4燃烧的化学和物理基础
第二章燃烧基础知识
燃烧三角形
11
燃烧图示
12
3、燃烧的充分条件
具备了燃烧的必要条件，并不意味 着燃烧必然发生。
在各种必要条件中，还应有“量” 的要求，这就是发生燃烧或持续燃烧的 充分条件。
×
C、核爆炸 由于原子核裂变或聚变反
应释放出核能所形成的爆炸 称为核 爆炸。
为了便于和普通炸药比较，
核爆炸的威力，即爆炸释放 的能量，用释放相当能量的 TNT炸药的重量表示，称为 TNT当量。
核反应释放的能量能使反应区 （又称活性区）介质温度升高到 数千万开，压强增到几十亿大气 压(1大气压等于101325帕),成为 高温高压等离子体。反应区产生 的高温高压等离子体辐射X射线， 同时向外迅猛膨胀并压缩弹体， 使整个弹体也变成高温高压等离 子体并向外迅猛膨胀，发出光辐 射，接着形成冲击波 （即激波） 向远处传播 。 （广岛、切尔诺贝利）
燃烧的充分条件
（2）一定的氧气（氧化剂）含量 各种不同的可燃物发生燃烧，均有本身固定
的最低氧含量要求，低于这一浓度，燃烧就不会 发生。 如：汽油燃烧的最低氧含量要求为14.4%，煤油 为15%，乙醚为12%。
燃烧的充分条件
（3）一定的点火能量
各种不同可燃物发生燃烧，均有本身固 定的最小点火能量要求，低于这一能量，燃 烧便不会发生。不同可燃物质燃烧所需的最 小点火能量各不相同。 如：在化学计量浓度下，汽油的最小点火能 量为0.2ｍJ，乙醚（5.1％）为0.19ｍJ，甲醇 (2.24％)为0.215mJ（毫焦）。
燃烧的充分条件
（1）一定的可燃物浓度
消防燃烧学
消防燃烧学第一章火灾燃烧基础知识第一节燃烧的本质和条件一、燃烧的本质（识记）燃烧是可燃物与助燃物相互作用发生的强烈放热化学反应，通常伴有火焰、发光和（或）发烟现象。
游离基的链式反应是燃烧反应的实质，光和热是燃烧过程中的物理现象。
二、燃烧条件及其应用（简单应用）（一）燃烧条件燃烧的发生必须具备三个基本条件，即可燃物、助燃物和点火源。
1．可燃物（还原剂）如氢气、乙炔、乙醇、汽油、木材、纸张、塑料、橡胶、纺织纤维、硫、磷、钾、钠等。
2．助燃物（氧化剂）如空气（氧气）、氯气、氯酸钾、高锰酸钾、过氧化钠等。
一般‘3．点火源如明火、高温表面、摩擦与冲击、自然发热、化学反应热、电火花、光热射线等。
上述三个条件还需满足以下数量要求，并相互作用：(1)一定的可燃物浓度氢气的体积分数低于4%时，不能点燃；煤油在20℃时，由于蒸发速率较小，接触明火也不能燃烧。
(2)一定的助燃物浓度或含氧量例如，一般的可燃材料在氧气的体积分数低于13%的空气中无法持续燃烧。
(3)一定的着火能量即能引起可燃物质燃烧的最小着火能量。
(4)相互作用燃烧的三个基本条件须相互作用，燃烧才可能发生和持续进行。
（二）燃烧条件的应用根据着火三角形1．控制可燃物2．隔绝空气3．消除点火源4．防止形成新的燃烧条件，阻止火灾范围的扩大根据燃烧四面体1．隔离法2．窒息法3．冷却法4．化学抑制法第二节燃烧分类与燃烧基本过程一、燃烧分类（识记）按照参与燃烧时物质的状态分类：气体燃烧、液体燃烧和固体燃烧。
按照可燃物与助燃物相互接触与化学反应的先后顺序分类：预混燃烧和扩散燃烧。
按照化学反应速度：热爆炸和一般燃烧。
按照参加化学反应的物质：化合反应燃烧和分解爆炸燃烧。
按照反应物参加化学反应时的状态：燃烧可分为气相燃烧和表面燃烧按照着火的方式分类：自燃和点燃。
绝大部分物质的燃烧都属于气相燃烧。
物质燃烧剩余的残炭和金属物质的燃烧等是表面燃烧。
二、燃烧的基本过程（领会）（一）可燃固体的的熔化、分解或升华过程燃烧过程中发生熔化的主要是热塑性材料，塑料的熔化没有明确的熔点。
【2017年整理】燃烧学复习重点
