可燃預混氣體的爆轟課件

燃燒學——可燃預混氣體的爆轟燃燒學——可燃預混氣體的爆轟1按燃料與氧化劑混合模式分按火焰?zhèn)鞑サ男问椒志徣蓟鹧姹Z火焰（爆震）預混火焰擴散火焰燃燒學可燃氣體燃燒分類按燃料與氧化劑混合模式分緩燃火焰預混火焰燃燒學可燃氣體燃燒2燃燒學爆轟的發(fā)生及形成條件1激波的理論爆轟波的破壞特點云霧爆轟現(xiàn)象燃燒學爆轟的發(fā)生及形成條件1激波的理論爆轟波的破壞特點云霧爆3正激波理論的形成過程假設在無限長絕熱等截面管道中的靜止氣體，通過活塞的作用向右運動，隨著活塞的加速過程，活塞前端氣體的速度將逐漸增大。當活塞加速度較小時，其表面處的氣體將受到不斷的微弱擾動，并朝著活塞運動的方向傳播。燃燒學正激波理論的形成過程燃燒學4初始擾動將形成的第一個波以聲速a0向右傳播，并使波后的氣體產(chǎn)生與活塞相等的微小速度u1。同時，受到壓縮作用的氣體的溫度、壓強和密度也會增大，將導致被壓縮后的氣體傳播速度增大到a1。燃燒學初始擾動將形成的第一個波以聲速a0向右傳播，并使波后的氣體產(chǎn)5活塞繼續(xù)加速運動，又會使其鄰近的氣體再次受到壓縮，形成絕對傳播速度為a1+u1的第二道波。同時由于被壓縮，受到壓縮的壓縮氣體的溫度、壓強再次升高，導致被壓縮后的氣體傳播速度增大到a2，形成絕對傳播速度為a2+u2的第二道波。燃燒學活塞繼續(xù)加速運動，又會使其鄰近的氣體再次受到壓縮，形成絕對傳6當活塞不斷向右加速，將產(chǎn)生一系列向右傳播的壓縮波，而且a2+u2

>…>a2+u2>

a1+u1

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a0,經(jīng)過一段時間，這些微小擾動將會疊加到一起，便形成一個很強的波陣面，即激波，激波前后的氣體溫度、壓強等參數(shù)發(fā)生突變，并以超音速傳播。燃燒學當活塞不斷向右加速，將產(chǎn)生一系列向右傳播的壓縮波，而且a2+7燃燒學燃燒學8燃燒學爆轟的發(fā)生及形成條件1激波的理論爆轟波的破壞特點2云霧爆轟現(xiàn)象燃燒學爆轟的發(fā)生及形成條件1激波的理論爆轟波的破壞特點2云霧9爆轟的發(fā)生可以分成三個階段：激波形成、爆轟發(fā)生和爆轟穩(wěn)定。燃燒學激波形成在一端封閉長管中裝有可燃預混氣體，并在封閉的一端點燃混合氣，點然后的混合氣由于化學反應放熱膨脹，將產(chǎn)生一道燃燒波。剛開始的火焰是以導熱傳播為主的緩燃，而后由于溫度升高，體積膨脹。爆轟的發(fā)生燃燒學激波形成10燃燒學體積膨脹的燃燒產(chǎn)物類似于一個活塞，對其后的未燃氣體具有一個壓縮作用，這樣就產(chǎn)生了一系列的壓縮波，這些壓縮波在未燃混合氣中傳播，各自使波前未燃混合氣的壓力p和溫度T發(fā)生一個微小的增量，并使其前端的未燃混合氣體獲得向前運動的速度，由于后面的壓縮波的波速比前面的大，當管道足夠長時，后面的壓縮波就可能追上前面的壓縮波，最終所有的壓縮波重疊在一起，就會形成激波。燃燒學體積膨脹的燃燒產(chǎn)物類似于一個活塞，對其后的未燃氣體具有11燃燒學爆轟發(fā)生當開始形成的火焰前面產(chǎn)生激波后，由于激波所產(chǎn)生的壓力非常高，它對未燃混合氣體的產(chǎn)生劇烈壓縮將使混合氣體的溫度急劇增加而著火。經(jīng)過一段時間以后，正?