H%+O%+N%+S%+A%+W%=100% 其中： C、H、S是可燃

5、成分 N、A、W是不可燃成分 O是助燃成分 102.2 燃烧空气量的计算2.2.1.1固体和液体可燃物的理论空气需要量 102.2可燃元素燃烧的化学方程1kg可燃物燃烧所需氧气和空气的体积 （m3/kg）例 CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O CH3OH + 1.5O2 = CO2 + 2H2O112.2 燃烧空气量的计算可燃元素燃烧的化学方程112.2 燃烧空气量的计算例2-1：求5kg木材完全燃烧所需要的理论空气量。已知木材的质量百分数组分为：C43，H7，O41，N2，W6，A1。解：依据上述有关公式，燃烧1kg此木材所需理论氧气体积为 12 2.2 燃烧空气量的计算例2-1：

6、求5kg木材完全燃烧所需要的理论空气量。已知木材的燃烧5kg此木材所需理论空气体积为 21.67（m3）13 2.2 燃烧空气量的计算燃烧5kg此木材所需理论空气体积为13 2.2 燃烧空气量2.2.1.2 气体可燃物的理论空气量 可燃气体成分：CO、H2、CnHm 、H2S、CO2 、O2 、N2 、H2O 可燃物完全燃烧的反应方程式 142.2 燃烧空气量的计算2.2.1.2 气体可燃物的理论空气量 142.2 燃烧空气每1m3可燃物完全燃烧时需要的氧气体积（m3/m3）152.2 燃烧空气量的计算每1m3可燃物完全燃烧时需要的氧气体积（m3/m3）152.例2-2：求1m3焦炉煤气燃烧所

7、需要的理论空气量。已知焦炉煤气的体积百分数组成为：CO6.8，H257，CH422.5，C2H43.7，CO22.3，N24.7，H2O3。解：由碳氢化合物通式得162.2 燃烧空气量的计算例2-2：求1m3焦炉煤气燃烧所需要的理论空气量。已知焦炉煤因此，完全燃烧1m3这种煤气所需理论空气体积为 172.2 燃烧空气量的计算因此，完全燃烧1m3这种煤气所需理论空气体积为 实际空气需要量通常大于与理论空气需要量 过量空气系数1时，燃料与空气量比称为化学当（计）量比1时，实际空气量多于理论空气量，才能保证完全燃烧182.2.2 实际空气量和过量空气系数 2.2 燃烧空气量的计算实际空气需要量通常大

8、于与理论空气需要量182.2.2 实际空气态可燃物1.02-1.2；液态可燃物1.11.3；固态可燃物1.31.7。 原因：燃料与空气的混合不均匀192.2 燃烧空气量的计算192.2 燃烧空气量的计算2.2.3.1燃料空气比f 燃料空气比指的是燃烧过程中实际供给的燃料与空气之比。202.2.3 燃料空气比与过量燃料系数实际空气量理论空气量过量空气系数2.2.3.1燃料空气比f202.2.3 燃料空气比与过量燃2.2.3.2过量燃料系数 过量燃料系数指的是实际供给的燃料量与理论燃料量之比。 理论燃料量是指使1KG空气完全燃烧所需的最大燃料量，它是理论空气量的倒数。 同理，实际燃料量也是实际空气

9、量的倒数。212.2.3 燃料空气比与过量燃料系数2.2.3.2过量燃料系数212.2.3 燃料空气比与过量燃烧产物：燃料燃烧生成的气相产物烟气完全燃烧产物（空气充足时 ） 不完全燃烧产物（空气不足或者温度较低） 2.3.1完全燃烧时烟气量的计算当1时222.3 燃烧产物量的计算 燃烧产物：燃料燃烧生成的气相产物烟气222.3 燃烧产物量 成分：C、H、O、N、S、A和W。质量百分数 C%+H%+O%+N%+S%+A%+W%=100%产物： CO2、H2O、SO2、N2232.3.1.1固体和液体燃料燃烧烟气量的计算 （m3/kg） 2.3 燃烧产物量的计算 成分：C、H、O、N、S、A和W。

