燃烧与爆炸试卷-答案

2013年工程硕士《燃烧与爆炸灾害及其防治》试卷（无锡班）工程领域：安全工程姓名：魏旭东成绩：一、填空题（每空1分，共15分）加压气体和/或液体由泄漏口释放到非受限空间（自由空间）并立即被点燃，就会形成喷射火灾。阴燃的结构包括热解区、碳化区和残余灰/炭三部分。BLEVE是指沸腾液体扩展蒸气爆炸。爆炸属于一种特殊的燃烧形式，但爆炸又不同于燃烧，其主要区别在于爆炸的能量的释放速度远远大于燃烧。谢苗诺夫热自燃理论适用于解释预混气体的热自燃过程。在经审查批准可以在禁火区动火后，动火前必须进行动火分析，一般不要早于动火前30分钟。化工企业的动火标准是，爆炸下限小于4%的，动火地点可燃物浓度小于0.2%为合格，爆炸下限大于4%的，则现场可燃物含量小于0.5%为合格。灭火剂要具有低的导热系数和高的热容。物质温度虽已达到理论上的自燃点，但并不立即着火，而要经过若干时间才会出现火焰，这段时间称为诱导期。可燃性图表中的可燃性区域与氧气轴的交点所对应的燃料气的浓度代表可燃气体在氧气中的燃烧极限。衡量爆炸强度强弱的指标是压力上升速度（dp/dt）。“三次方定律”的作用是用来估计在一个有限空间内，如建筑物或容器中爆炸所造成的后果。二、简答题（每题5分，共40分）1．抑制法灭火的原理是什么？答：抑制法灭火的原理是使灭火剂参与到燃烧反应中去，它可以销毁燃烧过程中产生的游离基，形成稳定分子或活性游离基，从而使燃烧反应终止。2．什么是燃烧的链锁反应理论？并以氢气在氧气中的燃烧为例进行说明。答：燃烧的链锁反应理论认为气态分子间的作用，不是两个分子直接作用得出最后产物，而是活性分析自由基与另一分子起作用，作用结果产生新基，新基又迅速参与反应，如此延续下去而形成一系列的链锁反应。链锁反应都由三个阶段构成，即链引发、链传递和链终止。氢气在氧气中的燃烧机理为：链的引发链的传递链的终止3．正常火焰传播和爆轰各自有什么特点？答：正常的火焰传播的特点：燃烧后气体压力要减少或接近不变；燃烧后气体密度要减少；燃烧波以亚音速（即小于音速）进行传播。爆轰的特点：燃烧后气体压力要增加；燃烧后气体密度要增加；燃烧波以超音速进行传播。4．简述火焰传播的热理论和扩散理论。答：（1）火焰传播的热理论认为火焰能在混气中传播是由于火焰中化学反应放出的热量传播到新鲜冷混气中，使冷混气温度升高，化学反应加速的结果。（2）火焰传播的扩散理论认为凡是燃烧都属于链式反应，火焰能在新鲜混气中传播是由于火焰中的自由基向新鲜冷混气中扩散，使新鲜冷混气发生链锁反应的UCO=15.105kcal/mol，UO2=25.231kcal/mol，UN2=14.195kal/mol=(0.2×25.231+0.068×15.105+0.632×14.195)×4.184=62.946kJ因为63.298>62.946，所以，Tmax>2400K假设Tmax=2600KUCO=16.565kcal/mol，UO2=27.798kcal/mol，UN2=15.549kal/mol=(0.2×27.798+0.068×16.565+0.632×15.549)×4.184=69.09kJ因为62.946<63.298<69.09，所以2400<Tmax<2600KTmax=2400+2411.5KPmax=P0=0.1×=0.723MPa3．使用真空惰化技术将100m3容器内的氧化浓度降低至1ppm。计算需要惰化的次数和所需要的氮气数量。温度为25℃，容器刚开始是在周围环境条件下充入空气，使用真空泵达到20mmHg的绝对压力，随后真空被纯氮气消除，直到压力恢复至1个绝对大气压。答：根据题意得知：该容器的体积为100m3=100×264gal=26400gal;温度为（℉）=32+25℃×1.8=77℉；因此，初始和终止状态的氧气浓度为：y0=0.21yf=1ppm=1×10-6所需要的循环次数应由如下方程计算：yf=y0ln=jlnj==3.37惰化次数j=3.37。需要4次循环才能将氧气浓度减少至1ppm。同时，因低压=（20/760）×14.7psia