自燃理論燃燒學(xué)基礎(chǔ)課件

第一節(jié)謝苗諾夫自燃理論一、熱自燃理論的基本出發(fā)點(diǎn)

體系能否著火取決于化學(xué)反應(yīng)放熱因素與體系向環(huán)境散熱因素的相對(duì)大小。如果反應(yīng)放熱占優(yōu)勢(shì)，體系就會(huì)出現(xiàn)熱量積累，溫度升高，反應(yīng)加速，出現(xiàn)自燃。反之，不能自燃。二、謝苗諾夫自燃理論謝苗諾夫自燃理論的基本出發(fā)點(diǎn)：自然體系的著火成功與否取決于放熱因素和散熱因素的相互關(guān)系。

1ppt課件第一節(jié)謝苗諾夫自燃理論一、熱自燃理論的基本出發(fā)點(diǎn)1ppt放熱因素散熱因素放熱因素散熱因素?zé)崃糠e累熱量積累能不能2ppt課件放熱因素散熱因素放熱因素散熱因素?zé)崃繜崃磕懿荒?ppt課件二、熱自燃理論的研究對(duì)象和模型研究對(duì)象：內(nèi)部充滿(mǎn)預(yù)混可燃?xì)怏w的容器，容器外環(huán)境溫度為T(mén)0簡(jiǎn)化假設(shè):（1）設(shè)容器體積為V，表面積為A。（2）壁溫與混氣溫度始終相同，開(kāi)始時(shí)二者均為T(mén)0，隨著反應(yīng)進(jìn)行二者溫度上升為T(mén)。（3）容器中各點(diǎn)的溫度、濃度相同。（4）容器中既無(wú)自然對(duì)流，也無(wú)強(qiáng)迫對(duì)流。（5）環(huán)境與容器之間有對(duì)流換熱，對(duì)流換熱系數(shù)為h，它不隨溫度變化。（6）著火前反應(yīng)物濃度變化很小。3ppt課件二、熱自燃理論的研究對(duì)象和模型研究對(duì)象：內(nèi)部充滿(mǎn)預(yù)混可放熱速率、散熱速率放熱速率：?jiǎn)挝粫r(shí)間體系中的混氣由化學(xué)反應(yīng)放出的熱量。用Q1表示.散熱速率：?jiǎn)挝粫r(shí)間體系中的混氣平均向外界環(huán)境散發(fā)的熱量。用Q2表示。4ppt課件放熱速率、散熱速率4ppt課件三、熱自燃理論的著火條件

（一）放熱速率與散熱速率φ

放熱速率：散熱速率：能量守恒：5ppt課件三、熱自燃理論的著火條件放熱速率：散熱速率：能量守恒：5pp6ppt課件6ppt課件7ppt課件7ppt課件8ppt課件8ppt課件9ppt課件9ppt課件10ppt課件10ppt課件數(shù)形結(jié)合法：放熱速率：散熱速率：TT0決定曲線(xiàn)位置關(guān)系的因素：T0，h，P11ppt課件數(shù)形結(jié)合法：放熱速率：散熱速率：TT0決定曲線(xiàn)位置關(guān)系的因素放熱速率：散熱速率：TT12ppt課件放熱速率：散熱速率：TT12ppt課件決定曲線(xiàn)位置關(guān)系的因素：T0，h，PT0hP變變變不變不變不變不變不變不變13ppt課件決定曲線(xiàn)位置關(guān)系的因素：T0hP變變變不變不變不變不變不變決定曲線(xiàn)位置關(guān)系的因素：h，P一定；

T0變！TabcT03放熱速率：散熱速率：T02T0114ppt課件決定曲線(xiàn)位置關(guān)系的因素：h，P一定；T0變！TabcTabc決定曲線(xiàn)位置關(guān)系的因素：h，P一定；

