燃烧与爆炸理论第五章 可燃液体的燃烧与爆炸
【安全课件】第5章可燃液体的燃烧
2.在一定温度下，液体上方可燃蒸气浓度达到爆炸下 限时，是否可以燃烧？
3.如果温度较低，能否形成稳定的燃烧（火焰能否持 续存在）？
第二节 液体的闪燃与爆炸温度极限
一、闪燃和闪点
1.闪燃：可燃液体蒸气与空气混合气体遇火源发生一闪即灭的现象 2.发生闪燃的原因：液体蒸发速度小于燃烧速度 3.闪点：可燃液体发生闪燃时的温度
例题5-4 已知乙醇的爆炸下限为3.3%，求乙醇的闪点
解：（1）Pf
3.31.01325103 3344 100
（2）查表5 6对应温度在10 ~ 20O C之间，插值法求闪点
t f 10.6O C
6.根据克-克方程计算闪点
ln P0 C RT
lg P0 C / 2.303RT
一、液体蒸发过程
一定温度下，液体的蒸发和凝结存在着动态的平衡
二、蒸气压
1.一定温度下，液体蒸发和凝结达动态平衡时，蒸气产生的压力。 2.蒸气压大小与液体分子之间引力大小有关。分子量越大，色散力 越大，蒸气压越小
3.同种物质的蒸气压与温度的关系遵循克-克方程
ln P0 C RT
lg P0 C / 2.303RT
火灾发展的规律
第四章 可燃气体的燃烧 第五章 可燃液体的燃烧 第六章 可燃固体的燃烧
第五章 可燃液体的燃烧
第一节 液体的蒸发 第二节 闪燃与爆炸温度极限 第三节 液体的着火 第四节 可燃液体稳定燃烧 第五节 沸溢和喷溅 第六节 液滴的蒸发和燃烧
第一节 液体的蒸发
一、液体蒸发过程 二、蒸气压 三、蒸发热 四、液体的沸点
四、爆炸温度极限
（一）爆炸温度极限
蒸气爆炸浓度上下限所对应的液体温度 （二）爆炸温度极限的意义
燃烧与爆炸基本原理
由于火焰传播的不稳定性，故火焰速度的测定易受各种条 件的影响。例如，气体流动中的耗散性、界面效应、管壁 摩擦、密度差、重力作用、障碍物绕流及射流效应等可能 引起湍流和漩涡，使火焰不稳定，其表面变得皱褶不平， 从而增大火焰面积、体积和燃烧速率，增强爆炸破坏效应。 在某些条件下燃烧可转变为爆轰，达到最大破坏效果。
分子式
C3H6O CH3COC2H5
CH3OH H2
CO
基本燃烧速度/ m/s 0.54 0.42 0.56 3.12
0.46
C6H14
0.46
ห้องสมุดไป่ตู้
二氧化碳
CS2
0.58
C2H4
0.80
苯
C6H6
0.48
C3H6
0.52
甲苯
C6H5CH3
0.41
C4H8
0.51
汽油
C6H5CH3
0.40
C2H2
1.80
CaHbOcSdyccO2 aCO2b2H2O(g)dSO2
bc
ycc
a d 42
燃料的浓度称为燃料在氧气中的化学计量浓度，表示为
ycho
1 1 ycc
1.1燃烧的基本概念
可燃气体在空气中燃烧时，若把空气组成视为氧气占 20.95％，其他占79.05％，则当燃料 CaHbOcSd 与空气的混合 比例恰好满足热化学方程式
1.1燃烧的基本概念
➢氧气不足，燃料有剩余， y ymin 。在这种条件下，只有 部分C元素被氧化为CO，无CO2生成，部分H元素被氧化 为H2O，部分S元素被氧化为SO2，剩余燃料气以气态分 子形式存在，
燃烧和爆炸理论重点
第三章 物质的燃烧
预混气中火焰的传播理论：火焰（即燃烧波）在预混气中传播，从气体动力学理论可以证明存在两种传播方式：正常火焰传播和爆轰。
（Ⅰ）区是爆轰区。特点：①燃烧后气体压力要增加 ②燃烧后气体密度要增加 ③ 燃烧波以超音速进行传播
（Ⅲ）区是正常火焰传播区。 特点：① 燃烧后气体压力要减少或接近不变；② 燃烧后气体密度要减少； ③ 燃烧波以亚音速（即小于音速）进行传播。
火焰前沿的特点：（1）火焰前沿可以分成两部分：预热区和化学反应区。 （2）火焰前沿存在强烈的导热和物质扩散。
火焰传播机理：（1）火焰传播的热理论：火焰能在混气中传播是由于火焰中化学反应放出的热量传播到新鲜冷混气中，使冷混气温度升高，化学反应加速的结果。
（2）火焰传播的扩散理论：凡是燃烧都属于链式反应。火焰能在新鲜混气中传播是由于火焰中的自由基向新鲜冷混气中扩散，使新鲜冷混气发生链锁反应的结果。
可燃物质在空气充足的条件下，达到一定温度与火源接触即行着火，移去火源后仍能持续燃烧达5min以上，这种现象称为点燃。
在无外界火源的条件下，物质自行引发的燃烧称为自燃。
物质自燃有受热自燃和自热燃烧两种形式。
受热自燃的两个条件：外部热源、有热量积蓄的条件
自热自燃的三个条件：必须是比较容易产生反应热的物质; 此类物质要具有较大的比表面积或是呈多孔隙状的，有良好的绝热和保温性能；热量产生的速度必须大于向环境散发的速度。
爆燃是一种燃烧过程，反应阵面移动速度低于未反应气体中的声速，反应阵面主要通过传导和扩散进入未反应气体中。爆燃是一种带有压力波的燃烧，爆燃发生时，反应阵面的传播速度低于声速。
爆轰的反应阵面移动速度比未反应气体中的声速高。对爆轰来说，主要通过压缩反应阵面前面的未反应气体使其受热，从而使反应阵面向前传播。
燃烧爆炸理论与技术
