火災(zāi)動(dòng)力學(xué)FD04b-熱平衡燃阻法

提綱熱平衡法可以用來

展示可燃限的物理含義；計(jì)算混合物的可燃限特征；稀釋劑的作用；推導(dǎo)和驗(yàn)證可燃限的經(jīng)驗(yàn)性擬合公式；CAFTArN2O2CO2Air1300K0.6550.9911.0461.5781.01600K0.6420.9921.0461.6031.01850K0.6320.9921.0461.6151.0MWRatio0.6240.9711.1101.5261.0可燃?xì)怏w的熱指紋臨界火焰溫度富養(yǎng)燃燒欠氧燃燒一套熱力系統(tǒng)是二元的（吸熱和放熱），可以疊加的；在預(yù)期的臨界火焰附近，火焰結(jié)構(gòu)是相似的，因此臨界絕熱火焰溫度CAFT大體維持穩(wěn)定。由于CAFT保持不變，空氣的基準(zhǔn)焓值差（火焰溫度到環(huán)境溫度）可以當(dāng)做基準(zhǔn)來對(duì)其他成分進(jìn)行當(dāng)量校訂；QD=1.7，意味著二氧化碳在臨界火焰的吸熱能力是空氣的1.7倍。由于混合過程并不改變臨界絕熱火焰溫度，這些溫度項(xiàng)可以簡(jiǎn)單累加，可以在不同燃料直接進(jìn)行累加。在臨界條件下，基于氧氣的釋熱率依然適用。這一經(jīng)驗(yàn)性的定律把低燃限和高燃限的臨界狀況整合成一套熱力系統(tǒng)。理論一定依賴某種假設(shè)熱平衡法Energybalanceattheflammabilitylimits.Heatingandquenchingpotentials.熱平衡法圖示的混合物能量平衡LFLUFL能量平衡熱指紋可燃性7能量的累加Finalsolution:Additiverules:

WrongRight8什么是可燃性？Graphicalrepresentationofflammabilitylimits燃料的混合物Fuel

EthylAcetate5.00.6350.02200.11509.788110.8437

Ethanol3.00.2080.04300.19006.358011.8914

Toluene9.00.1570.01400.068012.978817.3465Mixture5.2121.0000.02060.114410.261311.1020

LeChatelier'sRule0.02070.1133

Relativeerror(%)-0.6791.021

9HQR=1定義極限值10FuelCH420.1520.0530.15012.27615.07230.144N2

0.798

0.992CO2

0.050

1.750Mixture0.3041.0000.3530.4412.74515.0724.582稀釋劑的作用溫度的依賴性13優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)對(duì)燃料混合物，與勒夏特列定理等價(jià)兼容；簡(jiǎn)單計(jì)算，填表操作；可以擴(kuò)展到惰性氣體，相互轉(zhuǎn)換；系統(tǒng)性的方法，可以擴(kuò)展。局限性依賴輸入數(shù)據(jù)的精度，避免不同平臺(tái)的測(cè)試結(jié)果一起比較；需要假設(shè)火焰的結(jié)果是相似的；無法微調(diào)結(jié)果，不能改進(jìn)精度，只能用于估算。與LCR之間的等價(jià)性推廣到混合物的擬合式GasesorflammableliquidsCombustibleliquids經(jīng)驗(yàn)性擬合式CorrelationforLFLCorrelationforEHPHanley(1998)Hshieh(1999)n/aSuzuki(1994)n/aSpakowski(Santamariaetal.1998)Current基于能量的擬合式基于氧氣的擬合式Sources

OriginalcorrelationCorrelationforEHPJones/Lloyd/Zabetakis(1965)Britton(2002,2003)Pintar(1999)Hilado(1975)(CHOcompoundsonly)Monakhov(1985)Beyler(2003)(Donaldsonetal.(2006)currentLFLCorrelations瓊斯定理推論20OriginalcorrelationCorrelationsforQHRZabetakisPintarMonakhov(<7.5)Monakhov(>7.5)Donaldsonetal.Beyler()Correlation#1Correlation#2基于氧氣的擬合式高燃限的擬合公式4種方法的比較FuelXiCOHc(MJ/mol)LFLUFLQFHOEthylAcetate0.6355.002.06080.0220.1159.8010.85Ethanol0.2083.001.23550.0330.1906.3511.89Toluene0.1579.003.73390.0120.07117.2511.06Mixture

5.212.1518

10.2511.10LFL

0.02090.02100.02070.0206UFL

0.11080.12780.11330.1144

Oxygen-basedcorrelation(OBC)Energy-basedcorrelation(EBC)LeChatelier'sRule(LCR)Thermalbalancemethod(TBM)

并聯(lián)燃阻法（通用勒夏特列定理）

低燃限LFL高燃限UFL燃料惰氣一種可燃的混合物有下列成分：醋酸乙脂EthylAcetate(63.5%),乙醇Ethanol(20.8%)和

甲苯Toluene(15.7%)，請(qǐng)估算它們的可燃限范圍。例題：多燃?xì)饣旌螰uelxiC_OH_cLFLUFLQ_FH_OEthylAcetate0.6355.0002.0610.0220.1159.87010.865Ethanol0.2083.0001.2360.0330.1906.39411.899Toluene0.1579.0003.7340.0120.07117.36711.078Mixture

5.2032.148

10.30711.102LFL

0.020810.020900.020760.02064UFL

0.139630.139790.113460.11448

OBCEBCLCRTBM基于氧氣（化學(xué)）的OBC基于燃燒熱（物理）的EBC基于熱平衡法的TBM基于勒夏特列定理的LCR已知一燃料（甲烷）與氮?dú)獾幕旌衔锏亩铓馊細(xì)獗?，可用四種方法計(jì)算其混合物的低燃限（LFL）如下。請(qǐng)繼續(xù)計(jì)算另外兩種可能性，并填表。例題：?jiǎn)稳細(xì)庀♂寙栴}Fuel,Methane(%)Diluent,N2(%)ROBCEBCTBMLCR100005.24%5.41%5.0%5.0%80200.256.46%6.67%6.25%6.25%50501.09.95%10.26%10.00%10.00%20804.021.65%22.22%24.96%25.00%一種氣體混合物包括15.2%的甲烷、79.8%的氮?dú)夂?%的二氧化碳。請(qǐng)問，該混合物的可燃限是多少？例題：?jiǎn)稳細(xì)舛喽铓庀♂寙栴}FuelxiCOH_CLFLUFLQF

HO

HFCH40.15220.80230.0530.1512.27615.07230.144N20.798

0.992

CO20.050

1.75

Mixture1.0000.3530.4412.74515.0724.582熱平衡法通用勒夏特列定理各種方法的誤差比較LCRTBMEBCOBCLFL1.695%1.694%7.6%10.2%UFL7.362%7.325%37.2%40.2%28使用日本人的數(shù)據(jù)，9種燃料，87套組合，驗(yàn)證的誤差如下：Kondo,S.,Takizawa,K.,Takahashi,A.,Tokuhashi,K.,Sekiya,A.,Astudyofflammabilitylimitsoffuelmixtures,JournalofHazardousmaterials,155(2008)440-448.

Alistof9representativefuelsareusedforflammablemixture:Methane，Propane,Ehtylene,Propylene