；鹧?zhèn)鞑ヅc激波所點燃的火焰將合二為一，于是燃燒在管子開口至激波面的整個前段進行，同時又將對其后段未點燃的氣體形成更大的壓縮作用，燃燒以超音速傳播。燃燒學爆轟發(fā)生12燃燒學爆轟穩(wěn)定激波經(jīng)過的地方未燃氣體都將被點燃，火焰?zhèn)鞑ニ俣纫簿偷扔诩げǖ牟▌铀俣取＜げê蟮囊讶細怏w又連續(xù)產(chǎn)生了一系列的壓縮波，繼續(xù)向前傳播，并不斷提供能量維持這種激波的傳播。燃燒學爆轟穩(wěn)定13爆轟的形成條件燃燒學初始正?；鹧?zhèn)鞑ツ芰啃纬蓧嚎s擾動從本質(zhì)上講，激波形成的直接原因是燃燒所產(chǎn)生的壓縮擾動。初始正常火焰?zhèn)鞑ツ芊癞a(chǎn)生壓縮擾動，是能否形成爆轟的關鍵。要形成激波，必須要使產(chǎn)生的一系列波在某個時刻能夠疊加到一起，而只有壓縮擾動具有這樣的特點。爆轟的形成條件燃燒學初始正?；鹧?zhèn)鞑ツ芰啃纬蓧嚎s擾動14燃燒學預混氣體容器或管子的尺寸必須足夠大從壓縮波的形成到最后的疊加，需要一定的過程，必須保證預混氣體容器或管子的尺寸足夠大，才能保證產(chǎn)生的一系列波能夠在碰到容器壁或管的端部前疊加在一起，形成重疊波。燃燒學預混氣體容器或管子的尺寸必須足夠大15燃燒學正?；鹧娣饷媾c爆轟形成位置之間的距離成為爆轟前期間距，與管道的內(nèi)徑和粗糙度有關，對于粗糙管道，其爆轟前期間距為管徑的2～4倍，管壁光滑的管道爆轟前期間距可達到管徑的幾十倍。燃燒學正?；鹧娣饷媾c爆轟形成位置之間的距離成為爆轟前期間距，16燃燒學管道直徑大于爆轟臨界直徑如果管道直徑太小，火焰的熱損失就會很大，同時，火焰中自由基也越容易碰撞管壁而失去活性。所以要形成爆轟，管徑必須大于某一臨界值，稱之為爆轟臨界直徑。一般可燃氣體的爆轟臨界直徑為12～15mm。燃燒學管道直徑大于爆轟臨界直徑17燃燒學可燃氣含量要在爆轟極限范圍內(nèi)只有可燃混合氣的含量達到一定條件時，爆轟才能形成，如果含量太高或太低，都不利于爆轟的發(fā)生。燃燒學可燃氣含量要在爆轟極限范圍內(nèi)18燃燒學【思考】爆轟極限與爆炸極限對比，區(qū)別在哪？為什么？燃燒學【思考】爆轟極限與爆炸極限對比，區(qū)別在哪？為什么？19氣體爆轟波的傳播速度與盛氣體管子的放置方法（垂直或水平、或傾斜）、起爆源的種類、引爆端是閉口還是開口等無關。與管子的形狀有關。燃燒學氣體爆轟傳播的影響因素氣體爆轟波的傳播速度與盛氣體管子的放置方法（垂直或水平、或傾20混合氣體的初始溫度對爆轟波速度影響很小，隨溫度升高，爆速稍微下降，這是因為溫度高使氣體密度減小所造成的。如爆鳴氣（2H2＋O2）初始溫度為100C時，測出的爆速值為2821m/s，而1000C時為2790m/s?；旌蠚怏w的爆速隨初始壓力的提高而提高。燃燒學混合氣體的初始溫度對爆轟波速度影響很小，隨溫度升高，爆速稍微21燃燒學爆轟的發(fā)生及形成條件激波的理論爆轟波的破壞特點23云霧爆轟現(xiàn)象燃燒學爆轟的發(fā)生及形成條件激波的理論爆轟波的破壞特點23云霧22爆轟波的破壞特點燃燒學爆轟波相對于波前氣體是超音速的，造成了巨大的破壞，主要有以下破壞特點：爆轟波波速快，會導致設備中的泄壓裝置失效。爆轟波壓力大，尤其在碰到器壁反射時，會產(chǎn)生更大的壓力，其對建筑物具有很強的破壞性。爆轟波的破壞特點燃燒學爆轟波相對于波前氣體是超音速的，造成了23燃燒學燃燒學24燃燒學爆轟波是一種激波，對人體具有殺傷作用。