T0變！a點(diǎn)：穩(wěn)定點(diǎn)，體系只能穩(wěn)定在交點(diǎn)處作低溫、緩慢的氧化反應(yīng)，反應(yīng)無(wú)法加速，體系不能著火；b點(diǎn)：非穩(wěn)定點(diǎn)，但是熱力學(xué)非自發(fā)狀態(tài)。c點(diǎn)：臨界點(diǎn)，標(biāo)志著體系處于由維持低溫、穩(wěn)定氧化反應(yīng)狀態(tài)到不能維持這種狀態(tài)（即到加速反應(yīng)狀態(tài)）的過(guò)渡狀態(tài)，體現(xiàn)了體系熱自燃著火條件。Tc出現(xiàn)火焰的最低臨界溫度，為該條件下的自燃點(diǎn)。Tc放熱速率：散熱速率：T03T02T0115ppt課件Tabc決定曲線(xiàn)位置關(guān)系的因素：h，P一定；T0變！Tabc決定曲線(xiàn)位置關(guān)系的因素：h，P一定；

T0變！T03相交：

不能自燃；相切：

發(fā)生自燃的臨界條件；相離：

放熱>散熱，熱量積累溫度升高，一定能自燃。Tc放熱速率：散熱速率：T02T0116ppt課件Tabc決定曲線(xiàn)位置關(guān)系的因素：h，P一定；T0變！Tabc決定曲線(xiàn)位置關(guān)系的因素：h，P一定；

T0變！T0Tc放熱速率：散熱速率：T02T013自燃重要的準(zhǔn)則：壁溫T02是個(gè)臨界值，超過(guò)這個(gè)溫度，反應(yīng)就會(huì)不斷加速直至著火，該溫度稱(chēng)為臨界環(huán)境溫度，用Ta,cr表示。17ppt課件Tabc決定曲線(xiàn)位置關(guān)系的因素：h，P一定；T0變！決定曲線(xiàn)位置關(guān)系的因素：T0，h，PT0hP變變變不變不變不變不變不變不變18ppt課件決定曲線(xiàn)位置關(guān)系的因素：T0hP變變變不變不變不變不變不變決定曲線(xiàn)位置關(guān)系的因素：T0，P一定；

h變！TT0放熱速率：散熱速率：19ppt課件決定曲線(xiàn)位置關(guān)系的因素：T0，P一定；h變！TT0放決定曲線(xiàn)位置關(guān)系的因素：T0，P一定；

h變！TT0放熱速率：散熱速率：a點(diǎn)：b點(diǎn)：c點(diǎn)：相交：相切：相離：

abc20ppt課件決定曲線(xiàn)位置關(guān)系的因素：T0，P一定；h變！TT0放決定曲線(xiàn)位置關(guān)系的因素：T0，P一定；

h變！TT0放熱速率：散熱速率：abc自燃重要的準(zhǔn)則：斜率h02是個(gè)臨界值，超過(guò)這個(gè)對(duì)流換熱系數(shù)，反應(yīng)就會(huì)不斷加速直至著火，該斜率稱(chēng)為臨界對(duì)流換熱系數(shù)，用Ha,cr表示。21ppt課件決定曲線(xiàn)位置關(guān)系的因素：T0，P一定；h變！TT0放決定曲線(xiàn)位置關(guān)系的因素：T0，h，PT0hP變變變不變不變不變不變不變不變22ppt課件決定曲線(xiàn)位置關(guān)系的因素：T0hP變變變不變不變不變不變不變TT0決定曲線(xiàn)位置關(guān)系的因素：T0，h一定；

P變！放熱速率：散熱速率：23ppt課件TT0決定曲線(xiàn)位置關(guān)系的因素：T0，h一定；P變！TT0決定曲線(xiàn)位置關(guān)系的因素：T0，h一定；

P變！放熱速率：散熱速率：a點(diǎn)：b點(diǎn)：c點(diǎn)：相交：相切：相離：

abc24ppt課件TT0決定曲線(xiàn)位置關(guān)系的因素：T0，h一定；P變！TT0決定曲線(xiàn)位置關(guān)系的因素：T0，h一定；

P變！放熱速率：散熱速率：abc自燃重要的準(zhǔn)則：反應(yīng)壓力P02是個(gè)臨界值，體系超過(guò)這個(gè)壓力，反應(yīng)就會(huì)不斷加速直至著火，該壓力稱(chēng)為臨界反應(yīng)壓力，用Pa,cr表示。25ppt課件TT0決定曲線(xiàn)位置關(guān)系的因素：T0，h一定；P變！三、熱自燃理論的著火條件

