消防燃烧学chapter12

1、一、物质燃烧过程及其温度分布的所有火灾的主要现象和基本现象是燃烧，除了组成、结构简单的可燃气体外，大部分可燃性物质的燃烧不是其自身燃烧，而是其受热分解释放出的气体或液体蒸汽在气相中燃烧，这一过程极为复杂。 为了简化问题，一般只考虑物质受热产生的最基本的燃烧过程。 可燃物质的受热燃烧过程如图l3所示。 图1-4物燃烧过程温度分布图1-3物质燃烧过程示意图，第二节火灾过程的基本残奥仪表和燃烧速度理论，一、物质燃烧过程及其温度分布*，二、火灾过程的基本残奥仪表，三、燃烧速度理论，根据可燃物质的聚集状态，其热引起的燃烧过程不同的气体最容易燃烧， 其燃烧所需的热量只用于自身的氧化分解，达到引火点而燃烧的

2、固体和液体可燃物的燃烧实际上以固体和液体表面上的凝聚相开始，以气相火焰结束。 液体燃烧时，通过火源，首先蒸发成蒸汽，之后蒸汽被氧化、分解，之后在气相中燃烧的固体燃烧中，如果是硫、磷、萘等单体，首先在热中熔化或升华之后蒸发成蒸汽，氧化之后燃烧，其中包括分解过程如果是复杂的化合物，例如聚合物、木材、煤等在受热时首先分解，析出气体和液态生成物，然后气体生成物和液态生成物的蒸汽氧化点火燃烧。 可燃物质的燃烧过程包括许多吸热和散热的化学过程和传热的物理过程。 物质受热燃烧，其温度变化复杂，燃烧过程的温度变化情况如图14所示。 a点的温度是在TA可燃物开始加热时的温度，在这个最初阶段，从外部加热的热主要用

3、于可燃物的熔融、蒸发、分解，可燃物的温度上升慢。 b点的温度为TB，可燃物达到TB温度时在凝聚相氧化并开始散热，但由于温度低，氧化速度慢，氧化引起的发热量不足以抵消系统周围，第2节火灾过程的基本残奥仪表和燃烧速度理论、第1、物质燃烧过程及其温度分布*、第2、 火灾过程的基本此时拆除热源的话可燃物的温度会下降，如果在不发生燃烧的热环境下继续加热，氧化反应速度会逐渐变快，所以温度上升会变快。 c点的温度是TC，可燃物的温度上升到TC时，可燃物氧化产生的热量和系统向环境散失的热量相等，也就是说在TC温度下系统产生的热量和向环境散失的热量平衡。 如果热源的温度稍有紊乱，系统的温度就会比TC稍高，如果热

4、平衡被破坏，可燃物的氧化所产生的热量就会比从系统释放到环境中的热量大，系统产生的热量就会被蓄积，温度就会持续上升。 因此，TC是系统从不燃烧到燃烧的转换点，即可燃物的引火点。 d点的温度是TD，可燃物温度上升到TD的话可燃物燃烧，同时出现火焰，温度持续上升。 e点的温度是TE，此时是可燃物燃烧后其生成物到达的最高温度。 可燃物在TA和TB的温度之间是其受热区域，TB和TC的温度之间是可燃物在凝聚相中的反应区域。 TC和TD的温度之间是可燃物在气相中的反应区域TD温度以后，可燃物产生火焰，反应物成为生成物，温度达到燃烧最高温度TE。第二节火灾过程的基本残奥和燃烧速度理论、一、物质燃烧过程及其温度

5、分布*、二、火灾过程的基本残奥表、三、燃烧速度理论、物质燃烧过程的种类和状况各种各样(如动力燃烧和扩散燃烧、均匀燃烧和异相燃烧、层流燃烧和湍流燃烧)。因此，火灾本身不同，需要研究一些火灾残奥表。 (1)闪点、闪点、自燃点、热分解温度、氧指数(为什么只是固体)可燃固体的燃烧方式多种多样，有蒸发式燃烧、分解式燃烧、表面燃烧、阴燃烧以及动力爆炸。 由于固体燃烧特性比较复杂，反应可燃材料点火能力的指标多，主要有： 1、闪点和具有闪点的低熔点可燃固体点火的最低温度为闪点的固体闪点是指将可燃固体加热到一定温度，产生火继续燃烧时的固体的最低温度。 引火点和引火点是评价固体火灾危险性的重要残奥仪表。 一般来说

6、，引火点和引火点越低，火灾的危险性越大。 表1-1、1-2分别表示一部分聚合物材料的闪点和闪点。一、物质燃烧过程及其温度分布、二、火灾过程的基本残奥表*、三、燃烧速度理论、第二节火灾过程的基本残奥表和燃烧速度理论、表1-1部分聚合物材料的燃点表1-2部分固体可燃物的燃点、一、物质燃烧过程及其第二节火灾过程的基本残奥表和燃烧速度理论、2、 热分解温度固体热分解温度是指可燃固体热分解的初期温度，它是评价热能分解固体火灾危险性的主要残奥仪之一。 可燃固体的热分解温度越低，火灾的危险性越高。 表1-3显示了几种常用高分子化合物的分解温度。 表1-3一些常用高分子化合物的分解温度()、一、物质燃烧过程及