燃燒學爆轟波是一種激波，對人體具有殺傷作用。25防止爆轟形成的措施燃燒學①在管徑中安裝阻火器，降低管徑。②在爆轟波剛生成時，急劇增大管徑，減少壓縮作用，阻斷爆轟。防止爆轟形成的措施燃燒學①在管徑中安裝阻火器，降低管徑。26燃燒學爆轟的發(fā)生及形成條件激波的理論爆轟波的破壞特點3云霧爆轟現(xiàn)象4燃燒學爆轟的發(fā)生及形成條件激波的理論爆轟波的破壞特點3云霧爆27云霧爆轟是指液體燃料霧滴散布于氣體氧化劑或空氣當中形成的液一氣兩相混合物的爆轟。云霧爆轟是一種不均勻爆轟。不均勻相爆轟的分為四種：①不揮發(fā)油滴懸浮于氧氣或空氣中所發(fā)生的不均勻爆轟；燃燒學云霧爆轟是指液體燃料霧滴散布于氣體氧化劑或空氣當中形成的液一28②

充有氧氣的管子內(nèi)壁上涂以液態(tài)油膜所發(fā)生的不均勻爆轟；③充有氧氣的管子內(nèi)壁上涂以固態(tài)碳氫化合物或固態(tài)碳粉末所發(fā)生的不均勻爆轟；④

金屬粉末或其他固體可燃物粉塵懸浮于氧氣中所產(chǎn)生的不均勻爆轟。燃燒學②充有氧氣的管子內(nèi)壁上涂以液態(tài)油膜所發(fā)生的不均勻爆轟；燃燒29云霧爆轟課題的研究受到重視的原因有兩個方面：一與采煤、采油等礦業(yè)生產(chǎn)，以及石油、化工、糧食、紡織等工業(yè)生產(chǎn)的安全性緊密相關，二是與近30年來發(fā)展起來的燃料空氣炸彈這一武器技術的研究相關。燃燒學云霧爆轟課題的研究受到重視的原因有兩個方面：一與采煤、采油等30燃燒學燃燒學312007年11月24日，上海浦東一個加油站發(fā)生爆炸，4人死亡。燃燒學2007年11月24日，上海浦東一個加油站發(fā)生爆炸，4人死32經(jīng)過調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，此次爆炸事故是在停業(yè)檢修過程中，現(xiàn)場施工人員違章作業(yè)，在未對與管道相通的2號儲氣罐進行有效安全隔離情況下，用壓縮空氣對管道實施氣密性試驗，導致該儲氣罐內(nèi)未經(jīng)清洗置換的液化石油氣與壓縮空氣混合，引起化學性爆炸。燃燒學經(jīng)過調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，此次爆炸事故是在停業(yè)檢修過程中，現(xiàn)場施工人33云霧爆轟波的傳播速度約為1.5～3km/s，所形成的爆轟壓力可達1.0～3.0MPa。云霧爆轟所形成的氣體產(chǎn)物向周圍的膨脹流動以及所形成的爆炸沖擊波超壓是導致人畜死傷和各種設施破壞的主要原因。此外，云霧爆轟過程中大量消耗空氣中的氧而引起窒息效應也是造成有生力量死傷的重要原因。燃燒學云霧爆轟波的傳播速度約為1.5～3km/s，所形成的爆轟壓力34燃燒學——可燃預混氣體的爆轟燃燒學——可燃預混氣體的爆轟35按燃料與氧化劑混合模式分按火焰?zhèn)鞑サ男问椒志徣蓟鹧姹Z火焰（爆震）預混火焰擴散火焰燃燒學可燃氣體燃燒分類按燃料與氧化劑混合模式分緩燃火焰預混火焰燃燒學可燃氣體燃燒36燃燒學爆轟的發(fā)生及形成條件1激波的理論爆轟波的破壞特點云霧爆轟現(xiàn)象燃燒學爆轟的發(fā)生及形成條件1激波的理論爆轟波的破壞特點云霧爆37正激波理論的形成過程假設在無限長絕熱等截面管道中的靜止氣體，通過活塞的作用向右運動，隨著活塞的加速過程，活塞前端氣體的速度將逐漸增大。