（二）放熱速率的影響因素1、發(fā)熱量2、溫度3、催化物質(zhì)4、比表面積5、新舊程度6、壓力放熱量越大，越容易自燃；放熱量越小，越不容易自燃。放熱量的增大，臨界點(diǎn)C的位置左移，說(shuō)明自燃點(diǎn)隨放熱量的增大而減小。26ppt課件三、熱自燃理論的著火條件1、發(fā)熱量放熱量越大，越容易三、熱自燃理論的著火條件

（二）放熱速率的影響因素溫度升高，化學(xué)反應(yīng)速度提高，放熱量增大，易發(fā)生自燃。1、發(fā)熱量2、溫度3、催化物質(zhì)4、比表面積5、新舊程度6、壓力27ppt課件三、熱自燃理論的著火條件溫度升高，化學(xué)反應(yīng)速度提高，放熱量增三、熱自燃理論的著火條件

（二）放熱速率的影響因素催化物降低反應(yīng)活化能，加快反應(yīng)速度。

少量水分可以起到催化劑的效果，自燃點(diǎn)較高的物質(zhì)含有少量的低自燃點(diǎn)物質(zhì)。1、發(fā)熱量2、溫度3、催化物質(zhì)4、比表面積5、新舊程度6、壓力28ppt課件三、熱自燃理論的著火條件催化物降低反應(yīng)活化能，加快反應(yīng)速度。三、熱自燃理論的著火條件

（二）放熱速率的影響因素在散熱條件相同的情況下，比表面積越大，越容易自燃。1、發(fā)熱量2、溫度3、催化物質(zhì)4、比表面積5、新舊程度6、壓力29ppt課件三、熱自燃理論的著火條件在散熱條件相同的情況下，比表面積越大三、熱自燃理論的著火條件

（二）放熱速率的影響因素不同的物質(zhì)有不同的影響新煤、新制備的金屬粉末；舊硝化棉1、發(fā)熱量2、溫度3、催化物質(zhì)4、比表面積5、新舊程度6、壓力30ppt課件三、熱自燃理論的著火條件不同的物質(zhì)有不同的影響1、發(fā)熱量30三、熱自燃理論的著火條件

（二）放熱速率的影響因素

壓力越大，反應(yīng)物密度越大，單位體積產(chǎn)生的熱量越多，易發(fā)生自燃。1、發(fā)熱量2、溫度3、催化物質(zhì)4、比表面積5、新舊程度6、壓力31ppt課件三、熱自燃理論的著火條件壓力越大，反應(yīng)物密度越大，單三、熱自燃理論的著火條件

（三）散熱速率的影響因素1、導(dǎo)熱作用導(dǎo)熱系數(shù)越小，越易蓄熱，易自燃；2、對(duì)流換熱作用對(duì)流換熱作用差的，容易自燃。如：通風(fēng)不良角落處的浸油紗團(tuán)或棉布；3、堆積方式大量堆積的粉末或疊加的薄片物體。如：桐油布雨傘、雨衣。注意：評(píng)價(jià)堆積方式的參數(shù)是表面積/體積比，此比值越大，散熱能力越強(qiáng)，自燃點(diǎn)越高。32ppt課件三、熱自燃理論的著火條件1、導(dǎo)熱作用注意：評(píng)價(jià)堆積方式的參數(shù)四、熱自燃理論中的著火感應(yīng)期

直觀定義：可燃體系由開(kāi)始發(fā)生化學(xué)反應(yīng)到著火燃燒的一段時(shí)間。熱著火理論中的定義：可燃體系在已滿(mǎn)足熱著火條件的情況下，由初始狀態(tài)到溫度開(kāi)始驟然上升瞬間所需要的時(shí)間。著火感應(yīng)期的存在原因：可燃體系在著火前由低溫化學(xué)反應(yīng)到高溫燃燒反應(yīng)，需要有個(gè)熱量逐漸積累、溫度逐漸上升過(guò)程，反應(yīng)才能自動(dòng)加速，而這個(gè)過(guò)程是需要時(shí)間的。33ppt課件四、熱自燃理論中的著火感應(yīng)期直觀定義：可燃體系由開(kāi)始發(fā)生TabcT0TcTTct（一）T-t曲線(xiàn)圖四、熱自燃理論中的著火感應(yīng)期

