消防工程学--第2-5章-火灾基础复习过程.ppt

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1、消防工程学--第2-5章-火灾基础燃烧的条件燃烧三角形氧气链式反应可燃物热源燃烧四面体氧气可燃物热源可燃物的种类多，根据其存在的形态可分为气体、液体和固体可燃物。三种类型可燃物着火过程不同。可燃混合气体着火方式：自燃着火和强迫着火或点燃。－着火过程。自燃：一定体积可燃混合气体预热－某一温度，可燃物缓慢氧化还原反应，放热，气体温度增加，反应速度加速，生成更多热量，反应速度急剧增大－着火。强迫着火：可燃混合气体内某部分用点火源点着相邻一层混合气→燃烧波自动传播到混合气其余部分。点火源：火焰、高温体、电火花等。着火机理：热自燃机理和链式自燃机理。2.1气体可燃物的着火热自燃机理谢苗

2、诺夫热自燃理论：外部热源加热下，反应混合气>某温度，可燃混合气化学反应放热>容器器壁散热，混合气温↑，混合气反应速率和放热速率↑，→极快反应速率而达到着火。优点：解释可燃混合气(烃类预混可燃气)热自燃过程的许多现象，如爆炸浓度界限等。系统的热平衡工况根据q1和q2曲线相交、相切或者既不相交也不相切，将系统分为三种工况。第一种工况：q1和q2’曲线相交于A、B两点；第二种工况：q1和q2’’曲线不相交也不相切；第三种工况：q1和q2曲线相切于C点，C点是不稳定的。物理意义：系统由于热量自行积聚，温度升高，反应自动加速转变为很剧烈的着火过程，这就是热自燃过程。系统温度从T0自发升

3、到TC所需的时间称为着火延迟时间。谢苗诺夫公式着火临界压力与自燃温度的关系低压，自燃着火温度高，高压，自燃着火温度低。自燃温度和着火临界压力与燃料和空气的组分有关（图2-3，2-4，P18）自燃温度与混合气成分的关系临界压力与混合气成分的关系缺点：不少气体燃烧现象不符合热自燃理论。如氢／氧体系在低压下其可燃界限呈“半岛”形，且有三个爆炸浓度极限，如图2-5所示。说明并非在所有情况下着火都是由于放热的积累而引起的自动加速反应。链式自燃机理链式自燃机理：混燃气中，自由基反应链分支，使活化中心(自由基)迅速增殖，反应速率急剧升高而导致着火。反应自动加速不一定靠热量积累，通过自由基链

4、式反应(有分支的链式反应)能积累活化中心，使反应自动加速，直至着火。化学反应的分类按反应机理的复杂程度不同，通常把反应分成两大类：简单反应：由反应物经一步反应直接生成产物的反应复杂反应：反应不是经过简单的一步就完成，而是要通过生成中间产物的许多反应步骤来完成，其中每一步反应称为基元反应化学反应是具有不同原子结构的物质重新组合的过程。人们把那种能代表反应机理的、由反应微粒（分子、原子、离子或自由基等）一步直接实现的变化称为“基元步骤”。化学反应速率简单反应或复杂反应的基元反应，其反应速率与各反应物浓度以其化学计量系数为指数幂的乘积成正比。k：反应速率常数或比反应速度，不同的反应

5、有不同的k，其大小直接反映了速度的快慢和反应的难易，并取决于反应温度及反应物的物理化学性质。反应速度方程式化学反应机理活化分子碰撞理论：可对简单反应作出合理解释，对于燃烧速度随反应温度升高而急剧增高的反应。链锁反应：对于复杂反应，化学反应在低温度下能很激烈地进行的反应作出解释。活化分子碰撞理论观点在简单反应中，由于反应物中存在着大量作不规则热运动的分子，它们之间有可能发生碰撞。当碰撞能破坏反应物原有分子键结构，生成新键时化学反应发生。只有相互碰撞的分子所具有的能量超过一定反应能级水平时才能进行化学反应，这一能级称为活化能。链锁反应理论观点很多化学反应并不是一步就能完成，而是需

6、要经过中间若干基元反应才能完成。在中间反应过程中会产生一些活性物（活化中心），再由这些活化中心与原始反应物进行化学反应，这时除产生最终生成物外，同时也再生出若干活化中心，因此可以使化学反应得以继续进行下去。链锁过程链引发：以光照、加热、引发剂等方法使反应物分子断裂生成链载体的过程。M为惰性分子。链传递：链载体与反应物分子交替反应的过程，链载体起着传递的作用。链终止：链载体与器壁碰撞形成稳定分子，或两个链载体与第三个惰性分子相撞失去能量而成为稳定分子，则链中断而终止。总反应：链引发：链传递：链终止：直链反应：反应中载体数目始终未增加。上述反应是直链反应。支链反应：在等温条件下，

7、基元反应产生的链载体数目比消失的多，链传递过程呈技叉发射状。支链及反应速率是加速的。链锁反应分类链锁反应解释氢氧反应着火极限（略）氢／氧反应体系中，存在链的分支，H与其他基团反应可生成三个H，使得H浓度迅速增加，同时也存在自由基的销毁过程。包括气相销毁(自由基在气相中与稳定分子碰撞失去活性)和器壁销毁(自由基与器壁碰撞失去活性)。设第一、第二极限之间的爆炸区内有一点P(见图2-5)，保持系统温度不变而降低系统压力，P点则向下垂直移动。此时因氢氧混合气体压力较低，自由基扩散较快，氢自由基与容器器壁碰撞的机