當活塞加速度較小時，其表面處的氣體將受到不斷的微弱擾動，并朝著活塞運動的方向傳播。燃燒學正激波理論的形成過程燃燒學38初始擾動將形成的第一個波以聲速a0向右傳播，并使波后的氣體產(chǎn)生與活塞相等的微小速度u1。同時，受到壓縮作用的氣體的溫度、壓強和密度也會增大，將導致被壓縮后的氣體傳播速度增大到a1。燃燒學初始擾動將形成的第一個波以聲速a0向右傳播，并使波后的氣體產(chǎn)39活塞繼續(xù)加速運動，又會使其鄰近的氣體再次受到壓縮，形成絕對傳播速度為a1+u1的第二道波。同時由于被壓縮，受到壓縮的壓縮氣體的溫度、壓強再次升高，導致被壓縮后的氣體傳播速度增大到a2，形成絕對傳播速度為a2+u2的第二道波。燃燒學活塞繼續(xù)加速運動，又會使其鄰近的氣體再次受到壓縮，形成絕對傳40當活塞不斷向右加速，將產(chǎn)生一系列向右傳播的壓縮波，而且a2+u2

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a0,經(jīng)過一段時間，這些微小擾動將會疊加到一起，便形成一個很強的波陣面，即激波，激波前后的氣體溫度、壓強等參數(shù)發(fā)生突變，并以超音速傳播。燃燒學當活塞不斷向右加速，將產(chǎn)生一系列向右傳播的壓縮波，而且a2+41燃燒學燃燒學42燃燒學爆轟的發(fā)生及形成條件1激波的理論爆轟波的破壞特點2云霧爆轟現(xiàn)象燃燒學爆轟的發(fā)生及形成條件1激波的理論爆轟波的破壞特點2云霧43爆轟的發(fā)生可以分成三個階段：激波形成、爆轟發(fā)生和爆轟穩(wěn)定。燃燒學激波形成在一端封閉長管中裝有可燃預混氣體，并在封閉的一端點燃混合氣，點然后的混合氣由于化學反應放熱膨脹，將產(chǎn)生一道燃燒波。剛開始的火焰是以導熱傳播為主的緩燃，而后由于溫度升高，體積膨脹。爆轟的發(fā)生燃燒學激波形成44燃燒學體積膨脹的燃燒產(chǎn)物類似于一個活塞，對其后的未燃氣體具有一個壓縮作用，這樣就產(chǎn)生了一系列的壓縮波，這些壓縮波在未燃混合氣中傳播，各自使波前未燃混合氣的壓力p和溫度T發(fā)生一個微小的增量，并使其前端的未燃混合氣體獲得向前運動的速度，由于后面的壓縮波的波速比前面的大，當管道足夠長時，后面的壓縮波就可能追上前面的壓縮波，最終所有的壓縮波重疊在一起，就會形成激波。燃燒學體積膨脹的燃燒產(chǎn)物類似于一個活塞，對其后的未燃氣體具有45燃燒學爆轟發(fā)生當開始形成的火焰前面產(chǎn)生激波后，由于激波所產(chǎn)生的壓力非常高，它對未燃混合氣體的產(chǎn)生劇烈壓縮將使混合氣體的溫度急劇增加而著火。經(jīng)過一段時間以后，正常火焰?zhèn)鞑ヅc激波所點燃的火焰將合二為一，于是燃燒在管子開口至激波面的整個前段進行，同時又將對其后段未點燃的氣體形成更大的壓縮作用，燃燒以超音速傳播。燃燒學爆轟發(fā)生46燃燒學爆轟穩(wěn)定激波經(jīng)過的地方未燃氣體都將被點燃，火焰?zhèn)鞑ニ俣纫簿偷扔诩げǖ牟▌铀俣?。激波后的已燃氣體又連續(xù)產(chǎn)生了一系列的壓縮波，繼續(xù)向前傳播，并不斷提供能量維持這種激波的傳播。燃燒學爆轟穩(wěn)定47爆轟的形成條件燃燒學初始正?；鹧?zhèn)鞑ツ芰啃纬蓧嚎s擾動從本質(zhì)上講，激波形成的直接原因是燃燒所產(chǎn)生的壓縮擾動。初始正?