34ppt課件TabcT0TcTTct（一）T-t曲線(xiàn)圖四、熱自燃理論中的一、理論分析

1、基本出發(fā)點(diǎn)：F－K理論：謝氏理論：第二節(jié)弗蘭克-卡門(mén)涅茨基自燃理論

Frank-Kamenetski自熱體系能否著火取決于其

放熱因素和散熱因素的相互關(guān)系自熱體系能否著火，取決于

體系能否得到穩(wěn)態(tài)的溫度分布35ppt課件一、理論分析F－K理論：謝氏理論：第二節(jié)弗蘭克-卡門(mén)涅穩(wěn)態(tài)溫度分布非穩(wěn)態(tài)溫度分布TT不隨時(shí)間變化著火不著火臨界狀態(tài)形式簡(jiǎn)單有解無(wú)解不著火著火36ppt課件穩(wěn)態(tài)溫度分布非穩(wěn)態(tài)溫度分布TT不隨時(shí)間變化著火不著火臨界狀態(tài)自熱體系溫度分布示意圖吼吼吼精油（a）謝苗諾夫模型

（b）F－K

模型37ppt課件自熱體系溫度分布示意圖吼吼吼精油（a）謝苗諾夫模型第一節(jié)謝苗諾夫自燃理論一、熱自燃理論的基本出發(fā)點(diǎn)

體系能否著火取決于化學(xué)反應(yīng)放熱因素與體系向環(huán)境散熱因素的相對(duì)大小。如果反應(yīng)放熱占優(yōu)勢(shì)，體系就會(huì)出現(xiàn)熱量積累，溫度升高，反應(yīng)加速，出現(xiàn)自燃。反之，不能自燃。二、謝苗諾夫自燃理論謝苗諾夫自燃理論的基本出發(fā)點(diǎn)：自然體系的著火成功與否取決于放熱因素和散熱因素的相互關(guān)系。

38ppt課件第一節(jié)謝苗諾夫自燃理論一、熱自燃理論的基本出發(fā)點(diǎn)1ppt放熱因素散熱因素放熱因素散熱因素?zé)崃糠e累熱量積累能不能39ppt課件放熱因素散熱因素放熱因素散熱因素?zé)崃繜崃磕懿荒?ppt課件二、熱自燃理論的研究對(duì)象和模型研究對(duì)象：內(nèi)部充滿(mǎn)預(yù)混可燃?xì)怏w的容器，容器外環(huán)境溫度為T(mén)0簡(jiǎn)化假設(shè):（1）設(shè)容器體積為V，表面積為A。（2）壁溫與混氣溫度始終相同，開(kāi)始時(shí)二者均為T(mén)0，隨著反應(yīng)進(jìn)行二者溫度上升為T(mén)。（3）容器中各點(diǎn)的溫度、濃度相同。（4）容器中既無(wú)自然對(duì)流，也無(wú)強(qiáng)迫對(duì)流。（5）環(huán)境與容器之間有對(duì)流換熱，對(duì)流換熱系數(shù)為h，它不隨溫度變化。（6）著火前反應(yīng)物濃度變化很小。40ppt課件二、熱自燃理論的研究對(duì)象和模型研究對(duì)象：內(nèi)部充滿(mǎn)預(yù)混可放熱速率、散熱速率放熱速率：?jiǎn)挝粫r(shí)間體系中的混氣由化學(xué)反應(yīng)放出的熱量。用Q1表示.散熱速率：?jiǎn)挝粫r(shí)間體系中的混氣平均向外界環(huán)境散發(fā)的熱量。用Q2表示。41ppt課件放熱速率、散熱速率4ppt課件三、熱自燃理論的著火條件