第一章燃烧化学反应动力学基础1、什么叫燃烧？2、浓度和化学反应速度正确的表达方法？化学反应速度如何计量？3、什么是单相反应、多相反应、简单反应、复杂反应、总包反应？4、质量作用定律的适用范围？如何从微观的分子运动论的观点来理解质量作用定律？试用质量作用定律讨论物质浓度对反应速度的影响。
5、什么是反应级数？反应级数与反应物浓度（半衰期）之间的关系如何？6、常用的固体、液体和气体燃料的反应级数值的范围是多少？7、试用反应级数的概念，讨论燃尽时间与压力之间的关系。
8、惰性组分如何影响化学反应速率？9、Arrhenius定律的内容是什么？适用范围？如何从微观的分子运动论的观点来理解Arrhenius定律？10、什么是活化能？什么是活化分子？它们在燃烧过程中的作用？11、图解吸热反应和放热反应的活化能与反应放热（吸热）之间的关系。
12、什么叫链式反应？它是怎样分类的？链反应一般可以分为几个阶段？13、描述氢原子燃烧的链式反应过程。
14、试用活化中心繁殖速率和销毁速率的数学模型，结合编程技术，绘制氢原子浓度随时间变化的图线，解释氢燃烧的几种反应的情况。
并讨论：分支链反应为什么能极大地增加化学反应的速度？15、烃类燃烧的基本过程是什么，什么情况下会发生析碳反应？如何进行解释？什么样的烃类燃烧时更容易发生析碳反应？如何防止烃类燃烧析碳？16、图解催化剂对化学反应的作用。
17、什么叫化学平衡？平衡常数的计算方法？吕·查德里反抗规则的内容是什么？18、什么是燃料的低位发热量和高位发热量？19、试用本章的知识解释，从燃烧学的角度来看，涡轮增压装置对汽车发动机的作用是什么？20、过量空气系数（a）与当量比（b）的概念？21、燃烧过程中，有几种NOx的生成机理？第二章燃烧空气动力学基础——混合与传质1．为什么说混合与传质对燃烧过程很重要？2．什么是传质？传质的两种基本形式是什么？3．什么是“三传”？分子传输定律是怎样表述的？它们的表达式如何？（牛顿粘性定律、傅立叶导热定律、费克扩散定律）4．湍流中，决定“三传”的因素是什么？湍流中，动量交换过程和热量、质量交换的强烈程度如何？怎么用无量纲准则数的数值来说明这一点？5．试推导一个静止圆球在无限大空间之中，没有相对运动的情况下，和周围气体换热的Nu数，以及和周围气体进行传质的Nu zl数。
《燃烧基础知识》课件
燃烧的形式
1 明火燃烧
2 非明火燃烧
明亮的明火是可见光的一种，通常是可燃物表面 的氧化反应导致的。
非明火燃烧指没有明亮火焰的燃烧形式，如炭化、 熔化、蒸发。
3 烟气燃烧
4 火焰燃烧
燃烧过程中，可燃物产生的烟气是火焰中最重要 的组成部分之一。
火焰是燃烧过程中由可燃物和氧气生成的可见光 和热能。
燃烧的类型
化学燃烧
化学燃烧是指物质与氧气发生氧 化还原反应，形成新的物质和能 量。
物理燃烧
物理燃烧是指通过物理方式使物 质发生氧化分解反应，释放出能 量。
生物燃烧
生物燃烧是指生物体内的有机物 被氧化，释放出能量和二氧化碳。
燃烧的过程
1
燃烧的三要素
燃烧的三要素是可燃物、氧气和足够的温度，没有其中一项燃烧无法进行。
燃烧的安全问题
燃烧的危险性
燃烧过程中可能产生高温、燃 烧物飞溅、热辐射等危险因素。
燃烧的防范措施
正确使用和储存易燃物品，加 强火灾预防和探讨 如何预防和应对火灾事件。
2
燃烧的反应物
燃烧反应物是可燃物和氧气，可燃物氧化产生新的物质和能量。
3
燃烧的副产物
燃烧过程中会产生副产物，如二氧化碳、水蒸气和烟气等。
燃烧的应用
燃烧的热力学应用
燃烧的环保用
燃烧过程中释放的热能被用于发电、 发展清洁能源和减少排放是燃烧的
加热、工业生产等方面。
环保应用的重要方向。
燃烧的交通应用
燃油车和混合动力车中的燃烧过程 提供了动力能源，但也产生了尾气 污染。
《燃烧基础知识》PPT课 件
燃烧是一种化学反应，是物质在氧气存在下发生的剧烈氧化反应，常见于人 类生活和工业生产中。
消防燃烧学课件
爆炸升压速度：
