可燃液體的液(固)面燃燒及燃燒速度

1、燃燒學(xué)液體的液(固)面燃燒及燃燒速度燃燒學(xué)可燃液體的燃燒速度1液體的液(固)面燃燒油池燃燒油池燃燒燃燒學(xué)將盛裝于圓柱形立式將盛裝于圓柱形立式容器中的液體燃燒稱為容器中的液體燃燒稱為油油池燃燒。池燃燒。油池燃燒主要考慮單組分或沸程較窄的液體。油池燃燒主要考慮單組分或沸程較窄的液體。燃燒學(xué)油池燃燒溫度分布特點(diǎn)油池燃燒溫度分布特點(diǎn)單組分液單組分液體密體密閉空間燃燒閉空間燃燒產(chǎn)生火焰、產(chǎn)生火焰、傳傳遞熱量遞熱量液面溫度升液面溫度升高至高至沸點(diǎn)沸點(diǎn)但在敞開空間中燃燒，燃燒處于非平衡狀態(tài)，熱量不斷地但在敞開空間中燃燒，燃燒處于非平衡狀態(tài)，熱量不斷地由液面?zhèn)鬟f到液體內(nèi)部，因此由液面?zhèn)鬟f到液體內(nèi)部，因此液面溫

2、度總是稍低于沸點(diǎn)。液面溫度總是稍低于沸點(diǎn)。燃燒學(xué)油池燃燒現(xiàn)象油池燃燒現(xiàn)象火焰具有火焰具有浮力作用浮力作用，使得火焰底部與液面之間形成，使得火焰底部與液面之間形成負(fù)壓區(qū)負(fù)壓區(qū)，產(chǎn)生產(chǎn)生卷吸效應(yīng)卷吸效應(yīng)，吸入大量空氣，產(chǎn)生蘑菇狀的氣流團(tuán)。，吸入大量空氣，產(chǎn)生蘑菇狀的氣流團(tuán)。如果油池如果油池中含有水，水因密度大于油而沉淀在油池底部。中含有水，水因密度大于油而沉淀在油池底部。在燃燒過程中，熱量由上至下傳遞，底部的水逐漸被加熱，直在燃燒過程中，熱量由上至下傳遞，底部的水逐漸被加熱，直至沸騰，沸騰的水蒸氣導(dǎo)致燃燒的油向空中飛濺，稱為至沸騰，沸騰的水蒸氣導(dǎo)致燃燒的油向空中飛濺，稱為揚(yáng)沸揚(yáng)沸。油面燃燒油面燃燒

3、燃燒學(xué)若大若大面面積的水面上一積的水面上一層較薄的浮油，這層浮油層較薄的浮油，這層浮油燃燒時(shí)引起的火災(zāi)即為燃燒時(shí)引起的火災(zāi)即為油油面火災(zāi)。面火災(zāi)?！綫】油池火災(zāi)和油面火災(zāi)維持燃燒的方式有什么油池火災(zāi)和油面火災(zāi)維持燃燒的方式有什么區(qū)別？區(qū)別？燃燒學(xué)油池火集中在油池有限的范圍內(nèi)，主要靠火焰的熱量不油池火集中在油池有限的范圍內(nèi)，主要靠火焰的熱量不斷蒸發(fā)火焰下方的可燃液體來維持燃燒；油面火則是不斷向斷蒸發(fā)火焰下方的可燃液體來維持燃燒；油面火則是不斷向四周傳播，不斷擴(kuò)大的過程。四周傳播，不斷擴(kuò)大的過程。燃燒學(xué)油面初溫對火焰蔓延速度的影響油面初溫對火焰蔓延速度的影響油面油面初溫較低時(shí)初溫較低時(shí)，油面初溫升

