可燃液体的燃烧

可燃液体的燃烧第1页/共144页四、闪点计算（一）根据波道查的烃类闪点公式计算（二）根据可燃液体碳原子数计算符号含义单位tf闪点oCtb沸点oCnc分子中的碳原子数个第2页/共144页四、闪点计算（三）根据道尔顿公式计算（插值法）符号含义单位P液面上方总压力PaPf闪点对应蒸气压PaN1mol可燃液体燃烧需要的氧原子摩尔数mol第3页/共144页（1）化学反应式：C6H6+7.5O2→6CO2+3H2O（2）N=7.5×2=15（3）代入公式=1498.0（Pa）例题3：已知大气压力101325Pa，试用道尔顿公式求苯的闪点（插值法）。解：第4页/共144页T

PPftP第5页/共144页（1）化学反应式：C6H6+7.5O2→6CO2+3H2O（2）N=7.5×2=15（3）代入公式=1498.0（Pa）（4）插值法查表：苯在-200C，蒸气压为990.58Pa；苯在-100C，蒸气压为1950.5Pa。例题3：已知大气压力101325Pa，试用道尔顿公式求苯的闪点（插值法）。解：第6页/共144页T

PPf-10-20t内插法（interpolation）03546.371950.51498990.58第7页/共144页T

PPft3546.371950.51498990.58-100内插法外插法-20第8页/共144页四、闪点计算（四）根据布里诺夫公式计算（插值法）符号含义单位P液面上方总压力PaPf闪点对应蒸气压PaA仪器常数D0扩散系数β1mol可燃气燃烧对应氧分子mol数mol第9页/共144页（1）已知甲苯闪点插值法求出甲苯的Pf

；（2）已知总压P，根据化学方程式得到甲苯的β值，查表求得甲苯的Do

；（3）根据，求出A

=0.0084；（4）已知总压P，根据化学方程式得到苯的β值，查表得到苯的Do

；求出苯的Pf=1473Pa

;（5）插值法，算出苯的闪点-15oC。例题4：已知甲苯的闪点为5.5oC，大气压为101325Pa，求苯的闪点。解：第10页/共144页四、闪点计算（五）利用可燃液体爆炸下限计算第二节闪燃与爆炸温度极限符号含义单位P液面上方总压力PaPf闪点对应蒸气压PaL蒸气爆炸下限%第11页/共144页（1）利用可燃液体爆炸下限方法计算

（2）利用插值法计算闪点例题5：已知乙醇的爆炸下限为3.3％，大气总压为101325Pa，求乙醇闪点。解：第12页/共144页四、闪点计算（六）根据克-克方程计算第二节闪燃与爆炸温度极限符号含义单位Po液体蒸气压PaLv蒸发热kJtf闪点温度oCC’常数第13页/共144页例题6：已知癸烷爆炸下限为0.75％，环境压力为101325Pa，试求其闪点。解：（1）闪点对应的蒸气压为Pf=0.75％×101325=760（Pa）（2）查表5-1得，癸烷的Lv=10912，C’=10.3730（3）代入

解得tf=318K，即45oC。第14页/共144页（1）用于评定可燃液体火险性的大小；（2）作为可燃液体的分类、分级标准；甲类危险可燃液体：闪点＜28℃

乙类危险可燃液体：28℃

≤闪点＜60℃

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。闪点的实用意义：第15页/共144页一、闪燃与闪点二、同类液体闪点变化规律三、混合液体闪点四、闪点的计算五、爆炸温度极限第二节闪燃与爆炸温度极限第16页/共144页五、爆炸温度极限（一）爆炸温度极限1、爆炸温度极限：在其它条件不变的情况下，可燃液体形成对应于其表面上蒸气的爆炸浓度极限时的温度范围。

第二节闪燃与爆炸温度极限蒸气爆炸浓度上限爆炸浓度下限液体爆炸温度上限爆炸温度下限第17页/共144页五、爆炸温度极限（一）爆炸温度极限2、爆炸温度极限与液体温度的关系