可燃液体的燃烧，实质上是燃烧可燃液体蒸发出来的蒸气，所以叫蒸发燃烧。
对于难挥发的可燃液体，其受热后分解出可燃性气体，然后这些可燃性气体进行燃烧，这种燃烧形式称为分解燃烧。
可燃固体的燃烧可分为简单可燃固体、高熔点可燃固体、低熔点可燃固体和复杂的可燃固体燃烧等四种情况。
固体碳和铝、镍、铁等金属熔点较高，在热源作用下不氧化也不分解，它们的燃烧发生在空气和固体表面接触的部位，能产生红热的表面，但不产生火焰，燃烧的速度和固体表面的大小有关。
这种燃烧形式称为表面燃烧。
闪点的影响因素同系物液体的闪点随着相对分子量、相对密度、沸点的增加和蒸汽压的降低而增高。
同类组分混合液，如汽油、煤油等，由烃类的同系物组成，其闪点随着馏分的增高而增高。
异构体的闪点低于正构体。
能溶于水的易燃液体，闪点随浓度的降低而增高。
油漆类液体的闪点取决于油漆中所含溶剂的闪点。
两种可燃液体混合物的闪点一般低于这两种液体闪点的平均值。
易燃气体：a）与空气的混合物按体积分类占13％或更少时可点燃的气体；b) 不论易燃下限如何，与空气混合，燃烧范围的体积分数至少为12％的气体。
非易燃无毒气体：在20℃压力不低于280 kPa条件下运输或以冷冻液体状态运输的气体（窒息性气体、氧化性气体、不属于其他项别的气体）易燃液体：在其闪点温度（其闭杯试验闪点不高于60.5℃，或其开杯试验闪点不高于65.6℃）时放出易燃蒸气的液体或液体混合物，或是在溶液或悬浮液中含有固体的液体。
氧化性物质：本身不一定可燃，但通常因放出氧或起氧化反应可能引起或促使其他物质燃烧的物质。
有机过氧化物：分子组成中含有过氧基的有机物质，该物质为热不稳定物质，可能发生放热的自加速分解。
该类物质还可能具有以下一种或数种性质：a) 可能发生爆炸性分解；b) 迅速燃烧；c) 对碰撞或摩擦敏感；d) 与其他物质起危险反应。
e) 损害眼睛毒性物质：经吞食、吸入或皮肤接触后可能造成死亡或严重受伤或健康损害的物质。
燃烧与爆炸理论及分析
燃烧与爆炸理论及分析燃烧和爆炸是化学反应中常见的现象。
燃烧是指物质与氧气发生化学反应，产生能量的过程。
爆炸是指燃烧过程中产生的能量迅速释放，并产生强大的冲击波和光亮现象。
燃烧和爆炸都是由氧气与可燃物质发生化学反应引起的，但爆炸的反应速度更快，产生的能量更大。
燃烧和爆炸的理论基础是燃烧化学和爆炸动力学。
燃烧化学研究燃烧过程中的物质转化和能量释放。
可燃物质一般是有机物，其化学反应可以分为三个阶段：引燃、燃烧和燃尽。
引燃是指可燃物质与氧气接触后产生点火源，并开始发生反应。
燃烧是指可燃物质与氧气发生反应，产生热和光。
燃尽是指可燃物质完全被氧气消耗，停止燃烧。
燃烧化学研究的重点是物质的热值、燃烧温度、燃烧产物和燃烧速率等参数。
爆炸动力学研究爆炸过程中的能量释放和冲击波的产生。
爆炸反应一般分为四个阶段：点火、反应、扩展和耗减。
点火是指爆炸剂与点火源接触后开始发生燃烧。
反应是指燃烧的爆炸产物放热，产生高温和高压。
扩展是指高温高压的爆炸产物迅速膨胀，产生冲击波和冲击力。
耗减是指爆炸产物消耗完毕，爆炸结束。
爆炸动力学研究的重点是爆炸的速度、压力和能量等参数。
燃烧和爆炸的分析是为了预防和控制火灾和爆炸事故，保护人民的生命财产安全。
燃烧和爆炸的危害主要表现在火势和冲击波两个方面。
火势可以引发火灾，破坏建筑和设备，威胁人员的安全。
冲击波可以引发爆炸事故，造成工厂、工地、交通运输等重大事故。
因此，燃烧和爆炸的分析需要研究燃烧材料的性质、火灾和爆炸的起因和传播机制，以及防火防爆的措施和应急处理方法。
在分析燃烧和爆炸过程中，需要考虑以下几个因素：燃烧材料的种类和性质。
不同的材料燃烧产生的热值和燃烧速率不同，对环境的影响也不同。
氧气的供应。
燃烧和爆炸都需要氧气作为氧化剂，如果缺氧则无法燃烧和爆炸。
点火源的存在。
燃烧和爆炸需要点火源引发反应，因此需要防止点火源的存在，避免引发事故。
环境的温度和压力。
燃烧和爆炸也受到环境的温度和压力的影响，高温和高压有利于燃烧和爆炸的发生。
燃烧与爆炸理论复习提纲
《燃烧与爆炸理论》复习提纲第二章燃烧基本原理1、燃烧的定义、充分条件及极限值。
2、灭火的四种方法。
3、火灾的危险性。
4、闪燃、着火、自燃的定义。
5、自燃的分类，会举例说明。
6、活化能理论、过氧化物理论、链式反应理论。
链式反应理论的历程、分类，会举例说明。
7、气体燃烧的分类。
8、气体燃烧速度（火焰传播速度）的影响因素。
浓度、管径、点火位置。
9、原油火灾中的沸溢现象：宽沸程、热波、乳化水。
10、固体燃烧的分类：蒸发燃烧、分解燃烧、表面燃烧、阴燃。
11、阴燃的定义第三章爆炸基本原理1、温度对爆炸极限的影响。
2、爆炸危险性的来源。
3、压力对爆炸极限的影响。
4、其他因素对爆炸极限的影响。
5、爆炸极限的计算。
1）根据C0估算爆炸极限；2）多组分可燃混合气的爆炸极限；3）含惰性气体的多组分可燃混合气的爆炸极限。
例题1 已知某混合气中含甲烷5%，含乙烷8%，含空气87%，问该混合气有否爆炸危险性？例题 2 已知某混合气的组成及各气体的爆炸极限见下表，求该混合气的爆炸极限。
