燃烧学课件_第七章 点火、可燃性和熄火

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1、第七章点火、可燃性和熄火提纲7.1基本概念1）着火概念2）着火条件和方式7.2点火机理1）自然理论2）热自燃理论与着火3）熄火7.3可燃极限7.4最小点火能和淬熄距离第一节基本概念1.着火概念（1）着火过程是从无反应状态向强烈反应状态过渡的过程。（2）熄火是由强烈反应状态向无反应状态过渡的过程。（3）任何燃烧过程均由着火过程，稳定燃烧过程和熄火过程组成。（4）着火过程是燃烧过程的预备过程。它是一种典型的受化学动力学控制的燃烧现象。燃烧过程分为三个阶段：（1）着火（化学反应加速的过程）（2）燃烧（剧烈的化学反应）（3）熄火（化学反应的减速过程）2.着火条件（1）反应物：必须配比合适，处于可燃

2、浓度极限内。（2）温度（能量）：必须高到足以引起明显的化学反应或者热分解。（3）时间：经过一定的感应期。（4）湍流：湍流强度必须足够高，足以保证燃料和氧化剂能进行成分混合并且使热量从产物传递到反应物中去。着火方式链锁自燃：燃料和氧化剂的混合物，在一定的温度和压力下，当其中活性中心的增殖率超过了它的衰减率，经过一段感应期以后（即活性中心积累的足够多时），就会使反应物着火。例如：内燃机燃料的提前爆发，矿瓦斯爆炸。热自燃：因自发的微量反应形成热的积累，而使温度升高，使反应加速而生成火焰。点燃（强迫点火）：外部施加能量使混合物局部区域受到加热而着火，然后，火焰向混合物的其余部分传播，使整个反应体系

3、燃烧。热自燃与点燃的区别与联系热自燃：整个混合气的温度较高，反应和着火是在容器的整个空间进行的。点燃：混合气的温度较低，混合气的部分气体受到高温点火源的加热而反应，而在混合气的大部分空间中其化学反应为零，其着火是在局部地区首先发生，然后向空间传播。点火=局部点燃（着火）+火焰传播热自燃和点燃的差别仅在于整体加热与局部加热的不同而已，着火机理相同。第二节点火机理点火有两个基本机理：链锁机理和热机理。这两个机理代表两种极限情况，而在大部分实际情况下他们都是同时起作用的。但在某些情况下只有一种机理主导着点火过程。1链锁机理（电离理论）由于链的分支使活化中心迅速增加，从而使反应速率剧烈升高导致着火

4、。在这种情况下，温度增高固然能促使反应速率加快，但即使在等温情况下，亦会由于活化中心浓度的迅速增大而造成自发着火。2.热机理火花放电能量（高温热源）对较小的混气团加热至着火温度着火燃烧并且，混气团的火焰能够向周围混气传播总容量燃烧实际燃烧过程中热机理和链锁机理常常是同时存在，互相促进的。一般而言，热自燃所需要的热量较多，在高温高压下，热机理是主要原因，低温低压下链锁机理是主要原因。着火的本质：化学反应速率急剧升高热自燃条件：反应生热大于放热热自燃理论认为：着火是反应生热因素和散热因素相互作用的结果。生热>散热：有热积累，着火成功生热<散热：无热积累，不成功3.着火的热理论（均匀热点火模型）

5、均匀热点火模型：气态燃料-氧化剂混合物的爆炸特性是用混合物的能量平衡来解释的。整个燃烧过程是放热的，它使气体温度上升，因为反应速率随温度的升高而升高，因此整个能量释放率呈增加趋势，结果使温度进一步升高，反应随之加速。热自燃理论的基本思路可燃物质的反应能够放出热量，但同时又向外界散失热量，这二者之间有三种情况：（1）当反应释放的热量多于散失的热量，则反应物存在的空间热量得到积累，温度升高，反应加速以致形成热爆炸。（2）当反应释放的热量小于散失的热量，则无热积累，不能着火。（3）当释放的热量恰等于散失的热量时则反应处于慢速氧化状态。热自燃理论模型：容器中混气的热自燃示意图热自燃理论简化假设（谢

6、苗诺夫热自燃理论）（1）由一个体积为V表面积为S的容器。内部充满了温度为T3，密度为ρ0的均匀可燃混气。（2）开始时混气的温度与外界环境温度一样，反应过程中，混气的温度为T3，并且随时间而变化。这时容器内的温度和浓度仍是均匀的。（3）容器壁的初始温度也为T3，在反应过程中始终与混气温度相同。（4）外界和容器壁之间有对流换热，对流换热系数为h，它不随温度变化是个定值。（5）设反应在形成着火前，由于反应速度很低，可不计反应物浓度因反应而引起的变化，即认为着火时浓度ρ0=ρi系统的化学反应放（生）热量通过器壁的散热量单位体积化学反应生热量对流换热系数表面积体积反应过程中温度系统本身升温吸收热量：

7、系统的热平衡方程：则系统的能量方程为：表示单位气体混合气在单位时间内反应放出的热量，称为生热速率。表示单位气体混合气在单位时间内平均向外界散发的热量，称为散热速率。取决于阿累尼乌斯因子为T的线性函数，斜率初始值：取决于阿累尼乌斯因子为T的线性函数，斜率初始值：着火速率取决于生热速率与散热速率的相互关系及其随温度而增长的性质。分析和随温度的变化，就可以得出系统的着火特点，并导出着火的临界条件。着火临界点：A点：稳定点，对于