4、高，蒸發(fā)速度加快，液面上，油面初溫升高，蒸發(fā)速度加快，液面上可燃蒸氣濃度增大，可燃蒸氣濃度增大，火火焰蔓延速焰蔓延速度隨之增大度隨之增大?！綫】火焰蔓延速度會(huì)隨著油溫升高而無限增大嗎？火焰蔓延速度會(huì)隨著油溫升高而無限增大嗎？燃燒學(xué)不會(huì)。不會(huì)。當(dāng)油面初始溫度達(dá)到某個(gè)臨界值后，液體當(dāng)油面初始溫度達(dá)到某個(gè)臨界值后，液體表面燃表面燃?xì)鈿馀c空與空氣形氣形成一定濃度比例的預(yù)混可燃?xì)?，其火焰?zhèn)鞑ニ俣仁且怀梢欢舛缺壤念A(yù)混可燃?xì)猓浠鹧鎮(zhèn)鞑ニ俣仁且欢ǖ?，因此定的，因此油面火的蔓延速度?huì)趨向于一個(gè)常數(shù)。油面火的蔓延速度會(huì)趨向于一個(gè)常數(shù)。燃燒學(xué)油面初溫對燃燒類型的影響油面初溫對燃燒類型的影響油的油的初溫低于閃點(diǎn)

5、時(shí)初溫低于閃點(diǎn)時(shí)，液面上方蒸氣濃度低，不能維持燃，液面上方蒸氣濃度低，不能維持燃燒，火焰要向火焰前面的液體提供足夠能量，加快蒸發(fā)速度使燒，火焰要向火焰前面的液體提供足夠能量，加快蒸發(fā)速度使之與火焰蔓延速度平衡，形成之與火焰蔓延速度平衡，形成擴(kuò)散燃燒擴(kuò)散燃燒。油的油的初溫低于閃點(diǎn)時(shí)初溫低于閃點(diǎn)時(shí)，液面上方蒸氣濃液面上方蒸氣濃度足夠大，且與空度足夠大，且與空氣預(yù)先混合，形成氣預(yù)先混合，形成預(yù)混燃燒預(yù)混燃燒。燃燒學(xué)風(fēng)向?qū)鹧媛铀俣鹊挠绊戯L(fēng)向?qū)鹧媛铀俣鹊挠绊戫橈L(fēng)條件下順風(fēng)條件下，火焰向未燃區(qū)域傾斜，加強(qiáng)火焰對液面的熱，火焰向未燃區(qū)域傾斜，加強(qiáng)火焰對液面的熱輻射和熱對流，風(fēng)速對火焰蔓延影響顯著，輻

6、射和熱對流，風(fēng)速對火焰蔓延影響顯著，風(fēng)速越大，火焰蔓風(fēng)速越大，火焰蔓延速度越快。延速度越快。逆風(fēng)條件下逆風(fēng)條件下，火焰火焰向已燃向已燃區(qū)域傾斜，區(qū)域傾斜，熱輻射和熱對流對火熱輻射和熱對流對火焰?zhèn)鞑ニ俣葞缀鯖]有任何影響。此時(shí)，焰?zhèn)鞑ニ俣葞缀鯖]有任何影響。此時(shí)，液體的初溫對火焰蔓延液體的初溫對火焰蔓延速度更為顯著。速度更為顯著。含油固含油固面火面火燃燒學(xué)當(dāng)油泄漏到地面，地面當(dāng)油泄漏到地面，地面就成了含油可燃物的固面，就成了含油可燃物的固面，如果著火，就會(huì)形成如果著火，就會(huì)形成含油的含油的固面火。固面火。燃燒學(xué)可燃液體的燃燒速度1液體的液(固)面燃燒2液體燃燒速液體燃燒速度的表示方法度的表示方法燃燒

7、學(xué)線燃燒速度線燃燒速度單位時(shí)間內(nèi)燃燒的液體層厚度，即單位時(shí)間內(nèi)燃燒的液體層厚度，即式式中：中：v燃燒線速度燃燒線速度(m/h)；H燃燒的液體層厚度燃燒的液體層厚度(m)；t液體燃燒的時(shí)間液體燃燒的時(shí)間(h)。tHv 燃燒學(xué)質(zhì)量燃燒速度質(zhì)量燃燒速度單位時(shí)間內(nèi)單位面積燃燒的液體的質(zhì)量，即單位時(shí)間內(nèi)單位面積燃燒的液體的質(zhì)量，即式式中：中：G質(zhì)量燃燒速度質(zhì)量燃燒速度 kg/(m2h) ；m燃燒的液體質(zhì)量燃燒的液體質(zhì)量 (kg)； t液體燃燒液體燃燒的表面積的表面積(m2) ；t液體燃燒的時(shí)間液體燃燒的時(shí)間(h)。FtmG 燃燒學(xué)質(zhì)量燃燒速度與線速度的關(guān)系質(zhì)量燃燒速度與線速度的關(guān)系液體的質(zhì)量可表示為液體