（设液体温度与室温相等为0~28oC）（1）苯的爆炸温度下限-14oC上限19oC28019-14（2）酒精的爆炸温度下限11oC上限44oC2804411有交叉有交叉危险危险第18页/共144页五、爆炸温度极限（一）爆炸温度极限2、爆炸温度极限与液体温度（设液体温度与室温相等为0~28oC）的关系

（3）煤油的爆炸温度下限40oC上限86oC2808640（4）汽油的爆炸温度下限-38oC上限-8oC280-8-38无交叉无交叉安全待定第19页/共144页五、爆炸温度极限（一）爆炸温度极限3、几条重要结论（1）凡爆炸温度下限小于最高室温的可燃液体（如酒精），其蒸气与空气的混合物遇火源时均能发生爆炸；（2）凡爆炸温度下限大于最高室温的可燃液体（如煤油），其蒸气与空气的混合物遇火源时均不能发生爆炸；（3）凡爆炸温度上限小于最低室温的可燃液体（如汽油），其饱和蒸气与空气的混合物遇火源时不发生爆炸；其非饱和蒸气与空气的混合物遇火源时有可能发生爆炸。280第20页/共144页五、爆炸温度极限（二）爆炸温度极限的计算

计算步骤：1、由已知爆炸浓度极限，计算相应饱和蒸气压；2、用插值法计算爆炸温度极限。第二节闪燃与爆炸温度极限第21页/共144页例题7：已知甲苯的爆炸浓度极限范围1.27~6.75％，求在101325Pa下，甲苯的爆炸温度极限范围。（1）求爆炸浓度极限所对应的饱和蒸气压（2）插值法，查表5~6：

甲苯在0oC，蒸气压为889.26Pa；

甲苯在10oC，蒸气压为1693.19Pa；

甲苯在30oC，蒸气压为4959.58Pa；

甲苯在40oC，蒸气压为7905.99Pa。解：第22页/共144页例题7：已知甲苯的爆炸浓度极限范围1.27~6.75％，求在101325Pa下，甲苯的爆炸温度极限范围。第23页/共144页五、爆炸温度极限（三）爆炸温度极限的影响因素1、可燃液体的性质2、压力3、水分或其他物质含量4、火源强度与点火时间第二节闪燃与爆炸温度极限第24页/共144页五、爆炸温度极限（三）爆炸温度极限的影响因素1、可燃液体的性质可燃液体蒸气爆炸浓度极限低，爆炸温度极限低；液体越易蒸发，爆炸温度极限越低。第二节闪燃与爆炸温度极限蒸气爆炸浓度上限爆炸浓度下限液体爆炸温度上限爆炸温度下限第25页/共144页五、爆炸温度极限（三）爆炸温度极限的影响因素2、压力压力升高，闪点升高，爆炸温度下限升高，压力降低，闪点降低，爆炸温度下限降低。3、水分或其他物质含量可燃液体中含水分会使其爆炸温度极限升高。闪点高的可燃液体中加入闪点低的可燃液体，混合液体的闪点，介于两者之间。第二节闪燃与爆炸温度极限第26页/共144页飞机飞行期间燃油可燃区域示意图0123456010-40-2020400上限下限上升航行下降压力(mmHg)210100燃油温度（℃）高度(km)(a)可燃区煤油第27页/共144页飞机飞行期间燃油可燃区域示意图0123456010-40-2020400上升航行下降压力(mmHg)210180燃油温度（℃）高度(km)上限JP4可燃区下限(b)第28页/共144页五、爆炸温度极限（三）爆炸温度极限的影响因素4、火源强度与点火时间