炸危险性。
6方式）；压力波形状、峰值及持续时间、破坏方式。
7、粉尘爆炸的机理。
与气体可燃物相比的爆炸极限、点火能。
粉尘层和粉尘云。
三次方定律。
二次爆炸的原因。
水对粉尘危险性的影响。
8、BLEVE的形成过程。
9、喷雾的危险性。
10、爆炸最大压力和温度的计算。
第四章可燃物质的危险特性1、闪点测量的影响因素。
2、闪点、燃点、自燃点的数值对比关系。
3、闪点、燃点、自燃点与物质结构的关系。
4、氧指数的定义。
5、最大安全间隙6、预混气体的火焰传播理论：正常火焰传播和爆轰。
7、层流火焰传播理论中对灭火剂的要求：低的导热系数和高热容。
8、谢苗诺夫热自燃理论的适用体系。
9、着火感应期的概念。
10、火焰传播的热理论和扩散理论。
第五章 点火源与引爆能1、动火分析：时间、可燃气体浓度。
2、点火源的种类。
3、事故电热的原因。
4、爆炸性物质的分类：I 类：矿井甲烷；Ⅱ类：工厂爆炸性气体、蒸气、薄雾；Ⅲ类：爆炸性粉尘、易燃纤维。
燃烧与爆炸理论复习提纲及知识点
燃烧与爆炸理论复习提纲及知识点一、燃烧理论基础1.燃烧概念及特征：燃烧是指可燃物质与氧气（或含氧体）在一定条件下放出热、光以及大量的有害气体等物质，产生火焰、产生明亮或红外线的光亮、产生热、产生烟雾和气体等。
2.燃烧产物及其特点：燃烧产物主要有热、光、火焰、烟雾和气体等，其中烟雾和气体是有害的，会对人体以及环境造成危害。
3.燃烧过程及要素：燃烧过程由以下三个要素组成：燃料、助燃剂和氧气。
燃料是产生热的物质，助燃剂是加速燃烧的物质，氧气是燃烧的供给气体。
4.燃烧反应方程式：燃烧反应方程式描述了燃料和氧气在一定条件下发生燃烧的化学反应过程，可以通过方程式来推算燃烧的产物以及释放的能量。
5.燃烧的传热方式：燃烧的传热方式包括辐射、传导和对流。
辐射是指燃烧产生的热通过空气中的电磁波辐射传递；传导是指热通过物体固体材料内部的分子传递；对流是指热通过流体内部的对流传递。
二、燃烧过程和制止燃烧方法1.燃烧过程：燃烧过程包括燃烧启动、燃烧加速和燃烧自维持三个阶段。
燃烧启动是指燃料和氧气开始发生化学反应；燃烧加速是指燃料和氧气的化学反应速率逐渐加快；燃烧自维持是指燃料和氧气的化学反应维持在一定的速率，不再需要外界能量提供。
2.燃烧过程中的火焰结构：火焰由三个区域组成：燃料区、氧化区和冷却区。
燃料区是燃料、助燃剂和部分未反应的氧气混合的区域，发生燃烧反应；氧化区是氧气与燃料在火焰中反应的区域；冷却区是接近火焰外围的空气。
3.制止燃烧的方法：制止燃烧的方法主要有断燃剂、隔离、升温、窒息和抑制等。
断燃剂是指切断燃料与氧气接触的方法；隔离是指将燃料与氧气分开的方法；升温是指提高燃烧温度，使燃料燃烧困难；窒息是指排除氧气的方法；抑制是指使用抑制剂抑制火焰的方法。
三、爆炸理论基础1.爆炸概念及特征：爆炸是指可燃物质在一定条件下短时间内快速氧化或分解，产生大量高温、高压气体释放的现象。
爆炸特征包括爆炸压力、爆炸温度和爆炸速度等。
燃烧与爆炸理论提纲
燃烧与爆炸理论提纲
一、燃烧的基本概念和特征
1.燃烧的定义
2.燃烧反应的特点
3.燃烧需要的条件
二、燃烧过程与机理
1.燃烧的三要素
2.燃烧过程的三个阶段
3.燃烧反应的化学机理
4.燃烧反应的能量变化
三、燃烧热学
1.燃烧热学基本概念
2.燃烧热学规律
3.燃烧热学的计算方法
四、燃烧与环境
1.燃烧对环境的影响
2.燃烧产生的污染物
3.燃烧与气候变化的关系
4.燃烧技术的环保措施
五、爆炸的基本概念和特征
1.爆炸的定义
2.爆炸的特点
3.爆炸类型的分类
六、爆炸反应的机理
1.爆炸的传播过程
2.爆炸反应的速率
3.爆炸的爆轰过程
七、爆炸与安全
1.爆炸的危害
2.爆炸事故的原因与预防措施
3.爆炸安全的管理和防护措施
八、燃烧与爆炸技术
1.燃烧与爆炸技术的应用领域
2.燃烧与爆炸技术的现状和发展趋势
结论：燃烧与爆炸理论的研究对于安全生产和环境保护具有重要意义，深入理解燃烧与爆炸机理，掌握燃烧与爆炸的基本概念和特征，以及相关
的安全措施和技术，将有助于提高生产和生活的安全性，降低环境污染的
风险。
爆炸性物质的燃烧与爆炸
５.３ 炸药的有关知识
• 5.3.4炸药的燃烧转爆轰
• 研究炸药燃烧转爆轰的规律及特点,对于安全使用炸药及其制品具有 重要的实际意义。
• 在火炸药生产及处理过程中,有时会发生燃烧事故,若不及时扑救或扑 救方法不当,都有可能由燃烧转变成爆轰,使损失扩大。在销毁废炸药 时,有时使用销毁法,如果处理不当,炸药可能由燃烧转化成爆轰,从而造 成意外的事故。
100kPa下不能稳定燃烧,燃烧很容易转变为爆轰。在压力低于100kPa 时,起爆药的燃速与压力呈线性关系u=a+bp。 • 总之,一般起爆药的特征是,在低压下能进行稳定燃烧。例如,压制的雷 汞在p=0.4Pa的低压下,仍能稳定燃烧。
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５.３ 炸药的有关知识