7、其温度分布、二、火灾过程的基本残奥表*、三、燃烧速度理论、第二节火灾过程的基本残奥表和燃烧速度理论、三、自燃点可燃固体加热到能够在一定程度上自动燃烧的最低温度，自燃点越低固体越容易燃烧，因此火灾的危险性高但是，在将固体材料作为装饰材料使用的情况下，一般不达到自燃点。 因此，在这种情况下，不需要将自燃点作为确定火灾危险性的依据。 表1-4中示出了几种高分子材料的闪点和自闪点。 表1-4一些高分子材料的燃点和自发点()、一、物质燃烧过程及其温度分布、二、火灾过程的基本残奥表*、三、燃烧速度理论、第二节火灾过程的基本残奥表和燃烧速度理论、四、氧指数这些氧指数在规定的实验条件下， 恰好的氧指数是评价各

8、种物质相对燃烧性能的一种方法，氧指数越小的聚合物燃烧时的氧需求量越小，或者燃烧时的氧浓度的影响越小，因此火灾的危险性越大。 氧指数的测定方法简单易行，但测试结果不反映实际火灾条件下材料的火灾行为，不能作为评定实际使用条件下火灾危险性的依据。 但是，判断材料(塑料、橡胶等)在空气中与火焰接触时的易燃性非常有效，可以用于评价材料的可燃性，实验结果也可以用于消防安全设置修订、消防审查、技术监督等。 表15显示了一般聚合物材料的氧指数。 表1-5常见高分子材料的氧指数，一，物质燃烧过程及其温度分布，二，火灾过程的基本残奥表*，三，燃烧速度理论，第二节火灾过程的基本残奥表和燃烧速度理论，(二)燃烧速度可

9、燃固体点火时，火焰向其表面或浅层传播。 为了维持稳定燃烧，系统得到的热量必须至少与系统向环境散失的热量相等。根据能量守恒定律，(1-1)使上式变形，可以得到下一个可燃固体燃烧速度方程式： (1-2)式中，Gs为可燃固体重量燃烧速度，g/(m2.s )； 固体表面积中的加热速度，kJ/(m2.s )； 由于固体从表面向外部散热，因此kJ/(m2.s) Lv为固体分解热，kJ/g； 为燃烧火焰提供固体表面的热流束，kJ/(m2.s )。 由辐射热通量和对流热通量组成，两者的份额随燃烧面积的大小而变化。 燃烧火焰不明亮的固体，例如除了聚甲醛等，在大面积(直径大于1m )的燃烧中，火焰传导到固体表面的

10、主要是辐射。 表1-6是某可燃固体模拟条件下的、Lv和Gs。一、物质燃烧过程及其温度分布、二、火灾过程的基本残奥表*、三、燃烧速度理论、第二节火灾过程的基本残奥表和燃烧速度理论、表1-6在一些可燃固体的模拟条件下、Lv和Gs第二节火灾过程的基本残奥表及燃烧速度理论， 如果在点火后去除从外部供给固体表面的热通量，则可燃固体的燃烧速度可以用下式修正： (1-3)即，如果从外部供给的能量完全用于平衡热损失，则得到的燃烧速度为理想燃烧速度： (1-4)，第一，物质燃烧过程及其温度分布，第二， 火灾过程的基本残奥表*、三、燃烧速度理论、第二节火灾过程的基本残奥表和燃烧速度理论、很多情况下，人们为了讨论影

11、响燃烧速度、放热速度和燃烧反应的因素而引入反应速度的概念。 假设可燃物a和氧化剂b在一定条件下反应，则生成物为m和n，同时释放的热量为q。 (1-5)反应的速度可以用可燃物或氧化剂的消耗速度表示，也可以用燃烧生成物的生成速度表示。 (1-6)并且，在各速度之间，(1-7)上式中的数值是唯一的，通常被称为系统反应速度，用于测定燃烧反应的速度。 根据质量作用规律，上述反应为基元反应，即反应物分子碰撞后不能转换成生成物分子时，反应速度可以用下式表示： (1-8) K为反应速度常数，温度和反应的活化能有关系的a、b称为反应浓度指数、一、物质燃烧过程及其温度分布、二、火灾过程的基本残奥表、三、燃烧速度理

12、论*、第二节火灾过程的基本残奥表和燃烧速度理论、温度对反应速度的影响集中于反应速度常数k，如果将Arrhenius上式代入式(1-8)，则(1-10 ) 燃烧反应是非单元反应，其反应速度可以用类似式表示： (1-11) Kos被称为表观燃烧反应速度常数e作为燃烧反应的表观活化能而活跃，都可以通过实验得到。 相对于一般的碳氢化合物的燃烧，xy1。 因此，燃烧反应速度取决于可燃物和氧化剂浓度。 增大反应物浓度或提高温度，燃烧反应也会增大。 这可以用反应分子碰撞理论说明：浓度越大，单位体积的反应物分子数越多，单位时间的分子间碰撞次数越多，温度上升时，处于“激发”状态的活性分子的量越多，有效碰撞的数量

13、增加。、一、物质燃烧过程及其温度分布、二、火灾过程的基本残奥表、三、燃烧速度理论*、第二节火灾过程的基本残奥表和燃烧速度理论、Kos是被称为燃烧反应速度常数的e作为燃烧反应的表面活性化能而活着，都可以通过实验得到。 相对于一般的碳氢化合物的燃烧，xy1。 因此，燃烧反应速度取决于可燃物和氧化剂浓度。 增大反应物浓度或提高温度，燃烧反应也会增大。 这可以用反应分子碰撞理论说明：浓度越大，单位体积的反应物分子数越多，单位时间的分子间碰撞次数越多，温度上升时，处于“激发”状态的活性分子的量越多，有效碰撞的数量增加。 燃烧物理学研究结果表明，压力对燃烧反应速度的影响与反应级数有关。 对消防工作来说，研究的燃烧过程通常发生在常压下，因此了解浓度和温度对燃烧反应速度的影响尤为重要。 由于燃烧反应产生的热量与反应物质的量成正比，因此