火源强度越大，液体的爆炸温度下限越低；

点火时间越长，液体的爆炸温度下限越低。

第二节闪燃与爆炸温度极限第29页/共144页第30页/共144页第31页/共144页第三节液体着火一、液体引燃

1、可燃液体引燃：可燃液体的蒸气与空气混合物在一定的温度条件下，与火源接触发生连续燃烧现象。2、可燃液体燃点：能发生着火的液体的最低温度称为液体的燃点或着火点。

第32页/共144页一、液体引燃

3、低闪点液体的引燃液面上的蒸气浓度已经达到着火浓度，其混合气遇火源就会被引燃，火焰迅速通过混合气体传到整个液面。之后边蒸发边混合边燃烧。4、高闪点液体的引燃液面上的蒸气浓度小于爆炸浓度下限，这时不可能用点火源对液体表面进行快速的引燃。闪点环境温度第三节液体着火闪点环境温度第33页/共144页5、高闪点液体的引燃方式（1）整体加热（2）灯芯点火第三节液体着火液面离开灯芯速度

(mm/s)-2024涡流涡流灯芯回流向外流表面张力逐渐增加离开灯芯距离

(mm)第34页/共144页预混火焰火焰脉冲液面火焰传播方向充分发展火焰过渡火焰第35页/共144页第三节液体着火一、液体引燃

6、影响火焰向前传播的因素（1）液体性质——蒸发热（2）液体温度

（3）液层厚度

第36页/共144页第三节液体着火二、液体自燃1、可燃液体自燃：可燃液体因外界加热或自身发热并蓄热引起的自然燃烧现象。2、可燃液体自燃点：在规定的试验条件下，可燃液体发生自燃的最低温度。第37页/共144页二、液体自燃

（一）影响自燃点的外部因素1、压力压力作用下的自燃点的变化物质名称自燃点（oＣ）1×105Pa5×105Pa10×105Pa15×105Pa20×105Pa25×105Pa汽油480350310290280250苯680620590520500490煤油460330250220210200化学反应速度放热因素第38页/共144页二、液体自燃

（一）影响自燃点的外部因素2、蒸气浓度甲烷在不同浓度下的自燃点甲烷的浓度（%）2.03.03.955.857.08.08.810.011.75自燃点（oＣ）710700696695697701707714724化学当量比化学计量比化学反应速度放热因素第39页/共144页二、液体自燃

（一）影响自燃点的外部因素3、氧含量020406080100600500400300200化学反应速度放热因素氧气（体积%）自燃点（oC）第40页/共144页第五章可燃液体的燃烧第一节液体的蒸发第二节闪燃与爆炸温度极限第三节液体着火第四节可燃液体的稳定燃烧第五节原油和重质石油产品燃烧时的沸溢和喷溅第六节液滴的蒸发和燃烧第41页/共144页预混可燃气体正常火焰传播爆轰爆炸影响因素(七个)速度火焰前沿特点重要参数(波速、压力)形成条件(四个)发生机理重要参数爆炸极限实用意义影响因素(四个)计算(五种方法)预防措施爆炸总能量爆炸威力指数升压速度温度、压力第42页/共144页五、液体饱和蒸气浓度1、不饱和：P<Ps2、饱和：Ps＝P外P<PsP=Ps第一节液体的蒸发第43页/共144页一、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。表达式：（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。表达式：第四节可燃液体的稳定燃烧H第44页/共144页一、液体的燃烧速度（三）液体重量燃烧速度与线速度关系t1000第四节可燃液体的稳定燃烧第45页/共144页二、液体的燃烧速度的测定

第四节可燃液体的稳定燃烧直径为62mm的石英容器重锤滴定管滑轮读数第46页/共144页H实验实际第47页/共144页燃烧速度随油罐直径变化曲线图0.41101001000cm20105210.5

汽油；

煤油；

轻油；第48页/共144页三、影响液体燃烧速度的因素

第四节可燃液体的稳定燃烧放热吸热能量守恒定律火焰液面热传导热对流热辐射第49页/共144页kJ/m2·hkJ/kgkg/m2·hG对液体燃烧速度产生影响的因素有：三、影响液体燃烧速度的因素

