《消防燃烧》PPT课件.ppt

1、第一章 燃烧的化学基础,第一节 燃烧的本质和条件 第二节 燃烧反应速度理论 第三节 燃烧时空气需要量计算 第四节 燃烧产物及其计算 第五节 燃烧热及燃烧温度计算,第一节 燃烧的本质和条件,一 燃烧概念 二 燃烧的本质 三 燃烧的基本特征 四 燃烧的条件 五 燃烧条件在消防中的应用,一 燃烧（Combustion）概念,放热发光的化学反应。 燃烧是一种放热、发光和较快的化学反应，在燃烧中原有物质性质发生改变生成新的物质。 Any chemical process accompanied by light and heat，commonly the union of substance with

2、oxygen。 燃烧是物质因剧烈氧化而发光、发热的现象，这种现象又称为“火”。 燃烧是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（或）发烟的现象。,二 燃烧的本质,燃烧是一种氧化还原反应，但其放热、发光、发烟、伴有火焰等基本特征表明它不同于一般的氧化还原反应。 燃烧是一种特殊的氧化还原反应。,三 燃烧的基本特征,放热 发光 产生新物质,开封护国寺火灾,大兴安岭等地森林火灾,四 燃烧的条件,可燃物：凡能与空气，氧气或其它氧化剂 起燃烧反应的物质。（气、液、固） 助燃物：凡与可燃物结合能导致和支持燃 烧的物质。（空气、氧气、其他氧化剂） 点火源：凡能引起物质燃烧的点燃能源。,1.燃烧的

3、必要条件,如：明火、高温物体、化学热能、电热能 机械热能、光能,着火四面体,2.燃烧的充分条件：,一定的可燃物浓度 一定的助燃物浓度 一定的点着火能量,相互作用,3.燃烧形成和持续的要素,外加热（着火源） 可燃物质 氧或助燃剂 合理配比 混合作用 反应释放足够能量维持燃烧,五 燃烧条件在消防中的应用,1.防火措施 2.灭火方法,1.防火措施,控制可燃物质 隔绝空气 消除点火源 设防火间距,2.灭火方法,隔离法 窒息法 冷却法 抑制法,第二节 燃烧反应速度理论,一 反应速率的基本概念 二 质量作用定律 三 阿累尼乌斯定律 四 基元反应的速度方程 五 燃烧反应速度方程*,一 反应速率的基本概念,1

4、.反应速率：在一定条件下，单位时间内单位体积中反应物消耗或生成物产生的摩尔数。 2.公式表达 3.任一反应的反应速率 4.反应速率之间的关系,代表反应系统的化学反应速率，值唯一，称之系统反应速率。,二 质量作用定律,1.质量作用定律：在一定温度下，化学反应速率与各反应物的浓度幂（幂次等于反应方程式中该物质分子式前的系数）的乘积成正比。 2.表达式： 3.速度方程为 K 称为反应速度常数 4.适用范围：只适用于基元反应（反应物一步就直接转变为生成物的反应）,三 阿累尼乌斯定律,1.温度对化学反应速度的影响 ： K0：频率因子，E和R分别是活化能和通用气体常数。 2.适用范围：适于基元反应及具有明

5、确反应 级数和速度常数的复杂反应。,Lnk Lnk0 - E/R 1/T,四 基元反应的速度方程,1.质量作用定律（浓度） 2.阿累尼乌斯定律（温度） 3.基元反应的速度方程,五 燃烧反应的速度方程,结论：,火场氧和可燃物浓度越低，燃烧反应速度越慢； 火灾温度越低，燃烧反应速度越慢； 可燃物活化能越高，燃烧反应速度越慢； 适用于气态可燃物。,第三节 燃烧时空气需要量计算,一 固体和液体可燃物的理论空气需要量 二 气体可燃物的理论空气需要量 三 实际空气需要量,燃烧时空气需要量计算,燃烧参数是按照可燃物分子与氧分子进行化学反 应的方程式，根据物质平衡与热量平衡 原理计算出来的。 空气需要量：一定

6、量可燃物燃烧所需的空气质量 或体积。 假定：1.理想气体 2.完全燃烧 3.化学计量比 4.空气的组成：按重量计为氧占23.2，氮 占76.8；按体积计为氧占 21，氮占79。,一 固体和液体可燃物的理论空气需要量,1. 组成（质量百分数）,2. 1kg固体、液体可燃物完全燃烧需要的氧气量,3. 1kg固体、液体可燃物完全燃烧需要的氧气体积,4. 1kg固体、液体可燃物完全燃烧需要的空气质量,5. 1kg固体、液体可燃物完全燃烧需要的空气体积,例：试求4Kg木材燃烧所需要的理论空气量。木材组成：C43、H7、O41%、W 8、 A 1。 解：,二 气体可燃物的理论空气需要量,1、组成（体积百分

7、数）,2、1m3气体可燃物完全燃烧需要的氧气体积量,3、1m3气体可燃物完全燃烧需要的空气体积,例题：试求5m3焦炉煤气燃烧所需要的理论空气量. 煤气组成(体积百分数)：CO6.8%, H2 57, CH422.5%,C2H43.7,CO22.3%, N24.7,H2O3. 解：,三 实际空气需要量,1. 过量空气系数：实际空气量与理论空气量之比。 Coefficient of Air Consumption：物质完全燃烧时，实际空气需要量与理论空气需要量的比值。,2. 表达式：,对气体可燃物：1.021.2 对液体可燃物：1.11.3 对固体可燃物：1.31.7,作业题： 1.解释下列基本概