（一）放熱速率與散熱速率φ

放熱速率：散熱速率：能量守恒：42ppt課件三、熱自燃理論的著火條件放熱速率：散熱速率：能量守恒：5pp43ppt課件6ppt課件44ppt課件7ppt課件45ppt課件8ppt課件46ppt課件9ppt課件47ppt課件10ppt課件數(shù)形結(jié)合法：放熱速率：散熱速率：TT0決定曲線(xiàn)位置關(guān)系的因素：T0，h，P48ppt課件數(shù)形結(jié)合法：放熱速率：散熱速率：TT0決定曲線(xiàn)位置關(guān)系的因素放熱速率：散熱速率：TT49ppt課件放熱速率：散熱速率：TT12ppt課件決定曲線(xiàn)位置關(guān)系的因素：T0，h，PT0hP變變變不變不變不變不變不變不變50ppt課件決定曲線(xiàn)位置關(guān)系的因素：T0hP變變變不變不變不變不變不變決定曲線(xiàn)位置關(guān)系的因素：h，P一定；

T0變！TabcT03放熱速率：散熱速率：T02T0151ppt課件決定曲線(xiàn)位置關(guān)系的因素：h，P一定；T0變！TabcTabc決定曲線(xiàn)位置關(guān)系的因素：h，P一定；

T0變！a點(diǎn)：穩(wěn)定點(diǎn)，體系只能穩(wěn)定在交點(diǎn)處作低溫、緩慢的氧化反應(yīng)，反應(yīng)無(wú)法加速，體系不能著火；b點(diǎn)：非穩(wěn)定點(diǎn)，但是熱力學(xué)非自發(fā)狀態(tài)。c點(diǎn)：臨界點(diǎn)，標(biāo)志著體系處于由維持低溫、穩(wěn)定氧化反應(yīng)狀態(tài)到不能維持這種狀態(tài)（即到加速反應(yīng)狀態(tài)）的過(guò)渡狀態(tài)，體現(xiàn)了體系熱自燃著火條件。Tc出現(xiàn)火焰的最低臨界溫度，為該條件下的自燃點(diǎn)。Tc放熱速率：散熱速率：T03T02T0152ppt課件Tabc決定曲線(xiàn)位置關(guān)系的因素：h，P一定；T0變！Tabc決定曲線(xiàn)位置關(guān)系的因素：h，P一定；

T0變！T03相交：

不能自燃；相切：

發(fā)生自燃的臨界條件；相離：

放熱>散熱，熱量積累溫度升高，一定能自燃。Tc放熱速率：散熱速率：T02T0153ppt課件Tabc決定曲線(xiàn)位置關(guān)系的因素：h，P一定；T0變！Tabc決定曲線(xiàn)位置關(guān)系的因素：h，P一定；

T0變！T0Tc放熱速率：散熱速率：T02T013自燃重要的準(zhǔn)則：壁溫T02是個(gè)臨界值，超過(guò)這個(gè)溫度，反應(yīng)就會(huì)不斷加速直至著火，該溫度稱(chēng)為臨界環(huán)境溫度，用Ta,cr表示。54ppt課件Tabc決定曲線(xiàn)位置關(guān)系的因素：h，P一定；T0變！決定曲線(xiàn)位置關(guān)系的因素：T0，h，PT0hP變變變不變不變不變不變不變不變55ppt課件決定曲線(xiàn)位置關(guān)系的因素：T0hP變變變不變不變不變不變不變決定曲線(xiàn)位置關(guān)系的因素：T0，P一定；

h變！TT0放熱速率：散熱速率：56ppt課件決定曲線(xiàn)位置關(guān)系的因素：T0，P一定；h變！TT0放決定曲線(xiàn)位置關(guān)系的因素：T0，P一定；

h變！TT0放熱速率：散熱速率：a點(diǎn)：b點(diǎn)：c點(diǎn)：相交：相切：相離：

abc57ppt課件決定曲線(xiàn)位置關(guān)系的因素：T0，P一定；h變！TT0放決定曲線(xiàn)位置關(guān)系的因素：T0，P一定；

h變！TT0放熱速率：散熱速率：abc自燃重要的準(zhǔn)則：斜率h02是個(gè)臨界值，超過(guò)這個(gè)對(duì)流換熱系數(shù)，反應(yīng)就會(huì)不斷加速直至著火，該斜率稱(chēng)為臨界對(duì)流換熱系數(shù)，用Ha,cr表示。58ppt課件決定曲線(xiàn)位置關(guān)系的因素：T0，P一定；h變！TT0放決定曲線(xiàn)位置關(guān)系的因素：T0，h，PT0hP變變變不變不變不變不變不變不變59ppt課件決定曲線(xiàn)位置關(guān)系的因素：T0hP變變變不變不變不變不變不變TT0決定曲線(xiàn)位置關(guān)系的因素：T0，h一定；