• 高压下易由燃烧转变为爆轰。 • 对于上述特点,叠氮化铅是个例外,它在任何条件下均不能进行稳定的
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５.３ 炸药的有关知识
• 因此,销毁炸药时,要根据炸药的性质选择适当的销毁方法,用燃烧法销 毁炸药及其制品时,要注意防止燃烧转变为爆轰,以确保销毁过程的安 全。
• 2.试验得到的凝聚炸药稳定燃烧的规律 • (1)压力对燃烧速度的影响 • 1)起爆药燃烧时,燃速与压力的关系 • 根据对雷汞等一些起爆药的研究表明,大多数起爆药在压力高于
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５.３ 炸药的有关知识
• 3.堆积尺寸对分解速度的影响 • 正如上面所分析的炸药是否会发生热分解向燃烧和爆轰的转变,取决
于炸药分解反应所释放的热量与向环境散失的热量能否达到平衡。炸 药堆积量越大,单位体积炸药与环境的散热面积就越小,这样越容易出 现热积累。因此,炸药堆积尺寸越大,越容易发生燃烧或爆轰。 • 由上可见,炸药在热分解过程中,若环境温度过高,或环境散热条件不好, 或炸药量太大,都会使炸药的热分解反应加速,而转变为燃烧或爆轰。 因此,储存炸药及其制品时,必须保证一定的温度、一定的尺寸及良好 的通风条件,以保证炸药及其制品的储存安全和质量。关于这部分内 容,我们在第6章中还将详细讨论。
(完整)燃烧与爆炸理论及分析
目录燃烧与爆炸理论及分析 (2)1。
引言 (2)2. 可燃物的种类及热特性 (2)2。
1 可燃物的种类 (2)2。
2可燃物的热特性 (3)3。
燃烧理论 (6)3。
1 燃烧的条件 (6)3.2 着火形式 (7)3。
3 着火理论 (7)3.4灭火分析 (14)4。
爆炸理论 (19)4。
1 爆炸种类及影响 (19)4.2 化学爆炸的条件 (23)14.3 防控技术 (24)5. 结论 (25)燃烧与爆炸理论及分析摘要：本文主要叙述了当前主要的燃烧及爆炸理论.首先介绍了燃烧条件、着火形式以及具体的燃烧理论，然后对四种燃烧理论分别进行了灭火分析。
然后阐述了爆炸的种类、爆炸条件过程及防控技术. 最后对本文的内容作了总结，并且通过分析提出自己的观点。
关键词：燃烧理论;爆炸理论;防控技术。
1. 引言火灾是一种特殊形式的燃烧现象。
爆炸（化学）是一种快速的燃烧，为了科学合理地预防控制火灾及爆炸（化学），应当对燃烧的基本理论有一定的了解.燃烧是可燃物与氧化剂之间发生的剧烈的化学反应，要使它们发生化学反应需要提供一定的外加能量,反应的结果则会放出大量的热能.燃烧前后的物质与能量变化可以要据物质与能量守恒定律确定.2。
可燃物的种类及热特性2.1 可燃物的种类可燃物是多种多样的。
按照形态，可分为气态、液态和固态可燃物，氢气（H)、一氧化碳22(CO）等为常见的可燃气体,汽油、酒精等为常见的可燃液体,煤、高分子聚合物等为常见的可燃固体.可燃物之所以能够燃烧是因为它包含有一定的可燃元素.主要是碳(C)、氢(H）、硫（S）、磷（P)等。
碳是大多数可燃物的主要可燃成分，它的多少基本上决定了可燃物发热量的大小。
碳的发热量为 3.35×107J/kg，氢的发热量为 1。
42×108J/kg，是碳的 4 倍多.了解可燃元素及由其构成的各类可燃化合物的燃烧特性可定量计算燃烧过程中的物质转换和能量转换。
有些元素发生燃烧后可以生成完全燃烧产物，也可生成不完全燃烧产物,不完全燃烧产物还可进一步燃烧生成完全燃烧产物。
《燃烧与爆炸理论》课程教学大纲
四川大学课程教学大纲一、课程信息课程名称：燃烧与爆炸理论/Theory of Combustion and Explosion学时：68学分：4适用专业：安全工程，化工、机械、环境类相关专业开课单位：四川大学化学工程学院过程装备与安全工程系二、课程的性质、任务和目的《燃烧与爆炸理论》是“安全工程”专业基础课程之一，也是一门内容丰富的学科。
火，可促进人类进步、给人类带来文明，但也能给人类造成灾难。
世界上，每年发生的各种火灾与爆炸不知要毁掉多少的生命财产。
因此，为了预防与减少因火灾与爆炸造成的生命与资源的损失，研究、了解燃烧与爆炸理论很有必要。
课程目的是：1、为学生学习后续课程（安全工程与危险性评价、事故调查与分析技术、安全管理学等相关课程）奠定必备的基础。
2、使通过本课程的学习，能使学生获得必要的燃烧与爆炸理知识和安全防护知识，具备对一般的化工、矿山安全生产进行分析问题和解决问题的能力。
三、教学基本要求本课程要求学生在基本知识、基本方法、工程应用三个方面掌握的重点是：基本知识：燃烧理论爆炸理论爆炸参数的计算燃烧、爆炸物理参数的测定燃烧、爆炸的预防灭火及灭火设施使学生了解气体燃烧与爆炸、可燃液体和可燃固体燃烧、粉尘爆炸与粉尘火灾、自燃物的热自燃与热爆炸及其它类型的燃烧与爆炸基理，让学生撑握防火防爆技术。