10、232.3.1.1固24理论烟气量：2.3 燃烧产物量的计算 24理论烟气量：2.3 燃烧产物量的计算 湿烟气 和 干烟气当1时252.3 燃烧产物量的计算 湿烟气 和 干烟气252.3 燃烧产物量的计算 2.3.1.2气体燃料燃烧烟气量的计算 可燃气体成分：CO、H2、CnHm 、H2S、CO2 、O2 、N2 、H2O燃烧产物：CO2、SO2、H2O和N2 262.3 燃烧产物量的计算 2.3.1.2气体燃料燃烧烟气量的计算 262.3 燃烧产物27 当1时，烟气量（包括干烟气和湿烟气）的计算与固体和液体燃料的计算一样。2.3 燃烧产物量的计算 27 当1时，烟气量（包括干烟气和湿烟气）的

11、计算与2.3.3不完全燃烧时烟气量的计算若 1, 必然导致不完全燃烧若1，也会出现不完全燃烧（原因：燃料与空气混合不好）不完全燃烧烟气成分： CO、H2、CH4、O2、CO2、N2、H2O 282.3 燃烧产物量的计算 2.3.3不完全燃烧时烟气量的计算282.3 燃烧产物量的计1 Vyq为1 时完全燃烧的产物体积 不完全燃烧烟气量比完全燃烧烟气量的体积增加了 292.3 燃烧产物量的计算 1 292.3 燃烧产物量的计算 在1时， 分两种情形（O2全部消耗掉 和存在自由氧）（1）O2全部消耗掉（燃料与空气混合均匀）式中Vyq为=1时完全燃烧的产物体积烟气生成量有所减少，不完全燃烧程度越严重，

12、烟气量减少越厉害 302.3 燃烧产物量的计算 在 实际燃烧温度 量热计燃烧温度：在理论燃烧温度基础上如果不考虑燃烧产物的高温离解，所得出的温度。 理论发热温度：1且完全燃烧，初始温度为0摄氏度。432.5 燃烧温度的计算 实际燃烧温度：在实际火灾中测定的温度。432.5 燃烧温度的 在1且完全燃烧情况下，燃烧温度最高； 当1时，供给的空气量过多，燃烧温度也要降低 442.5 燃烧温度的计算 在1且完全燃烧情况下，燃烧温度最442.5 燃烧温2.5.2 燃烧温度的计算 理论燃烧温度的计算公式 （常用） 恒压平均热容 取决于温度，只在某一个温度范围内是常数452.5 燃烧温度的计算 2.5.2

13、燃烧温度的计算 452.5 燃烧温度的计算 插值法求理论燃烧温度t 先假定一个理论燃烧温度t1，从“平均恒压热容”表中查出相应的 代入上述公式，求出相应的Ql1 然后再假定第二个理论燃烧温度t2，求出相应的 和Ql2 插值法求出理论燃烧温度t 462.5 燃烧温度的计算 插值法求理论燃烧温度t 462.5 燃烧温度的计算 47温度T（K)2731.59981.29461.30591.49431.29713731.70031.29581.31761.50521.30044731.78731.29961.33521.52231.30715731.86271.30671.35611.54241.31

14、726731.92971.31631.37751.56541.32897731.98871.32761.39801.58971.34278732.04111.34021.41681.61531.3565表 各种气体的平均恒压热容（温度由273KTK之间值） 2.5 燃烧温度的计算 47温度2731.59981.29461.30591.494例 2-5：已知木材的组成为：C43，H7，O41，N2，W6，A1（质量组成数），试求其理论燃烧温度。 木材的低热值，QL16993 kJ /kg482.5 燃烧温度的计算 例 2-5：已知木材的组成为：C43，H7，O41设t11900，查表得因为QlQ

15、l1，所以tt1，再设t22000 492.5 燃烧温度的计算 设t11900，查表得492.5 燃烧温度的计算 50物质名称燃烧温度（）物质名称燃烧温度（）物质名称燃烧温度（）甲烷1800丙酮1000木材10001177乙烷1895乙醚2861石蜡1427丙烷1977原油1100一氧化碳1680丁烷1982汽油1200硫1820戊烷1977煤油7001030二硫化碳2195己烷1965重油1000乙炔2127苯2032烟煤1647甲醇1100甲苯2071氢气2130乙醇1180某些物质的燃烧温度 2.5 燃烧温度的计算 50物质燃烧温度（）物质燃烧温度（）物质燃烧温度（）甲一、已知木材的质量百分数组分为：C40，H10，O41，N2，W6，A11.求1kg木材完全燃烧所需要的理论空气量，烟气的组成和体积（=1）。2.木材的高、低热值3. =1.5时，完全燃烧所需要的理论空气量，烟气的组成和体积4. =1.5时，燃烧温度51作 业一、已知木材的质量百分数组分为：C40，H10，O二