第四节可燃液体的稳定燃烧第50页/共144页热量传递方式数学符号遵循定律热传导热对流热辐射液面接受总能量第51页/共144页单位时间单位面积符号遵循定律TFδb液面接受传导百分数Ф

角系数Dd单位时间非单位面积h面积修正系数温度TL第52页/共144页BackL=βDK4：考虑了火焰向液面辐射的平均射线行程、火焰内的辐射粒子的浓度、辐射率的一个常数。有效发射系数火焰平均束长

K4K4

=Kβ第53页/共144页单位时间单位面积单位时间非单位面积符号遵循定律修正系数面积温度hTFTLδb液面接受传导百分数Ф

角系数Dd第54页/共144页单位时间单位面积单位时间非单位面积符号遵循定律修正系数面积温度TFTLδK2第55页/共144页第56页/共144页直径很小，导热项占主导地位，直径越小，燃烧速度越快；直径很大，导热项趋于零，辐射项占主导地位，燃烧速度趋于常数；在过渡阶段，导热、对流和辐射共同作用，燃烧速度随直径增加迅速减小到最小值，随后随直径增加而上升。第57页/共144页燃烧速度随油罐直径变化曲线图0.41101001000cm20105210.5

汽油；

煤油；

轻油；第58页/共144页直径小于0.03m时，火焰为层流状态，燃烧速度随直径增加而减小；直径大于1.0m时，火焰呈充分发展的湍流状态，燃烧速度为常数，不受直径变化的影响，直径介于0.03～1.0m的范围时，随着直径的增加，燃烧状态逐渐从层流状态过渡到湍流状态，燃烧速度在0.10m处达到最小值，之后燃烧速度随直径增加逐渐上升到湍流状态的恒定值。结论第59页/共144页三、影响液体燃烧速度的因素

（一）液面接受热量1、直径D对液面接受热量

的影响2、容器中可燃液体高度δ对

的影响第四节可燃液体的稳定燃烧第60页/共144页单位时间单位面积单位时间非单位面积符号遵循定律修正系数面积温度hTFTLδDdδ增大热传导、热对流、热辐射作用都会降低第61页/共144页三、影响液体燃烧速度的因素

（一）液面接受热量1、直径D对液面接受热量

的影响2、容器中可燃液体高度δ对

的影响3、风的存在对

的影响第四节可燃液体的稳定燃烧第62页/共144页单位时间单位面积单位时间非单位面积符号遵循定律修正系数面积温度hTFTLδDd风的存在δ增大热传导、热对流、热辐射作用都会降低第63页/共144页轻油：风速增加，燃烧速度加快重油：影响不大第64页/共144页单位时间单位面积单位时间非单位面积符号遵循定律修正系数面积温度hTFTLδDd风的存在δ增大，热传导、热对流、热辐射作用都会降低

TF

增大第65页/共144页火焰辐射强度和倾斜度两个因素共同作用三、影响液体燃烧速度的因素

（一）液面接受热量3、风的存在对

的影响第四节可燃液体的稳定燃烧风速超过某一程度，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：影响不大第66页/共144页三、影响液体燃烧速度的因素

（一）液面接受热量1、直径D对液面接受热量

的影响2、容器中可燃液体高度δ对

的影响3、风的存在对

的影响第四节可燃液体的稳定燃烧第67页/共144页kJ/m2·hkJ/kgkg/m2·hG对液体燃烧速度产生影响的因素有：三、影响液体燃烧速度的因素

第四节可燃液体的稳定燃烧第68页/共144页三、影响液体燃烧速度的因素

（二）挥发性影响-有机同系物液体密度1、2、实验3、结论第四节可燃液体的稳定燃烧0.70.750.80.850.93.02.52.01.51.0燃烧速度mm/min液体密度g/cm3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。第69页/共144页三、影响液体燃烧速度的因素