8、念:(1)燃烧 (2)火灾 2.燃烧的本质是什么?它有哪些特征?举例说明这些特征.3.如何正确理解燃烧的条件?根据燃烧条件，可以提出哪些防火和灭火方法? 4.物质浓度、体系温度和反应活化对反应速度速率有何影响?5.燃烧反应速度方程是如何得出的?在该方程中，KOS(KOS)和ES是否有直接的物理意义?为什么?,第四节 燃烧产物及计算,一 燃烧产物的基本概念 二 燃烧产物计算 三 燃烧产物的毒害作用 四 热烟气的危害性作用,一 燃烧产物的基本概念,燃烧产物:由于燃烧而生成的气体、液体和 固体物质。 燃烧产物包括完全燃烧产物和不完全燃烧产物。 完全燃烧时，生成物只有CO2，SO2，H2O，N2，O2

9、.,时产物中不会有O2，燃烧产物量成为 理论燃烧产物量。,O2是 时空气带入的。,实 际,理 论,气 体,固液体,气 体,固液体,产物,二 燃烧产物计算,1.理论燃烧产物计算 2.实际燃烧产物计算 3.燃烧产物的百分组成计算 4.燃烧产物的密度计算,1.理论燃烧产物计算,（1）计算步骤： 可燃物中可燃成分燃烧的生成物； 可燃物中不可燃成分； 空气中氧燃烧后剩余的N2。,（2）固体和液体可燃物的理论燃烧产物量,产物：,CO2 H2O SO2 N2,1kg固体、液体可燃物完全燃烧生成的产物量 1）可燃成分燃烧生成的产物,2）燃烧产物中的不燃成分,3）空气带入的N2,4）燃烧产物中各组分产物量,5）

10、燃烧产物总体积,（3）气体可燃物理论燃烧产物计算 1）燃烧产物中各组分产物量,2）燃烧产物总体积,实 际,氧,氮,N2 O2 V总,（1）固体和液体可燃物,2.实际燃烧产物计算,（2）气体可燃物,注意：,3.燃烧产物的百分组成计算,百分组成,VCO2=1.95 VH2O=5.62 VN2=20.09 VO2=0.88,（1）固体、液体可燃物燃烧产物密度（两种方法） 1）通过燃烧产物中各组分百分组成计算,4.燃烧产物的密度计算,2）通过反应物的质量计算,（2）气体可燃物燃烧产物密度（两种方法） 1）通过燃烧产物中各组分百分组成计算,2）通过反应物的质量计算,燃 烧,氧气,可燃物,产物,空气,S、

11、l,g,理论,实际,S、l,g,理论,实际,S、l,S、l,g,g,质量,体积,体积,CO2 H2O SO2 N2,CO2 H2O SO2 N2 O2,三 燃烧产物的毒害作用,热烟气的一般毒害作用 缺氧 高温气体的热损伤 热烟尘的毒害作用 碳氧化合物燃烧产物的毒性 CO CO2 高分子化工产品的毒害作用（HCN） 其他,表1-1 氧浓度下降对身体的危害,表1-2 不同浓度 CO2对身体的影响,1. 毒害性 2.减光性 3.爆炸性,四 热烟气的危害性作用,第五节 燃烧热及燃烧温度计算,一 热容 二 燃烧热和热值计算 三 理论燃烧温度的计算*,一 热容,热容：在没有相变化和化学变化的条件下，一定量

12、 物质温度每升高一度所需要的热量。,1）恒压热容：在恒压条件下，一定量的物质温度升高一度所需的热量称恒压热容。用CP表示。常用单位： ，,2）恒容热容：在恒容条件下，一定量的物质温度 升高一度所需的热量称恒容热容，用Cv表示。,（1）恒压热容、恒容热容,理想气体： 固体和液体，因为升温时体积膨胀不大， 热容比：气体的恒压热容与恒容热容之比。 空气,（3）热容常见的表示形式：,（4）平均热容：,（2）热容与热值的关系：,(5) 平均热容与热值的关系：,二 燃烧热和热值计算,Standard Heat of Combustion：在l01325Pa和指定温度 下，lmol某物质被完全氧化时的恒压反

13、应热称 为该物质的标准燃烧热。用 表示， 单位为 。,燃烧热（Heat of Combustion） ：可燃物与助燃物作用 生产稳定产物的一种化学反应的反应热。,2.热值 Calorific Value：单位质量或单位体积的可燃 物完全燃烧所放出的热量，通常用Q表示。,1）质量热值,2）体积热值,3）热值与燃烧热之间的关系：,对气体可燃物：,对固体、液体可燃物：,High Calorific Value：可燃物中的水和氢燃烧生成的 水以液态存在时的热值。 Low Calorific Value：可燃物中的水和氢燃烧生成的 水以气态存在时的热值。,3.门捷列夫经验公式,例题：求4kg木材燃烧的高

14、、低热值。木材组成：C43、H7、O41、W 8、 A 1,解：,4kg木材的高热值为kJ） 4kg木材的低热值为：16933467732(kJ),三 理论燃烧温度的计算,1. 理论燃烧温度的计算条件,（1）初温：298K（25） （2）可燃物与空气符合化学计量比 （3）完全燃烧 （4）燃烧前后压力基本不变 （5）燃烧过程是绝热的,（1）求燃烧热（低热值）,（2）内差法求燃烧温度,2. 燃烧温度的计算式,1.已知煤气的成分C2H44.8%，H237.2，CH426.7， C3H61.3，CO4.6，CO210.7，N212.7， O22.0，a1.5。（计算结果保留小数点后两位） 求：燃烧2m3 理论空气量是多少？ 各种燃烧产物体积及总体积？ 产物的密度？,2.已知：木材的质量百分组成为：C-46%；H-9%； O-38%；N-2%；W-4%；A=1%空气消耗系数a1.2 （计算结果保留小数点后两位） 求： 燃