燃烧爆炸化学-着火与熄火.ppt

《燃烧爆炸化学-着火与熄火.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在PPT专区-天天文库。

1、第五章　着火与熄火要求：掌握不同着火方式的特点及影响着火、熄火的因素与规律，理解热自燃理论、强迫着火理论及熄火理论。概述研究着火与熄火的意义：从无化学反应向稳定强烈的放热反应的过渡过程。熄火从稳定强烈的放热反应向无化学反应的过渡过程。着火迅速、可靠地点火稳定的燃烧防火、防爆概述点燃（强迫着火）：链锁（化学）自燃：不需要外界加热，在常温条件下依靠自身的化学反应发生的着火过程。热自燃：着火方式将燃料和氧化剂混合物迅速而均匀地加热，当混合物被加热到某一温度出现火焰用电火花、电弧、热板等高温源使混合气局部受到强烈地加热而先着火，然后火焰传播到整个空间。概述着火方式的区别与联系链锁自燃

2、与热自燃均为整个空间的着火过程，链锁自燃基于链锁反应机理，热自燃基于热活化机理，但前者也有热的作用，后者也有活性中间产物的作用。热自燃与点燃的区别在于整体加热与局部加热，着火机理均基于热活化。概述影响着火与熄火的因素化学动力学因素：燃料性质、混气成分、环境温度流体力学因素：气流速度、燃烧室结构尺寸§5-1热自燃理论一、着火条件在一定的初始条件（闭口系统）或边界条件（开口系统）下，由于化学反应的剧烈加速，使反应系统在某个瞬间或空间的某部分达到高温反应态（即燃烧态），那么实现这个过渡的初始条件或边界条件为“着火条件”。着火条件不是一个简单的初温条件，而是化学动力参数和流体力学参数

3、的综合函数。闭口系统：开口系统：§5-1热自燃理论一、着火条件利于着火的因素：反应放热（放热量与放热速率）不利于着火的因素：散热着火、熄火的本质：着火、熄火就是反应放热因素与散热因素相互作用的结果。如果在某一系统中反应放热占优势，则着火容易发生（或熄火不易发生），反之，则着火不易，熄火容易。§5-1热自燃理论一、着火条件非稳态分析法稳态分析法着火、熄火条件的分析方法：着火前系统处于稳定状态，如果达到着火条件，则这种稳定态就不可能存在，在数学上表现为方程的解不存在。着火是一个非稳态过程，考察过程随时间变化，确定着火条件§5-1热自燃理论二、非稳态分析法分析对象：闭口系统分析理论

4、：热自燃理论热自燃理论：基本思想：反应放热曲线与系统向环境散热曲线相切。（范特－霍夫、利－恰及利耶、谢苗诺夫）当反应系统与周围介质间热平衡被破坏时就发生着火。着火临界条件：二、非稳态分析法分析模型：在密闭容器中储存着具有一定初始温度的可燃混合气，在进行化学反应的同时，也通过容器向外界散热。结果是在容器内形成了温度梯度和浓度梯度，即在容器中心，混气的温度较高、浓度较低；在器壁附近，混气的浓度较高、温度较低。计算单位容积内的放热速率温度分布浓度分布导热微分方程扩散微分方程谢苗诺夫提出了一种简化的热理论，他认为容器内混气的温度和浓度是均匀的，它们只随时间变化。二、非稳态分析法简化：

5、（1）容器体积为V，表面积为A，内部充满了温度为T0，浓度为0的可燃混气。（2）开始时，混气的温度与外界环境温度一样为T0，反应过程中，混气的温度为T，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）外界和容器壁之间有对流换热，对流换热系数为，它不随温度变化。二、非稳态分析法热平衡方程：着火成败取决于放热量与散热量的相互关系及其随温度而增长的性质。分析q1和q2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。二、非稳态分析法着火临界点：C点：非稳定点，两种发展方向，对热自燃而言不可能出现的工况。A点：稳定点，对应于一个反应速率很小的缓慢氧化工况。B

6、点：临界工况。二、非稳态分析法对流换热系数的影响：二、非稳态分析法着火温度：二、非稳态分析法着火温度：若：E＝167200kJ/kmol,T0=1000K,则：二、非稳态分析法热自燃特性：二、非稳态分析法热自燃特性：当n=2（二级反应）时，谢苗诺夫方程二、非稳态分析法热自燃的浓度界限：二、非稳态分析法着火感应期i：当混气由初始状态达到温度急速上升所经历的时间。二、非稳态分析法着火感应期i：在着火感应期内，反应物的浓度：二、非稳态分析法着火感应期i：对于烃类燃料，反应级数近似为二级：压力、温度下降时，感应期增大。相对于指数中的T0，其影响很小，可视为常数二、非稳态分析法

7、着火感应期i：当温度和混气成分不变时：§5-1热自燃理论三、稳态分析法弗朗克－卡门涅茨斯提出稳定分析法：容器内由于反应与热传导的结果形成稳定温度分布，如果达到着火条件，则容器中就不可能存在稳定的温度分布，在数学上表现为方程的解不存在。此方法着重于数学求解。§5-2强迫着火（点燃）热自燃与点燃的区别：热自燃与点燃的本质没有差别，但在着火方式上有较大的区别：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