燃燒學(xué)—第3章1

1、燃燒學(xué)-第三章中國礦業(yè)大學(xué)能源學(xué)院安全與消防工程系1燃燒學(xué) 燃燒學(xué)燃燒學(xué)-第三章中國礦業(yè)大學(xué)能源學(xué)院安全與消防工程系2第第3 3章章 著火和滅火理論著火和滅火理論 著火分類和著火條件著火分類和著火條件 謝苗諾夫熱自燃理論謝苗諾夫熱自燃理論 弗蘭克卡門涅茨基熱自燃理論弗蘭克卡門涅茨基熱自燃理論 鏈鎖自燃理論鏈鎖自燃理論 強(qiáng)迫著火強(qiáng)迫著火 滅火分析滅火分析 燃燒學(xué)-第三章中國礦業(yè)大學(xué)能源學(xué)院安全與消防工程系3第第3 3章章 著火和滅火理論著火和滅火理論 3.1 著火分類和著火條件著火分類和著火條件 3.1.1 著火分類著火分類 可燃物的著火方式，一般分為下列幾類：可燃物的著火方式，一般分為下列幾類

2、： 化學(xué)自燃化學(xué)自燃 熱自燃熱自燃 點(diǎn)燃（或稱強(qiáng)迫著火）點(diǎn)燃（或稱強(qiáng)迫著火） 3.1.2 著火條件著火條件 著火著火: :是指直觀中的混合物反應(yīng)自動(dòng)加速，并自動(dòng)升溫以至引起是指直觀中的混合物反應(yīng)自動(dòng)加速，并自動(dòng)升溫以至引起空間某個(gè)局部最終在某個(gè)時(shí)間有火焰出現(xiàn)的過程?？臻g某個(gè)局部最終在某個(gè)時(shí)間有火焰出現(xiàn)的過程。燃燒學(xué)-第三章中國礦業(yè)大學(xué)能源學(xué)院安全與消防工程系4v 著火條件著火條件是：如果在一定的是：如果在一定的初始條件初始條件下，系統(tǒng)將不能下，系統(tǒng)將不能在整個(gè)時(shí)間區(qū)段保持低溫水平的緩慢反應(yīng)態(tài)，而將出在整個(gè)時(shí)間區(qū)段保持低溫水平的緩慢反應(yīng)態(tài)，而將出現(xiàn)一個(gè)劇烈的加速的過度過程，使系統(tǒng)在某個(gè)瞬間達(dá)現(xiàn)一

3、個(gè)劇烈的加速的過度過程，使系統(tǒng)在某個(gè)瞬間達(dá)到高溫反應(yīng)態(tài)，即達(dá)到燃燒態(tài)，那么這個(gè)初始條件就到高溫反應(yīng)態(tài)，即達(dá)到燃燒態(tài)，那么這個(gè)初始條件就是著火條件是著火條件 0),(0udPhTf：著火條件的函數(shù)表達(dá)式T0-環(huán)境溫度；環(huán)境溫度；h-對(duì)流換熱系數(shù)；對(duì)流換熱系數(shù)；p-預(yù)混氣壓力；預(yù)混氣壓力；d-容器直徑；容器直徑；u-環(huán)境氣流速度環(huán)境氣流速度TWs反應(yīng)速度著火過程燃燒學(xué)-第三章中國礦業(yè)大學(xué)能源學(xué)院安全與消防工程系53.2 謝苗諾夫熱自燃理論v 謝苗諾夫自燃理論謝苗諾夫自燃理論v 謝苗諾夫自燃理論的應(yīng)用謝苗諾夫自燃理論的應(yīng)用v 謝苗諾夫自燃理論的局限性謝苗諾夫自燃理論的局限性1.基本思想：基本思想：

4、某一反應(yīng)體系在初始條件下，進(jìn)行緩慢的氧化還原反某一反應(yīng)體系在初始條件下，進(jìn)行緩慢的氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)生的熱量，同時(shí)向環(huán)境散熱，當(dāng)產(chǎn)生的熱應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)生的熱量，同時(shí)向環(huán)境散熱，當(dāng)產(chǎn)生的熱量大于散熱時(shí)，體系的溫度升高，化學(xué)反應(yīng)速度加快，量大于散熱時(shí)，體系的溫度升高，化學(xué)反應(yīng)速度加快，產(chǎn)生更多的熱量，反應(yīng)體系的溫度進(jìn)一步升高，直至產(chǎn)生更多的熱量，反應(yīng)體系的溫度進(jìn)一步升高，直至著火燃燒。著火燃燒。燃燒學(xué)-第三章中國礦業(yè)大學(xué)能源學(xué)院安全與消防工程系62. 物理模型設(shè)設(shè) 容器體積：容器體積：V容器表面積：容器表面積：S環(huán)境溫度：環(huán)境溫度：T0對(duì)流換熱系數(shù)：對(duì)流換熱系數(shù)：h 容器內(nèi)部裝入預(yù)混燃?xì)?，容器?nèi)部裝

5、入預(yù)混燃?xì)?，氣體溫度、濃度均勻。氣體溫度、濃度均勻。rTT00燃燒學(xué)-第三章中國礦業(yè)大學(xué)能源學(xué)院安全與消防工程系73. 理論分析 化學(xué)反應(yīng)速率化學(xué)反應(yīng)速率 熱生成速率熱生成速率 散熱速率散熱速率 系統(tǒng)升溫速率系統(tǒng)升溫速率RTEbBaAeCCQVkq/01)(02TTSqRTEbBaAeCCkw/0dtdTCVqq21CVqqdtdT21 燃燒學(xué)-第三章中國礦業(yè)大學(xué)能源學(xué)院安全與消防工程系8 放熱和散熱曲線相切于放熱和散熱曲線相切于B點(diǎn)點(diǎn)自自燃的臨界狀態(tài)燃的臨界狀態(tài) TB自燃溫度（自燃點(diǎn)）自燃溫度（自燃點(diǎn)） T02自燃臨界環(huán)境溫度自燃臨界環(huán)境溫度 Ta,crTq 1q 2q T01ACBT02T

