第二節(jié) 火災(zāi)過程的基本參數(shù)及燃燒速度理論.ppt

一、物質(zhì)燃燒過程及其溫度分布所有火災(zāi)的主要和基本現(xiàn)象是燃燒，除組成、結(jié)構(gòu)簡單的可燃氣體外，絕大多數(shù)可燃物質(zhì)的燃燒不是其本身在燃燒，而是其受熱分解釋放出的氣體或液體蒸氣在氣相中燃燒，這個過程極其復(fù)雜。為了簡化問題，一般只考慮物質(zhì)因受熱而發(fā)生的最基本的燃燒過程?？扇嘉镔|(zhì)的受熱燃燒過程如圖l-3所示。圖1-4物燃燒過程溫度分布圖圖1-3物質(zhì)燃燒過程示意圖第二節(jié)火災(zāi)過程的基本參數(shù)及燃燒速度理論一、物質(zhì)燃燒過程及其溫度分布*二、火災(zāi)過程的基本參數(shù)三、燃燒速度理論由于可燃物質(zhì)的聚集狀態(tài)不同，其受熱所發(fā)生的燃燒過程也不同。氣體最容易燃燒，其燃燒所需的熱量只用于自身的氧化分解，并使其達到燃點而燃燒；固態(tài)和液態(tài)可燃物的燃燒，實際上是在固體和液體表面上的凝聚相中開始，在氣相火焰中結(jié)束。液體燃燒時，在火源作用下，首先使其蒸發(fā)成蒸氣，然后蒸氣被氧化、分解，而后在氣相中燃燒；在固體燃燒時，如果是硫、磷、萘等單質(zhì)，它們首先受熱熔化或升華，然后蒸發(fā)成蒸氣，氧化后進行燃燒，其中沒有分解過程。如果是復(fù)雜的化合物，如聚合物、木材、煤等在受熱時首先分解，析出氣態(tài)和液態(tài)產(chǎn)物，然后氣態(tài)產(chǎn)物和液態(tài)產(chǎn)物的蒸氣發(fā)生氧化后著火燃燒?？扇嘉镔|(zhì)的燃燒過程包括許多吸熱和放熱的化學(xué)過程以及傳熱的物理過程。物質(zhì)受熱燃燒，它的溫度變化是很復(fù)雜的，燃燒過程的溫度變化情況見圖1-4。A點的溫度為TA，是可燃物開始加熱時的溫度，在這最初階段，外界提供加熱的熱量主要用于可燃物的熔化、蒸發(fā)和分解，可燃物溫度上升緩慢。B點的溫度是TB，當可燃物達到TB溫度時，在凝聚相開始氧化并放熱，但由于溫度尚低，故氧化速度較慢，氧化所產(chǎn)生的熱量還不足以抵消體系向周圍第二節(jié)火災(zāi)過程的基本參數(shù)及燃燒速度理論一、物質(zhì)燃燒過程及其溫度分布*二、火災(zāi)過程的基本參數(shù)三、燃燒速度理論環(huán)境散失的熱量。此時若撤掉熱源，可燃物將降低溫度，燃燒不能發(fā)生；若繼續(xù)在熱的環(huán)境中加熱，則因氧化反應(yīng)速度逐步加快，使溫度上升較快。C點的溫度為TC，當可燃物溫度升高至TC時，可燃物氧化產(chǎn)生的熱量和體系向環(huán)境散失的熱量相等，也就是說，在TC溫度時體系產(chǎn)生的熱量和向環(huán)境散失的熱量達到干衡。若熱源的溫度稍有擾動，使體系的溫度略高于TC，熱平衡被打破，此時可燃物氧化產(chǎn)生的熱量大于體系向環(huán)境散失的熱量，體系產(chǎn)生熱量積累，溫度繼續(xù)上升。因此TC為體系從不燃燒到燃燒的轉(zhuǎn)折點，即為可燃物的燃點。D點的溫度為TD，當可燃物溫度上升到TD時，可燃物已發(fā)生燃燒，同時出現(xiàn)火焰，且溫度繼續(xù)上升。E點的溫度為TE，此時是可燃物經(jīng)燃燒后，其產(chǎn)物達到的最高溫度?？扇嘉镌赥A和TB溫度之間，是它的受熱區(qū)域，在TB和TC溫度之間是可燃物在凝聚相中的反應(yīng)區(qū)域；在TC和TD溫度之間是可燃物在氣相中的反應(yīng)區(qū)域；TD溫度以后，可燃物產(chǎn)生火焰，反應(yīng)物變成了生成物，溫度達到燃燒最高溫度TE。