（三）热容的影响-液体含水量1、2、实验3、结论第四节可燃液体的稳定燃烧含水量增加，使热容增大，燃烧速度下降。第70页/共144页三、影响液体燃烧速度的因素

（四）初温的影响1、2、结论初温升高，燃烧速度加快。第四节可燃液体的稳定燃烧第71页/共144页一、液体的燃烧速度二、液体的燃烧速度的测定

三、影响液体燃烧速度的因素

四、液体稳定燃烧的火焰特征第四节可燃液体的稳定燃烧第72页/共144页四、液体稳定燃烧的火焰特征（一）火焰的燃烧状态1、燃烧状态第四节可燃液体的稳定燃烧直径小于0.03m时，火焰为层流状态，燃烧的主要方式是扩散燃烧。直径介于0.03～1.0m时，随着直径的增加，燃烧状态逐渐从层流状态过渡到湍流状态。直径大于1.0m时，火焰呈充分发展的湍流状态，燃烧速度为常数，火焰的形状由层流状态的圆锥形变为形状不规则的湍流火焰。

第73页/共144页四、液体稳定燃烧的火焰特征（一）火焰的燃烧状态1、燃烧状态2、湍流型火焰示意图第四节可燃液体的稳定燃烧火焰底部包络线第74页/共144页四、液体稳定燃烧的火焰特征（一）火焰的燃烧状态（二）火焰的倾斜度

1、无风条件下，火焰在不定的方向倾斜0~5o；2、当风速大于或等于4m/s时，火焰会向下风方向倾斜约60~70o。

第四节可燃液体的稳定燃烧第75页/共144页四、液体稳定燃烧的火焰特征（三）火焰的高度

1、火焰高度：通常是指由可见发光体的碳微粒所组成的柱状体的顶部高度H，它取决液池的直径及液体种类。汽油重油煤油轻油层流区过渡区湍流区

00.210.4100064210204030001004001252010D(cm)H/D第76页/共144页四、液体稳定燃烧的火焰特征（三）火焰的高度

适用范围：火焰高度公式

火焰的高度H,圆池直径D层流火焰区：湍流火焰区：第77页/共144页四、液体稳定燃烧的火焰特征（四）火焰的温度分布图1、

火焰温度分布图2、温度分布经验公式第四节可燃液体的稳定燃烧Ht(oC)第78页/共144页四、液体稳定燃烧的火焰特征（五）火焰的气流流速

第四节可燃液体的稳定燃烧区域KC火焰火焰间断区烟羽6.8m1/2/s1.9m/(KW1/5·s)1.1m4/3/(KW1/3·s)1/20-1/3<0.080.08~0.2>0.9T0环境温度K整个火焰的热释放速率kWh火焰中心线上的点与液面的距离M火焰中心线与环境温度差K第79页/共144页第四节可燃液体的稳定燃烧四、液体稳定燃烧的火焰特征（六）火焰的辐射火焰通过辐射对液池周围的物体传热，火焰对物体的辐射热通量取决于火焰温度与厚度，火焰内辐射粒子的浓度和火焰与被辐射物体的几何关系等，火焰的辐射可以用来设置油罐防火安全间距，设计消防洒水系统。第80页/共144页四、液体稳定燃烧的火焰特征（六）火焰的辐射1、点源法2、长方形辐射面法

第四节可燃液体的稳定燃烧0102030405060d(m)70605040302010热通量（kW/m2）第81页/共144页1、液体油罐发生火灾后，处在什么位置的邻近油罐受到的火灾危险最大。2、液体油罐发生火灾后，火灾的扑救应处在什么位置，试用燃烧学原理进行说明。第82页/共144页第五节原油和重质石油产品

燃烧时的沸溢和喷溅一次加工二次加工直馏汽油煤油轻重柴油各种润滑油馏分催化裂化催化重整加氢裂化提高质量轻质油石油第83页/共144页一、石油燃料石油燃料是用量最大的油品。按其用途和使用范围可以分为如下五种：1、点燃式发动机燃料：航空汽油，车用汽油等。2、喷气式发动机燃料（喷气燃料）：航空煤油。3、压燃式发动机燃料（柴油机燃料）：高速、中速、低速柴油。4、液化石油气燃料：即液态烃。5、锅炉燃料：炉用燃料油和船舶用燃料油。第84页/共144页一、石油燃料