6、03T21qq TaTBTcT01T02T03tTT01TaT03TBT02燃燒學(xué)-第三章中國礦業(yè)大學(xué)能源學(xué)院安全與消防工程系9 著火的臨界條件：著火的臨界條件：2條曲線相切于條曲線相切于B點(diǎn)。點(diǎn)。21qq dTdqdTdq2100TTSeCCQVKBRTEBABSeRTECCQVKBRTEBBA20ERTTTBB20 2式相除，有ERTRERETB04122ERTTETRERTRERETB2002202022122約為2010 ,200ERTTTTB燃燒學(xué)-第三章中國礦業(yè)大學(xué)能源學(xué)院安全與消防工程系10ERTSEeCCQVKERTTREBA20020000TTSeCCQVKBRTEBAB，代

7、入將ERTTTB200 0002001TERTTERTT熱自燃的條件 , 10200RTEBAeSRTECCQVK常數(shù)不是可燃物的固有物理因素）熱力學(xué)因素；流體力學(xué)BTTfSVCEQkfT,() ;,(000燃燒學(xué)-第三章中國礦業(yè)大學(xué)能源學(xué)院安全與消防工程系11Tq 1q 2q Tq 2q 改變散熱條件改變散熱條件降低降低增加放熱增加放熱增加增加P4. 改變體系自燃狀態(tài)的方法改變體系自燃狀態(tài)的方法燃燒學(xué)-第三章中國礦業(yè)大學(xué)能源學(xué)院安全與消防工程系12二、謝苗諾夫自燃理論的應(yīng)用 著火感應(yīng)期著火感應(yīng)期 著火極限著火極限 濃度極限濃度極限 壓力極限壓力極限 溫度極限溫度極限燃燒學(xué)-第三章中國礦業(yè)大學(xué)

8、能源學(xué)院安全與消防工程系131. 著火感應(yīng)期著火感應(yīng)期 （也稱為著火延遲時(shí)間、誘導(dǎo)期）（也稱為著火延遲時(shí)間、誘導(dǎo)期）Tq 1q 2q T01BT02T03tTT01TaTBT02T03定義：體系的溫度從定義：體系的溫度從T0自發(fā)升高到自發(fā)升高到TB所需的時(shí)間所需的時(shí)間fBfCCW0)()(000TTCVCCQVBVfBf0/000RTEboxafeCCkWoRTEboxafBVeCCQkTTC/00000)(燃燒學(xué)-第三章中國礦業(yè)大學(xué)能源學(xué)院安全與消防工程系142. 爆炸極限爆炸極限 爆炸濃度極限爆炸濃度極限 如：甲烷如：甲烷/空氣：空氣：515% 爆炸壓力極限爆炸壓力極限如：甲烷如：甲烷/空

9、氣：小于空氣：小于0.065MPa，不爆炸，不爆炸 爆炸溫度極限爆炸溫度極限如：甲烷如：甲烷/空氣：小于空氣：小于690，不爆炸，不爆炸燃燒學(xué)-第三章中國礦業(yè)大學(xué)能源學(xué)院安全與消防工程系15 在自燃臨界狀態(tài)：在自燃臨界狀態(tài)： 兩邊取對(duì)數(shù)、整理，兩邊取對(duì)數(shù)、整理， 得：得：謝苗諾夫方程謝苗諾夫方程10200RTEBAeSRTECCQVK 設(shè)反應(yīng)物總摩爾濃度為設(shè)反應(yīng)物總摩爾濃度為C， 即即CCACB xA表示燃料的摩爾分?jǐn)?shù)，表示燃料的摩爾分?jǐn)?shù)，xB為空氣（氧）摩爾分?jǐn)?shù)為空氣（氧）摩爾分?jǐn)?shù)AACxCBBCxCRTPCc10402210RTEBAceSRTxxEPQVKK)1 (ln212ln1002

10、0BAcxExQVKKSRRTETP)1 (ln21ln020AAcxxBTATPBTATPc020ln燃燒學(xué)-第三章中國礦業(yè)大學(xué)能源學(xué)院安全與消防工程系16謝苗諾夫方程謝苗諾夫方程T0PcPcT0著火 Pc與與T0關(guān)系（關(guān)系（ xA不變）：不變）：)1 (ln21ln020AAcxxBTATP燃燒學(xué)-第三章中國礦業(yè)大學(xué)能源學(xué)院安全與消防工程系17T0100% xAT0 x1x2 存在爆炸的存在爆炸的濃度極限濃度極限 溫度升高，濃度極限范圍增溫度升高，濃度極限范圍增大，反之減小。大，反之減小。 溫度下降至某一值，系統(tǒng)失溫度下降至某一值，系統(tǒng)失去爆炸性去爆炸性存在爆炸存在爆炸的的溫度極限溫度極限 著火 T0與與xA的關(guān)系（的關(guān)系（ Pc不變）：不變）：甲烷（%）自燃點(diǎn)（）燃燒學(xué)-第三章中國礦業(yè)大學(xué)能源學(xué)院安全與消防工程系18 Pc與與xA的關(guān)系（的關(guān)系（ T0不變）：不變）：Pc100% xAPcx1x2 存在爆炸的存在爆炸的濃度極限濃度極限 壓力升高，濃度極限范壓力升高，濃度極限范圍增大，反之減小。圍增大，反之減小。 壓力下降至某一值，系壓力下降至某