P變！放熱速率：散熱速率：60ppt課件TT0決定曲線(xiàn)位置關(guān)系的因素：T0，h一定；P變！TT0決定曲線(xiàn)位置關(guān)系的因素：T0，h一定；

P變！放熱速率：散熱速率：a點(diǎn)：b點(diǎn)：c點(diǎn)：相交：相切：相離：

abc61ppt課件TT0決定曲線(xiàn)位置關(guān)系的因素：T0，h一定；P變！TT0決定曲線(xiàn)位置關(guān)系的因素：T0，h一定；

P變！放熱速率：散熱速率：abc自燃重要的準(zhǔn)則：反應(yīng)壓力P02是個(gè)臨界值，體系超過(guò)這個(gè)壓力，反應(yīng)就會(huì)不斷加速直至著火，該壓力稱(chēng)為臨界反應(yīng)壓力，用Pa,cr表示。62ppt課件TT0決定曲線(xiàn)位置關(guān)系的因素：T0，h一定；P變！三、熱自燃理論的著火條件

（二）放熱速率的影響因素1、發(fā)熱量2、溫度3、催化物質(zhì)4、比表面積5、新舊程度6、壓力放熱量越大，越容易自燃；放熱量越小，越不容易自燃。放熱量的增大，臨界點(diǎn)C的位置左移，說(shuō)明自燃點(diǎn)隨放熱量的增大而減小。63ppt課件三、熱自燃理論的著火條件1、發(fā)熱量放熱量越大，越容易三、熱自燃理論的著火條件

（二）放熱速率的影響因素溫度升高，化學(xué)反應(yīng)速度提高，放熱量增大，易發(fā)生自燃。1、發(fā)熱量2、溫度3、催化物質(zhì)4、比表面積5、新舊程度6、壓力64ppt課件三、熱自燃理論的著火條件溫度升高，化學(xué)反應(yīng)速度提高，放熱量增三、熱自燃理論的著火條件

（二）放熱速率的影響因素催化物降低反應(yīng)活化能，加快反應(yīng)速度。

少量水分可以起到催化劑的效果，自燃點(diǎn)較高的物質(zhì)含有少量的低自燃點(diǎn)物質(zhì)。1、發(fā)熱量2、溫度3、催化物質(zhì)4、比表面積5、新舊程度6、壓力65ppt課件三、熱自燃理論的著火條件催化物降低反應(yīng)活化能，加快反應(yīng)速度。三、熱自燃理論的著火條件

（二）放熱速率的影響因素在散熱條件相同的情況下，比表面積越大，越容易自燃。1、發(fā)熱量2、溫度3、催化物質(zhì)4、比表面積5、新舊程度6、壓力66ppt課件三、熱自燃理論的著火條件在散熱條件相同的情況下，比表面積越大三、熱自燃理論的著火條件

（二）放熱速率的影響因素不同的物質(zhì)有不同的影響新煤、新制備的金屬粉末；舊硝化棉1、發(fā)熱量2、溫度3、催化物質(zhì)4、比表面積5、新舊程度6、壓力67ppt課件三、熱自燃理論的著火條件不同的物質(zhì)有不同的影響1、發(fā)熱量30三、熱自燃理論的著火條件

（二）放熱速率的影響因素

壓力越大，反應(yīng)物密度越大，單位體積產(chǎn)生的熱量越多，易發(fā)生自燃。1、發(fā)熱量2、溫度3、催化物質(zhì)4、比表面積5、新舊程度6、壓力68ppt課件三、熱自燃理論的著火條件壓力越大，反應(yīng)物密度越大，單三、熱自燃理論