基本方法：教学、实验、实习、科研工程应用：火灾与爆炸危险源的识别与评价火灾与爆炸危险的预防安全效益评价防火防爆设计四、教学内容及学时分配五、教材及教学参考书1、崔克清燃烧爆炸理论与技术北京：化学工业出版社，2007教学参考书：2、冯肇瑞杨有启化工安全技术手册.北京：化学工业出版社，19933、张应立张莉工业企业防火防爆.北京：中国电力出版社，2003六、成绩评定平时成绩：30%期末考试：70%。
第五章-燃烧与爆炸理论-爆炸及其灾害
第四节 喷雾爆炸
• 雾滴的燃烧速度不是决定于蒸气压力， 相反，而是决定于使微滴到达它的沸点 和液体蒸发所需要的热量。
• 在蒸气着火之前有相当大的气化反应。 • 当雾滴表面接近沸点时才发生燃烧。
• 认为在敞开系统中处理可燃液体而温度 低于闪点是安全的；
• 当温度还低于其闪点的可燃液体的雾滴 在空气中也会液体闪蒸，接着 用冷的气体骤冷，就可能获得空气中的 液体分散相微滴。
• 电火花、明火、热金属线、子弹等都可 以使雾滴开始点燃。
• 但是在较低的温度下，要求的能量是较 高的。
• 当火焰蔓延到包络着过富云团的时候，在深部的燃 料就发生燃烧。
• 这种火焰的燃烧速度一般要比预混和气的火焰慢。 • 因为热的燃烧气体的浮力增加，燃烧的云团会上升、
膨胀并呈球形，表现为火球的形式。
三、危害及防护
• 发生火球时，燃烧的能量几乎仅以热能 的形式释放出来。
• 蒸气云爆炸的破坏作用来自爆炸波、一 次破片作用、抛掷物以及火球热辐射；
第五章 爆炸及其灾害
第一节 爆燃及爆轰
• 化学反应导致的爆炸破坏效应很大程度上 依赖于是爆轰还是爆燃引起的爆炸。
• 爆燃是一种燃烧过程，反应阵面 （reaction front）移动速度低于未反应 气体中的声速，反应阵面主要通过传导和 扩散而进入未反应气体中。
第一节 爆燃及爆轰
• 爆轰的反应阵面移动速度比未反应气体 中的声速高。
图5-5 蒸气云爆炸的理想爆炸波波形
蒸气云爆炸事故的特点
• 蒸气云爆炸事故频率高，后果尤为严重； • 绝大多数是由燃烧发展而成的爆燃，而不
是爆轰； • 蒸气云的形成是加压储存的可燃液体和液
化气体大量泄漏的结果，储存温度一般大 大高于它们的常压沸点；
燃烧与爆炸理论及分析
燃烧与爆炸理论及分析燃烧是一种氧化反应，它以氧气为氧化剂，可将燃料分子中的化学能转化为热能和光能。
燃料和氧气在适当的温度和压力下，通过点燃或引燃源接触以产生火焰。
燃烧过程中，燃料分子中的化学键被断裂，形成高能态的反应中间体，然后再形成新的化学键，生成二氧化碳、水和热能。
燃烧反应可以分为完全燃烧和不完全燃烧两种类型。
完全燃烧是指燃料完全与氧气反应，生成二氧化碳和水。
这是一种高效的燃烧过程，可以最大程度地释放出燃料的化学能。
不完全燃烧是指燃料只与氧气部分反应，生成一氧化碳和其他有害物质，同时释放出更少的能量。
不完全燃烧常发生在氧气供应不足或燃料的燃烧条件不理想的情况下。
爆炸是一种猛烈的化学反应，其特点是有大量的气体产生和伴随着剧烈的声音和光亮。
爆炸反应是急剧的氧化反应，通常需要有燃料、氧气和点火源三个条件。
在一个封闭的容器中，当燃料蒸气与氧气混合在一起，并且有足够的点火源时，就会发生爆炸反应。
爆炸反应通常发生在气体和可燃液体中，但也可以发生在可燃固体中，如火药和炸药。
对于燃烧和爆炸的理论和分析，有几个重要的方面需要考虑。
首先是燃料和氧气的混合比。
燃料和氧气的混合比对于燃烧和爆炸过程的速率和效果有重要影响。
当燃料和氧气的混合比接近理论上的最佳混合比时，燃烧会更加完全，产生更多的能量。
然而，当混合比过高或过低时，燃烧反应的效果就会下降。
其次是燃料的物理状态。
不同的燃料在燃烧和爆炸过程中的行为也有所不同。
气体燃料在燃烧和爆炸过程中比液体和固体更易于扩散和混合，因此更容易发生爆炸。
液体和固体燃料需要较高的温度和压力才能蒸发和燃烧，它们产生的气体容易积聚，从而导致爆炸风险增加。
此外，还需要考虑到燃料的化学性质。
不同的燃料在燃烧和爆炸过程中的反应速率和产物也会不同，这取决于它们的化学性质和分子结构。
一些燃料具有较高的燃烧热和易燃性，它们在燃烧和爆炸过程中会释放大量的能量。
然而，一些燃料可能需要更高的温度和压力才能燃烧，或者它们在燃烧过程中产生的气体比较有害。
燃烧与爆炸理论第五章 可燃液体的燃烧与爆炸
12
5.3.2 同类液体闪点变化规律
同系物：在结构上相差一个或多个系差且结构 上相似的一系列化合物称之为同系列，同系列 中的各化合物称为同系物。
同系物结构相似，但分子量不同，分子量大的 结构变形大，分子间力大，蒸发困难，蒸气浓 度低，闪点高；否则闪点就低。
13
5.3.2 同类液体闪点变化规律
5.2.1 蒸发过程
蒸发 凝结 液体分子 → 蒸发分子 → 液体分子→动态平衡。
5.2.2 蒸汽压
①饱和蒸发压：一定温度 , 液体与其蒸气处于平衡态时 , 蒸 气所具有压力。 ②特点:与液体的种类和温度有关,与液体的数量和液面上空 间大小无关。
液体蒸发的决定因素
分子间力：相同条件下液体分子的引力强，则液体分 子难以克服引力跑到空间去，其蒸气压就低，反之则 就高。
LP L 100% Pf P 100 若已知爆炸下限L，即可求出Pf，根据克劳修斯一克拉 佩龙方程，求出该液体的闪点: Pf