二、润滑油和润滑脂

润滑油和润滑脂被用来减少机件之间的摩擦，保护机件以延长它们的使用寿命并节省动力。它们的数量只占全部石油产品的5%左右，但其品种繁多。

三、蜡，沥青和石油焦

它们是从生产燃料和润滑油时进一步加工得来的，其产量约为所加工原油的百分之几。

四、溶剂和石油化工产品

后者是有机合成工业的重要基本原料和中间体。第85页/共144页一、基本概念

1、初沸点：原油中最轻的烃类沸腾时的温度。2、终沸点：原油中最重的烃类沸腾时的温度。

3、沸程：不同沸点的所有馏分转变为蒸气的最低和最高沸点范围。

4、轻组分：原油中比重最小、沸点最低的很少一部分烃类组分。

5、重组分：原油中比重最大、沸点最高的很少一部分烃类组分。第五节原油和重质石油产品燃烧时的沸溢和喷溅第86页/共144页二、单组分液体燃烧时热量在液层的传播特点

（一）液面温度接近但稍低于液体的沸点第五节原油和重质石油产品燃烧时的沸溢和喷溅第87页/共144页二、单组分液体燃烧时热量在液层的传播特点

（二）液面加热层很薄

第五节原油和重质石油产品燃烧时的沸溢和喷溅丁醇和汽油燃烧时的温度分布第88页/共144页液面下温度分布

0T0

TsT

x第89页/共144页三、原油燃烧时热量在液层中的传播特点

（一）热波：沸程较宽的混合液体在燃烧时，热量逐渐向液体深层传播时热的锋面。

（二）热波特性：原油和重质石油产品在燃烧时热量在油层中不断传播，使油品的被加热层不断增厚的特性。

（三）热波的传播速度：热波在液层中向下移动的速度称为热波的传播速度。第五节原油和重质石油产品燃烧时的沸溢和喷溅第90页/共144页热波传播速度与直线燃烧速度的比较油品种类热波传播速度(mm/min)直线燃烧速度(mm/min)轻质油品含水<0.3%7～151.7～7.5含水>0.3%7.5～201.7～7.5重质燃油及燃料油含水<0.3%～81.3～2.2含水>0.3%3～201.3～2.3初镏分（原油轻镏分）4.2～5.82.5～4.2第91页/共144页三、原油燃烧时热量在液层中的传播特点

（四）影响因素1、油品的组成2、油品中含水量3、油品储罐的直径4、贮罐内的油品液位5、其他因素第五节原油和重质石油产品燃烧时的沸溢和喷溅第92页/共144页三、原油燃烧时热量在液层中的传播特点

（四）影响因素1、油品的组成

轻组分越多，蒸发气化越快，燃烧越猛烈；轻组分越多，粘性小，重组分沉降速度越大，热波传播速度越大。第五节原油和重质石油产品燃烧时的沸溢和喷溅第93页/共144页三、原油燃烧时热量在液层中的传播特点

（四）影响因素2、油品中含水量

含水量增大，热波传播速度增大；

含水量过大，超过6%，点火困难，燃烧不稳定。第五节原油和重质石油产品燃烧时的沸溢和喷溅第94页/共144页三、原油燃烧时热量在液层中的传播特点

（四）影响因素3、油品储罐的直径

第五节原油和重质石油产品燃烧时的沸溢和喷溅汽油火焰高度H与圆池直径D的关系D(m)H(m)H/D22.3035.011.565.4011.452.120.38~0.441.303.25第95页/共144页00.51.01.52.02.5D(m)54321热波传播速度(mm/min)原油热波传播速度与油罐直径的关系第96页/共144页三、原油燃烧时热量在液层中的传播特点