8、的質(zhì)量可表示為m=FH則質(zhì)量燃燒速度可以表示為則質(zhì)量燃燒速度可以表示為 G=v【例例】在一定條件在一定條件下，下，1h燒掉某密度為燒掉某密度為0.75g/cm3的汽油的汽油15cm，試求該汽油的燃燒線速度和質(zhì)量燃燒速度。，試求該汽油的燃燒線速度和質(zhì)量燃燒速度。燃燒學(xué)解：燃燒線速度解：燃燒線速度燃燒質(zhì)量速燃燒質(zhì)量速度度G=v=0.15750 kg/(m2h)=112.5 kg/(m2h)m/hm/htHv0.1510.15液體燃燒速液體燃燒速度的影響因素度的影響因素燃燒學(xué)燃燒燃燒區(qū)傳給液體的熱量區(qū)傳給液體的熱量液液體要維持穩(wěn)定燃燒，液面需不斷從燃燒區(qū)吸收熱量，保體要維持穩(wěn)定燃燒，液面需不斷從燃燒

9、區(qū)吸收熱量，保持一定的蒸發(fā)速度。持一定的蒸發(fā)速度。液體初始溫度液體初始溫度液體初始溫度越高，蒸發(fā)速度越快，可燃蒸氣濃度越高，液體初始溫度越高，蒸發(fā)速度越快，可燃蒸氣濃度越高，燃燒速度越快燃燒速度越快。燃燒學(xué)儲罐液面高度儲罐液面高度隨著液隨著液面高度降低，液面和燃燒區(qū)的距離增大，傳到液面面高度降低，液面和燃燒區(qū)的距離增大，傳到液面的熱量減少，燃燒速度降低。的熱量減少，燃燒速度降低。水的影響水的影響燃燒時(shí)，誰的蒸發(fā)要吸收部分熱量，蒸發(fā)的水蒸氣進(jìn)入燃燃燒時(shí)，誰的蒸發(fā)要吸收部分熱量，蒸發(fā)的水蒸氣進(jìn)入燃燒區(qū)，降低可燃蒸氣與氧氣的濃度，降低燃燒速度燒區(qū)，降低可燃蒸氣與氧氣的濃度，降低燃燒速度。燃燒學(xué)風(fēng)的風(fēng)

10、的影響影響風(fēng)有利風(fēng)有利于可燃蒸氣與氧氣的充分接觸，同時(shí)及時(shí)帶走燃于可燃蒸氣與氧氣的充分接觸，同時(shí)及時(shí)帶走燃燒產(chǎn)物，加快燃燒速度。但風(fēng)速過大不利于可燃蒸氣和熱量燒產(chǎn)物，加快燃燒速度。但風(fēng)速過大不利于可燃蒸氣和熱量的集聚，導(dǎo)致燃燒熄滅。的集聚，導(dǎo)致燃燒熄滅。燃燒學(xué)可燃性液可燃性液體燃燒體燃燒蒸發(fā)蒸發(fā)閃燃閃燃沸溢和噴濺沸溢和噴濺蒸發(fā)熱蒸發(fā)熱沸點(diǎn)沸點(diǎn)蒸氣壓蒸氣壓閃點(diǎn)計(jì)算閃點(diǎn)計(jì)算蒸發(fā)熱蒸發(fā)熱沸溢沸溢噴濺噴濺【例例】已知大氣壓力為已知大氣壓力為101325Pa，試求，試求甲甲苯（苯（C7H8）的的閃點(diǎn)閃點(diǎn)。燃燒學(xué)解：甲苯的燃燒反應(yīng)式解：甲苯的燃燒反應(yīng)式C7H8+9O2=7CO2+4H2O則則N=18，帶入公式計(jì)算苯在閃燃時(shí)的飽和蒸氣壓為，帶入公式計(jì)算苯在閃燃時(shí)的飽和蒸氣壓