LV lg Pf C' 2.303RTf
23
5.3.5 爆炸温度极限
（1） 爆炸温度极限
液面上方液体蒸气浓度达到爆炸浓度极限，混合 气体遇火源就会发生爆炸。 蒸气浓度与温度成一一对应关系。
29
（2） 爆炸温度极限的计算
爆炸温度下限为液体的闪点，其计算与闪点计算相 同 爆炸温度上限的计算，可根据已知的爆炸浓度上限 值计算相应的饱和蒸气压，然后用克劳修斯一克拉 佩龙方程等方法计算出饱和蒸气压所对应的温度， 即为爆炸温度上限。
30
（3） 爆炸温度极限的影响因素
1．可燃液体的性质 液体的蒸气爆炸浓度机选越低，则相应的液体爆炸温度极限 低；液体越易蒸发，则爆炸温度极限越低。
燃烧学讲义第五章 可燃液体的燃烧
第5章可燃液体的燃烧5.1液体燃料的燃烧特点目前，液体燃料的主体是石油制品，因此讨论液体燃料的燃烧主要涉及燃油的燃烧。
液体燃料的沸点低于其燃点，因此液体燃料的燃烧是先蒸发，生成燃料蒸气，然后与空气相混合，进而发生燃烧。
与气体燃料不同的是，液体燃料在与空气混合前存在蒸发汽化过程。
对于重质液体燃料，还有一个热分解过程，即燃料由于受热而裂解成轻质碳氢化合物和碳黑。
轻质碳氢化合物以气态形态燃烧，而碳黑则以固相燃烧形式燃烧。
根据液体燃料蒸发与汽化的特点，可将其燃烧形式分为液面燃烧、灯芯燃烧、蒸发燃烧和雾化燃烧四种。
液面燃烧是直接在液体燃料表面上发生的燃烧。
若液体燃料容器附近有热源或火源，则在辐射和对流的影响下，液体表面被加热，导致蒸发加快，液面上方的燃料蒸汽增加。
当其与周围的空气形成一定浓度的可燃混合气、并达到着火温度时，便可以发生燃烧。
在液面燃烧过程中，若燃料蒸汽与空气的混合状况不好，将导致燃料严重热分解，其中的重质成分通常并发生燃烧反应，因而冒出大量黑烟，污染严重。
它往往是灾害燃烧的形式，例如油罐火灾、海面浮油火灾等。
在工程燃烧中不宜采用这种燃烧方式。
灯芯燃烧是利用的吸附作用将燃油从容器中吸上来在灯芯表面生成蒸汽然后发生的燃烧。
这种燃烧方式功率小，一般只用于家庭生活或其它小规模的燃烧器，例如煤油炉、煤油灯等。
蒸发燃烧是令液体燃料通过一定的蒸发管道，利用燃烧时所放出的一部分热量（如高温烟气）加热管中的燃料，使其蒸气，然后再像气体燃料那样进行燃烧。
蒸发燃烧适宜于粘度不太大、沸点不太高的轻质液体燃料，在工程燃烧中有一定的应用。
雾化燃烧是利用各种形式的雾化器把液体燃料破碎成许多直径从几微米到几百微米的小液滴，悬浮在空气中边蒸发边燃烧。
由于燃料的蒸发表面积增加了上千倍，因而有利于液体燃料迅速燃烧。
雾化燃烧是液体燃烧工程燃烧的主要方式。
对于不同的液体燃料，应依据其蒸发的难易程度不同的雾化方式。
易蒸发液体燃料的雾化（例如汽油）往往采用“汽化器”来实现。
第5章可燃液体燃烧
王海燕 中国矿业大学（北京）
2011. 3
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节
液体的蒸发 闪燃与爆炸温度极限 液体着火 可燃液体的稳定燃烧 原油和重质石油产品燃烧时的沸溢和喷溅 液滴的蒸发和燃烧
第一节 液体的蒸发
一、蒸发过程
蒸发
凝结
– 液体分子→蒸发分子→液体分子→动态平衡。
四、闪点计算
– （一）根据沸点 tb（℃）计算 —波道查公式 (适 用于烃类 )
tf=0.6946tb－73.7 (℃)
– （二）根据可燃液体分子中碳原子数 nc计算
(tf+277.3)2=10410nc
– （三）根据液面上方环境 (蒸气 +空气 )压力 P求 可燃液体闪点对应的可燃液体饱和蒸气压 Pf， 然后查表 5-6（P234) ，插值计算 —道尔顿公式。
2．蒸气浓度 可燃蒸气浓度升高，反应速度升高，放热速度升高，自燃点降 低。 可燃蒸气浓度 =化学当量浓度自燃点最低，然后，增加可燃蒸 气浓度自燃点会增加。 247 表5-13
– 3．氧含量
氧含量升高，有利于化学反应发生，自燃点降低。 （图5-6 P248）
– 4．催化剂
活性催化剂：铈，铁，钒等氧化物，加速氧化反应， 自燃点下降。
–闭杯式闪点测定仪 :适用测定闪点低于 1000C的 液体。
二、同类液体闪点变化
–同系列 :结构相似 ,组成相差一个或多个系差的 一系列化合物。
–同系列各化合物互称同系物 ,分子量大的分子 间引力大,蒸发困难,蒸气压降低 ,闪点高。
–同系物闪点随分子量、沸点、比重的增大而增 加。
–随蒸气压降低而增加。
钝化催化剂：油品抗震剂 —四乙基铅，减缓氧化反 应，自燃点下降。
燃烧与爆炸理论复习提纲及知识点
《燃烧与爆炸理论》复习提纲第二章 燃烧基本原理1、燃烧的定义、充分条件及极限值。
• 燃烧是伴随有发光、放热现象的剧烈的氧化反应。
• 充分条件：一定量燃料、一定量助燃剂（氧化剂）、一定能量点火源三者相互作用• 极限值:在一定温度、压力下，可燃气体或蒸气在助燃气体中形成的均匀混合系被点燃并能转播火焰的浓度范围。
2、灭火的四种方法。
（1）冷却法。
将灭火剂直接喷到燃烧物上，使燃烧物质的温度降低到燃点之下，停止燃烧。