（四）影响因素4、贮罐内的油品液位液位较高，空气容易进入火焰区，燃烧速度快；

反之，相反。第五节原油和重质石油产品燃烧时的沸溢和喷溅第97页/共144页三、原油燃烧时热量在液层中的传播特点

（四）影响因素5、其他因素

杂质、游离碳等有利于形成重组分微团，热波传播速度加快；

风使热量分布不均匀，热波传播速度加快。第五节原油和重质石油产品燃烧时的沸溢和喷溅第98页/共144页四、重质油品的沸溢和喷溅第五节原油和重质石油产品燃烧时的沸溢和喷溅第99页/共144页四、重质油品的沸溢和喷溅第五节原油和重质石油产品燃烧时的沸溢和喷溅第100页/共144页四、重质油品的沸溢和喷溅（一）沸溢1、沸溢：热波在油品中传播时，乳化水或自由水蒸发，形成大量油包气气泡，最后发生向外溢出的现象。2、沸溢的发生条件：（1）原油具有形成热波的特性；（2）原油中含有乳化水或自由水；（3）原油的粘度较大。第五节原油和重质石油产品燃烧时的沸溢和喷溅第101页/共144页四、重质油品的沸溢和喷溅（一）沸溢

3、沸溢发生的时间发生沸溢的时间与原油的种类、水分含量有关。根据实验，含有1%水分的石油，经45~60分钟燃烧就会发生沸溢。

4、发生沸溢的征兆：（1）火焰由红变白变亮，高度突然增加；（2）烟气由浓黑变稀白；（3）油面蠕动，有轻微呼隆和嘶嘶声响。第五节原油和重质石油产品燃烧时的沸溢和喷溅第102页/共144页四、重质油品的沸溢和喷溅（二）喷溅1、喷溅：热波下降到水垫层，使其中的水大量蒸发，蒸气压迅速升高，把上部的油品抛出罐外的现象。2、喷溅的发生条件：（1）原油具有热波特性；（2）原油底部存在水垫层；（3）高温层与水垫层接触。第五节原油和重质石油产品燃烧时的沸溢和喷溅第103页/共144页四、重质油品的沸溢和喷溅（二）喷溅3、喷溅发生时间喷溅发生的时间与油层厚度、热波移动速度以及油的燃烧线速度有关。第104页/共144页四、重质油品的沸溢和喷溅（二）喷溅

4、喷溅时间计算数学符号含义单位t预计发生喷溅时间hH贮罐中油面的高度mh贮罐中水垫层的高度mV0原油燃烧线速度m/hVt原油的热波传播速度m/hK提前系数，K=0或K=0.1h/m第105页/共144页例题：黄岛油库5号油罐贮存原油16000T，油温39oC，着火后抽出原油为4100T。罐内有69根立柱，每根立柱横截面积0.25m2；罐长72m宽48m。原油比重0.89，含水量0.5%，原油燃烧线速度0.1025m/h，热波传播速度0.785m/h。试预计该油罐着火后可能发生喷溅的时间。第106页/共144页四、重质油品的沸溢和喷溅（二）喷溅5、喷溅发生的征兆：（1）火焰由红变白变亮，高度突然增加，火舌似箭；（2）烟气由浓黑变稀白；发生剧烈的嘶嘶声；（3）金属罐体罐壁颤抖，伴有强烈噪声，热波在油品中传播时，形成大量油包气气泡，最后发生向外喷出的现象。第五节原油和重质石油产品燃烧时的沸溢和喷溅第107页/共144页第108页/共144页燃料燃料喷嘴火焰中溢出的油滴二次空气扩散火焰（一次空气富油火焰产物+空气）一次空气扩散火焰（燃料蒸气+空气）富油核心（油滴+燃料蒸气）第109页/共144页一、单液滴的蒸发