第二節(jié)火災(zāi)過程的基本參數(shù)及燃燒速度理論一、物質(zhì)燃燒過程及其溫度分布*二、火災(zāi)過程的基本參數(shù)三、燃燒速度理論物質(zhì)燃燒過程的種類和狀況各種各樣（如動力燃燒和擴散燃燒，均相燃燒和異相燃燒，層流燃燒和湍流燃燒，爆燃和爆轟，完全燃燒和不完全燃燒等），發(fā)生燃燒的條件各異（可燃物質(zhì)的狀態(tài)和布置，燃燒區(qū)的傳質(zhì)、傳熱等）。因此，火災(zāi)本身各不相同，需要對一些火災(zāi)參數(shù)進行研究和探討。(一)閃點、燃點、自燃點、熱分解溫度、氧指數(shù)(為何只是固體的)可燃固體的燃燒方式多種多樣，有蒸發(fā)式燃燒、分解式燃燒、表面燃燒、陰燃及動力爆炸。因固體燃燒特性比較復(fù)雜，反應(yīng)可燃材料被點燃能力的指標因此就較多，主要有：1、閃點和燃點某些低熔點的可燃固體發(fā)生閃燃的最低溫度就是閃點；固體燃點是指對可燃固體加熱到一定溫度，遇明火發(fā)生持續(xù)燃燒時固體的最低溫度。閃點和燃點是評價固體火災(zāi)危險性的重要參數(shù)。一般情況下，閃點和燃點越低，火災(zāi)危險性越大。表1-1、1-2分別列出了部分聚合物材料的閃點和燃點。一、物質(zhì)燃燒過程及其溫度分布二、火災(zāi)過程的基本參數(shù)*三、燃燒速度理論第二節(jié)火災(zāi)過程的基本參數(shù)及燃燒速度理論表1-1部分聚合物材料的閃點表1-2部分固體可燃物的燃點一、物質(zhì)燃燒過程及其溫度分布二、火災(zāi)過程的基本參數(shù)*三、燃燒速度理論材料名稱閃點()材料名稱閃點()聚苯乙烯聚乙烯乙烯纖維聚酰胺苯乙烯丙烯酸聚樹脂370340290420366聚氯乙烯苯乙烯、異丁烯酸甲酯共聚物聚胺基甲酸乙酯泡沫聚酯、玻璃剛纖維密胺樹脂+玻璃纖維530338310298475物質(zhì)名稱燃點()物質(zhì)名稱燃點()物質(zhì)名稱燃點()石蠟蠟燭樟腦煙葉紙張15819519070222130230有機玻璃紅磷松香無煙煤松木粉260160216280500196腈綸聚乙烯聚丙烯紅松樅木355341270430437第二節(jié)火災(zāi)過程的基本參數(shù)及燃燒速度理論2、熱分解溫度固體熱分解溫度指可燃固體受熱分解的初始溫度，它是評定受熱能分解的固體火災(zāi)危險性的主要參數(shù)之一?？扇脊腆w的熱分解溫度越低，火災(zāi)危險性越大。表1-3列出了幾種常用高聚物的分解溫度。表1-3幾種常用高聚物的分解溫度()一、物質(zhì)燃燒過程及其溫度分布二、火災(zāi)過程的基本參數(shù)*三、燃燒速度理論高聚物分解溫度高聚物高聚物分解溫度高聚物聚乙烯335450聚氟乙烯372480丁基橡膠5001050聚丙烯328410聚三氟氯乙烯347418丁苯橡膠400875聚氯乙烯200300聚四氟乙烯508538氯丁橡膠400875聚醋酸乙烯脂213325天然橡膠400900聚丙烯腈250280聚苯乙烯300400丁二烯橡膠4001000尼龍6310380第二節(jié)火災(zāi)過程的基本參數(shù)及燃燒速度理論3、自燃點可燃固體加熱到一定程度能自動燃燒的最低溫度，是自燃點。自燃點越低的固體，越容易燃燒，因而火災(zāi)危險性越大。不過固體材料做裝飾材料使用時，一般是達不到其自燃點的。因而在這種情況下，不用自燃點作為確定其火災(zāi)危險性的依據(jù)。表1-4列出了一些高聚物材料的閃點和自燃點。表1-4一些高聚物材料的閃點和自燃點()一、物質(zhì)燃燒過程及其溫度分布二、火災(zāi)過程的基本參數(shù)*三、燃燒速度理論高聚物閃點自燃點高聚物閃點自燃點聚乙烯341357349聚醚砜560560聚氯乙烯391454硝酸纖維素141141聚氯乙烯乙酸脂320340435557乙酸纖維素305475聚偏二氯乙烯532532乙基纖