（2）隔离法。
将火源处及其周围的可燃物质撤离或隔开，使燃烧因与可燃物隔离而停止。
（3）窒息法。
阻止空气流入燃烧区或用不燃烧物质冲淡空气，使燃烧物质得不到足够的氧气而熄灭。
(4)抑制法使灭火剂参与到燃烧反应中去，它可以销毁燃烧过程中产生的游离基，形成稳定分子或低活性游离基，从而使燃烧反应终止。
3、火灾的危险性。
火灾的热辐射造成烧伤；火场中由于氧气含量降低而造成窒息作用；燃烧产生的有毒烟气造成毒害作用；建筑倒塌造成的二次伤害。
4、闪燃、着火、自燃的定义。
闪燃：在一定温度下，可燃性液体（包括少量可熔化的固体，如萘、樟脑、硫磺、沥青等)蒸气与空气混合后，达到一定浓度，遇点火源产生的一闪即灭的燃烧现象。
着火：可燃物质在与空气并存条件下，遇到比其自燃点高的点火源使开始燃烧，并在点火源移开后仍能继续燃烧，这种持续燃烧(不小于5秒)的现象叫着火。
自然：可燃物在没有外部火花、火焰等点火源的作用下，因受热或自身发热并蓄热而发生的自然燃烧现象。
5、自燃的分类，会举例说明。
• 受热自燃：可燃物质在外部热源作用下，使温度升高，当达到其燃点时，即着火燃烧的现象。
（汽车自燃）• 自热自燃：可燃物质在没有外部热源影响下，由于物质内部所发生的化学、物理或生物过程而产生热量，这些热量在适当条件下会逐渐积聚，使物质温度升高，达到自燃点而燃烧的现象。
（黄磷自燃）6、活化能理论、过氧化物理论、链式反应理论。
链式反应理论的历程、分类，会举例说明。
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蒸气爆炸浓度上、下限所对应的液体温度称为可 燃液体的爆炸温度上、下限，分别用t上、t下表示
U 液体温度处于爆炸温度极限范围内时，液面上方 的蒸气与空气的混合气体遇火源会发生爆炸。
C%
L
24
t下
T
表5-5 可燃液体的爆炸浓度极限和爆炸温度极限的比较
爆炸浓度极限（％） 液体名称 爆炸温度极限（℃）
蒸发热：在一定的温度和压力下，单位质量的液体完全蒸发所 吸收的热量。
液体蒸发吸热的原因
主要为了增加液体分子的动能以克服分子间引力而逃逸出液面， 因此，分子间力大的液体，其蒸发热也越高； 此外，蒸发热还用于气化时蒸气体积膨胀对外所做的功。
9
5.2.4 液体的沸点
当液体蒸气压与外界压力相等（ P=P ∞ ）时，蒸发将 在整个液体中进行，称为液体沸腾；当蒸气压低于环 境压力（P<P∞）时，蒸发仅限于在液面上进行。 所谓液体的沸点：是指液体的饱和蒸气压与外界压力
AP Pf D0
Pf —闪点温度下可燃液体的饱和蒸气压，Pa；
P—可燃液体蒸气与空气混合气体的总压，101325Pa；
A —仪器常数；
D0 —可燃液体蒸气在空气中于标准状态下的扩散系
数，查表；
β—燃烧1mol可燃液体所需的氧分子摩尔数。
22
（5）利用可燃液体的爆炸下限计算 闪点温度时液体的蒸气浓度就是该液体蒸气的爆炸下 限 L（体积分数，%）。 液体的饱和蒸气浓度和蒸气压的关系为:
《燃烧与爆炸学》--第五章
1
第5章 可燃液体的燃烧与爆炸
5.1 液体燃料的燃烧特点
5.2 液体的蒸发
5.3 闪燃与爆炸温度极限
5.4 液态可燃物的火灾蔓延
5.5 油罐火灾燃烧
2
5.1 液体燃料的燃烧特点
根据液体燃料蒸发与汽化的特点，可将其燃烧 形式分为
1.液面燃烧（如油面火灾，海面浮油火灾）
2.灯芯燃烧（如煤油炉，燃油灯） 3.蒸发燃烧（如液化石油气灶具） 4.雾化燃烧（液体工程 燃烧的主要燃烧方式）
14
表5-2 部分醇和芳烃的物理性能
物 质
分子式
分子 量
比重 20℃/4 ℃
沸点 （温度 ）
20℃时 的蒸气 压力 （kPa）
闪点 （ ℃）
甲醇
乙醇 醇 类 正丙醇 正丁醇
32
CH3OH
0.792
0.789 0.804 0.810
64.56
78.4 97.2 117.8
11.82
5.87 1.93 0.63
9.6116 9.8443 10.3730 10.7647 10.9523 9.9586
-77～191 -28～31 17～173 -44～224 -31～242 -37～290
7
*克劳修斯—克拉佩龙方程仅适用于单一组分的纯液体。 拉乌尔定律(稀溶液) 0 ①理想溶液: PA PA X A 0分别为溶液中某组分 A溶剂和纯溶剂的蒸 式中:P ,P A A 气压。 X 为溶液中溶剂的摩尔分数。 A ②非理想溶液，拉乌尔定律应修正为:
同系物的闪点具有以下规律：
（1）同系物闪点随 分子量 增加而升高； （2）同系物闪点随 沸点 的升高而升高；
（3）同系物闪点随 比重 的增大而升高；
（4）同系物闪点随 蒸气压 的降低而升高；
（5）同系物中 正构体比异构体 闪点高。
碳原子书相同的异构体中，支链数增多，造成空间障碍
增大，使分子间距增大，分子间力变小，易于蒸发，闪 点降低。
2 （t f +277.3） 10410n c
20
（3）根据道尔顿公式计算 根据爆炸极限的经验公式，当液面上方的总压为 P 时， 可燃液体的闪点所对应的可燃液体的蒸气压 Pf 为:
P Pf 1 4.76( N 1)
其中：N 为燃烧 1mol 可燃液体所需的氧原子摩尔数。
21
（4）根据布里诺夫公式计算
下限
3.3 1.5 0.8 1.7 1.4
上限
18.0 7.0 62.0 7.2 7.5 酒精 甲苯 松节油 车用汽油 灯用煤油
上限
+11 +5.5 +33.5 -38 +40
下限
+40 +31 +53 -8 +86
1.85
1.5
40
9.5
乙醚
苯-45-14+13+19
25
举例分析（设室温为0～28℃）：
分子间力又称范德华力，分子间力中最重要的就是色散力（色 散力是由于分子运动中，电子云和原子核发生瞬时相对运动，产生 瞬时偶极而出现的分子间的吸引力）。
相对分子质量越大，分子就越易变形，色散力就越大， 蒸发就越困难，蒸气压越低。 温度越高，液体中能量大的分子束就越多，能克服液 体表面引力跑到空间的分子就越多，蒸气压就越高， 反之，蒸气压就越低。
17
图5-1 甲醇与乙醇戊酯 混合液的闪点
18
图 5-2 甲醇与丁醇混合 液的闪点
（二）可燃液体与不可燃液体混合液体的闪点
在可燃液体中掺入互溶的不燃液体，其闪点随
表 5 —4 醇水溶液的闪点 着不燃液体含量增加而升高，当不燃组分含量
达一定值时，混合液体不再发生闪燃 甲 醇 乙 醇 。
100
75 55 40 10 7 18 22 30 60
（1）苯：爆炸温度下限t下＝－14℃，爆炸温 度上限t上＝＋19℃，与室温关系为：
t下（－14℃）
t上（+19℃）
0
28
t ℃
显然苯蒸气在 0～19℃ 范围内是能爆炸的。
26
（2）酒精： t下＝＋11℃， t上＝＋40℃，与室
温关系为：
t下（+11℃） t上（+40℃）
0
28
t /℃
在室温 11～28℃ 之间的温度范围内，酒精蒸 气正好处于爆炸浓度极限范围之内，是能爆 炸的。
举例：飞机油箱中燃油的爆炸温度极限的变化
Pi Pi 0 ai
ai ri xi
式中:
Pi---溶液中i组分的蒸气压。 Pi0---纯i组分的蒸气压 对于理想溶液， r i ` ai—i组分的活度 ri—i组分的活度系数
1, ai xi
5.2.3 蒸发热
液体蒸发过程中，高能量的分子离开液面进入空间，使剩余液 体的内能越来越低，液体的温度会越来越低，欲使液体的温度 保持不变，液体须从外界吸收能量。 也即：要使液体处于恒温恒压下蒸发，液体须从外界吸收的能 量。
146.0
2.18
23
表5-3 正构体与异构体的闪点比较
物质名称
沸点（℃） 闪点（℃） 物质名称
沸点（℃） 闪点（℃）
正戊烷 异戊烷 正辛烷 异辛烷
36 28 125.6 99
－40 －52 16.5 －12.5
正己酮 异己酮 正丙烷 异丙烷
127.5 119 91 69
35 17 －11.5 －13
5.2 液体蒸发
5.2.1 蒸发过程
蒸发 凝结 液体分子 → 蒸发分子 → 液体分子→动态平衡。
5.2.2 蒸汽压
①饱和蒸发压：一定温度 , 液体与其蒸气处于平衡态时 , 蒸 气所具有压力。 ②特点:与液体的种类和温度有关,与液体的数量和液面上空 间大小无关。
液体蒸发的决定因素
分子间力：相同条件下液体分子的引力强，则液体分 子难以克服引力跑到空间去，其蒸气压就低，反之则 就高。
LP L 100% Pf P 100 若已知爆炸下限L，即可求出Pf，根据克劳修斯一克拉 佩龙方程，求出该液体的闪点: Pf
LV lg Pf C' 2.303RTf
23
5.3.5 爆炸温度极限
（1） 爆炸温度极限
液面上方液体蒸气浓度达到爆炸浓度极限，混合 气体遇火源就会发生爆炸。 蒸气浓度与温度成一一对应关系。
相等时液体的温度。
显然，液体的沸点与外界气压密切相关。
10
5.3 闪燃与爆炸温度极限
5.3.1
闪燃与闪点
液体温度较低时，由于蒸发速度很慢，液面上
方蒸气浓度小于爆炸下限，蒸气与空气混合物
与火源是点不着的； 随着温度的升高，蒸气浓度增大达到爆炸下限
时，蒸气与空气的混合物与火源就能闪出火花，
但随即熄灭。
氯代正丁 烷
79
－11.5
氯代异丁 烷
70
－24
16
5.3.3 混合液体闪点
（一）两种完全互溶的可燃液体混合形成的混合液体 的闪点
这类混合液体的闪点一般低于各组分的闪点的算 术平均值，并且接近于含量大的组分的闪点 例如：纯甲醇闪点为7℃，纯乙酸戊酯的闪点为 28℃。当60％酌甲醇与40％乙酸戊酯混合时，其 闪点并不等于7×60％+28×40％＝15.4℃，而是等 于10℃ 。
29
（2） 爆炸温度极限的计算
爆炸温度下限为液体的闪点，其计算与闪点计算相 同 爆炸温度上限的计算，可根据已知的爆炸浓度上限 值计算相应的饱和蒸气压，然后用克劳修斯一克拉 佩龙方程等方法计算出饱和蒸气压所对应的温度， 即为爆炸温度上限。
30
（3） 爆炸温度极限的影响因素
1．可燃液体的性质 液体的蒸气爆炸浓度机选越低，则相应的液体爆炸温度极限 低；液体越易蒸发，则爆炸温度极限越低。
5
液体的蒸气压与温度的关系服从：克劳修斯—克拉佩龙