（一）基本假设和物理模型模拟在静止环境中，液滴与周围环境无相对运动（即无自由和强迫对流）第六节液滴的蒸发和燃烧第110页/共144页一、单液滴的蒸发

（二）温度分布和浓度分布TT0T∞r0ffF,0r液滴的蒸发第111页/共144页一、单液滴的蒸发

（三）数学论证1、能量守恒

能量守恒定律kJ/m2·skJ/sm2kJ/kgkg/s蒸发速率kJ/s第112页/共144页变形积分r=r0到r=∞；积分推导第113页/共144页一、单液滴的蒸发

（三）数学论证

1、能量守恒

能量守恒定律积分推导质量守恒定律费克扩散定律斯蒂芬流2、质量守恒

第114页/共144页费克扩散定律斯蒂芬流从液面到无穷远处积分质量守恒定律一、单液滴的蒸发（三）数学论证

2、质量守恒

第115页/共144页一、单液滴的蒸发

（三）数学论证3、能量守恒与质量守恒联立能量守恒定律质量守恒定律第116页/共144页一、单液滴的蒸发

（三）数学论证4、α≈DF，导温系数≈

扩散系数第117页/共144页一、单液滴的蒸发

（三）数学论证5、设fF,0=fF,0(T0)，作图分析T∞液面实际温度T0TB第118页/共144页一、单液滴的蒸发

（三）数学论证5、设fF,0=fF,0(T0)，作图分析T∞液面实际温度T0TBT第119页/共144页当T∞«TB时（比如室温下空气中的水珠）T0→T∞

，G由费克扩散控制，忽略斯蒂芬流。当T∞»TB时（比如热的燃烧产物中的油滴）

，T0→TB，G由斯蒂芬流控制，忽略费克扩散。T∞液面实际温度T0TBT第120页/共144页一、单液滴的蒸发

（三）数学论证6、当T∞»TB时，T0→TB

整理第121页/共144页一、单液滴的蒸发

（三）数学论证7、蒸发速率与直径δ

关系第122页/共144页一、单液滴的蒸发

（三）数学论证8、蒸发速度联立，得出结论第123页/共144页一、单液滴的蒸发

（三）数学论证8、蒸发速度联立，得出结论直径平方直线规律液滴蒸发时间第124页/共144页扩展例题1：一个直径为1cm的试管中装有液态苯，液态苯液面距管口10cm，试管口敞开。计算：（1）苯的蒸发速度（kg/s）；（2）蒸发掉1cm3的苯所需时间；（3）已知水在空气中的扩散系数为2.6×10-5m2/s，比较苯和水的蒸发速率。已知：液态苯的温度为298K，298K时苯在空气中的扩散系数为0.88×10-5m2/s，一个大气压的情况下苯的沸点为353K，353K时与空气的对流换热系数为393kJ/kg，苯的分子量为78.108kg/kmol，密度为879kg/m3。第125页/共144页扩展例题2：一直径为100µm的正十二烷液滴处于干燥的氮气中，氮气压力为101325Pa。（1）如果液滴的温度低于其沸点10K，计算该液滴的寿命。（2）如果液滴的温度低于其沸点20K，计算该液滴的寿命。扩展例题3：直径为500µm的正己烷（C6H14）液滴在850K的静止氮气中蒸发，压力为101325Pa。假设液滴温度处于沸点，计算正己烷液滴的寿命。第126页/共144页二、单液滴的燃烧

（一）基本假设和物理模型

1、液滴与周围环境无相对运动，只有斯蒂芬流引起的球对称径向一维流动；

2、忽略燃烧过程中的热辐射和热解离；

3、不考虑液面的内移效应；

4、火焰是几何面。第六节液滴的蒸发和燃烧第127页/共144页r0T0Tf

T∞rfrfF,0fox,∞fc二、单液滴的燃烧

（二）温度分布和浓度分布第128页/共144页二、单液滴的燃烧

（三）数学论证1、能量守恒

能量守恒定律kJ/m2·skJ/sm2kJ/kgkg/s蒸发速率kJ/s第129页/共144页二、单液滴的燃烧

（三）数学论证

1、能量守恒

能量守恒定律积分推导或者第130页/共144页质量守恒