；鹧?zhèn)鞑ツ芊癞a(chǎn)生壓縮擾動，是能否形成爆轟的關鍵。要形成激波，必須要使產(chǎn)生的一系列波在某個時刻能夠疊加到一起，而只有壓縮擾動具有這樣的特點。爆轟的形成條件燃燒學初始正?；鹧?zhèn)鞑ツ芰啃纬蓧嚎s擾動48燃燒學預混氣體容器或管子的尺寸必須足夠大從壓縮波的形成到最后的疊加，需要一定的過程，必須保證預混氣體容器或管子的尺寸足夠大，才能保證產(chǎn)生的一系列波能夠在碰到容器壁或管的端部前疊加在一起，形成重疊波。燃燒學預混氣體容器或管子的尺寸必須足夠大49燃燒學正?；鹧娣饷媾c爆轟形成位置之間的距離成為爆轟前期間距，與管道的內(nèi)徑和粗糙度有關，對于粗糙管道，其爆轟前期間距為管徑的2～4倍，管壁光滑的管道爆轟前期間距可達到管徑的幾十倍。燃燒學正?；鹧娣饷媾c爆轟形成位置之間的距離成為爆轟前期間距，50燃燒學管道直徑大于爆轟臨界直徑如果管道直徑太小，火焰的熱損失就會很大，同時，火焰中自由基也越容易碰撞管壁而失去活性。所以要形成爆轟，管徑必須大于某一臨界值，稱之為爆轟臨界直徑。一般可燃氣體的爆轟臨界直徑為12～15mm。燃燒學管道直徑大于爆轟臨界直徑51燃燒學可燃氣含量要在爆轟極限范圍內(nèi)只有可燃混合氣的含量達到一定條件時，爆轟才能形成，如果含量太高或太低，都不利于爆轟的發(fā)生。燃燒學可燃氣含量要在爆轟極限范圍內(nèi)52燃燒學【思考】爆轟極限與爆炸極限對比，區(qū)別在哪？為什么？燃燒學【思考】爆轟極限與爆炸極限對比，區(qū)別在哪？為什么？53氣體爆轟波的傳播速度與盛氣體管子的放置方法（垂直或水平、或傾斜）、起爆源的種類、引爆端是閉口還是開口等無關。與管子的形狀有關。燃燒學氣體爆轟傳播的影響因素氣體爆轟波的傳播速度與盛氣體管子的放置方法（垂直或水平、或傾54混合氣體的初始溫度對爆轟波速度影響很小，隨溫度升高，爆速稍微下降，這是因為溫度高使氣體密度減小所造成的。如爆鳴氣（2H2＋O2）初始溫度為100C時，測出的爆速值為2821m/s，而1000C時為2790m/s。混合氣體的爆速隨初始壓力的提高而提高。燃燒學混合氣體的初始溫度對爆轟波速度影響很小，隨溫度升高，爆速稍微55燃燒學爆轟的發(fā)生及形成條件激波的理論爆轟波的破壞特點23云霧爆轟現(xiàn)象燃燒學爆轟的發(fā)生及形成條件激波的理論爆轟波的破壞特點23云霧56爆轟波的破壞特點燃燒學爆轟波相對于波前氣體是超音速的，造成了巨大的破壞，主要有以下破壞特點：爆轟波波速快，會導致設備中的泄壓裝置失效。爆轟波壓力大，尤其在碰到器壁反射時，會產(chǎn)生更大的壓力，其對建筑物具有很強的破壞性。爆轟波的破壞特點燃燒學爆轟波相對于波前氣體是超音速的，造成了57燃燒學燃燒學58燃燒學爆轟波是一種激波，對人體具有殺傷作用。燃燒學爆轟波是一種激波，對人體具有殺傷作用。59防止爆轟形成的措施燃燒學①在管徑中安裝阻火器，降低管徑。②在爆轟波剛生成時，急劇增大管徑，減少壓縮作用，阻斷爆轟。防止爆轟形成的措施燃燒學①在管徑中安裝阻火器，降低管徑。60燃燒學爆轟的發(fā)生及形成條件激波的理論爆轟波的破壞特點3云霧爆轟現(xiàn)象4燃燒學爆轟的發(fā)生及形成條件激波的理論爆轟波的破壞特點3云霧爆61云霧爆轟是指液體燃料霧滴散布于氣體氧化劑或空氣當中形成的液一氣兩相混合物的爆轟。云霧爆轟是一種不均勻爆轟。不均勻相爆轟的分為四種：①不揮發(fā)油滴懸浮于氧氣或空氣中所發(fā)生的不均