爆炸威力指数=最大爆炸压力×平均升压速度。 爆炸总能量：
可燃气体的燃烧
爆炸极限
一、基本概念
1、爆炸下限：可燃气与空气组成的混合气体遇火源能发生爆炸 的最低浓度。 2、爆炸上限：可燃气与空气组成的混合气体遇火源能发生爆炸 的最高浓度。
二、实用意义
（一）评定气体和液体蒸气的火灾危险性大小。 （二）评定气体生产、储存的火险类别。 （三）确定安全生产操作规程。
着火与灭火的基本理论
三、着火条件
1、着火条件 如果在一定的初始条件下，系统将不可能在整个时间 区段保持低温水平的缓慢反应态，而将出现一个剧烈的加 速的过渡过程，使系统在某个瞬间达到高温反应态，这个 初始条件便称为着火条件。 2、正确理解着火条件 ① 达到着火条件，只是具备着火的可能。 ② 着火条件指的是系统初始应具备的条件。 ③ 着火条件是多种因素的总和。
（二）阻火器：阻火器是阻止火焰传播的火焰阻断装置。 金属网阻火器：在器内用若干层有一定 孔径的金属网，把空间分隔成许多小孔隙。 砾石阻火器：器内是用沙粒、卵石、玻璃 球、铁屑等作为充填料，将器内空间分隔 成许多小孔隙。 波纹金属片阻火器：通常由交迭放置的 波纹金属片组成的有三角形孔隙的方形 阻火器和将一条波纹带与一条扁平带绕 在一个芯子上组成的圆形阻火器。
2、爆轰区的特点：
（1）燃烧后气体压力要增加； （2）燃烧后气体密度要增加； （3）燃烧波以超音速传播。
可燃气体的燃烧
层流预混气中正常火焰传播速度
火焰传播机理
1、热理论
火焰能在混气中传播是由于火焰中加速的结果。
2、扩散理论
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
着火与灭火的基本理论
谢苗诺夫自燃理论
九年级上化学燃烧及其利用知识点
九年级上化学燃烧及其利用知识点
九年级上化学中，燃烧及其利用是一个重要的知识点。
以下是涵盖了燃烧及其利用的
一些主要知识点：
1. 燃烧的定义和特征：燃烧是指物质与氧气发生化学反应，产生能量、产物和火焰的
过程。
燃烧通常伴随着火焰、光、热和气体等现象。
2. 燃烧的必备条件：燃烧必须具备三个条件，即可燃物质、氧气和足够高的温度。
这
些条件统称为“燃烧三要素”。
3. 燃烧反应的类型：根据可燃物质的状态及产生的产物，燃烧反应可分为氧化性燃烧、还原性燃烧和完全燃烧等。
4. 燃烧产物及其特征：燃烧反应产生的主要产物包括二氧化碳、水蒸气和其他氧化物等。
燃烧产物通常具有较高的能量，是燃烧过程所释放的能量。
5. 燃烧的利用：燃烧能够产生大量的热能，被广泛应用在生活和工业中。
如利用燃烧
产生的热能来加热、煮食、发电等。
同时，燃烧还可以用作化学反应的驱动力，如用
燃料燃烧来驱动燃料电池。
6. 燃烧的环境问题：燃烧会产生废气、废水和固体废弃物等，其中包括二氧化碳、二
氧化硫等有害物质。
这些有害物质会直接或间接地对环境造成污染和破坏。
以上是九年级上化学燃烧及其利用的一些主要知识点，希望对你有所帮助。
燃烧学 第四章 燃烧物理学基础
g CD
p a a
2 dp
二、粒径
• 粒径表示每个固体颗粒大小的程度，是判断颗粒
粗细程度的一个指标。
– 如果颗粒是球形或接近于球形，那么可以取其直径作 为粒径。
– 若颗粒的大小和形状不同，要对颗粒进行准确测定并 将其表示出来几乎不可能的。
粒径的测量方法
• 直接测定的当量直径 （显微镜直径） • 间接测定的有效直径（沉降颗粒直径）
f——某截面上某点处介质射流浓度
四、旋转射流
• 旋转射流有三个方向分速度
– 轴向速度 – 切向速度 – 径向速度（通常较小，可忽略）
• 切向速度大，在射流中心区形成反流区
（逆流区或回流区）称为强旋流
• 切向速度小，未在中心形成反流区，称为
弱旋流
四、旋转射流
• 旋转射流特点
– 强旋流的回流区可提供点火热源，实现稳定燃烧 – 扩散角大，初期混合强烈，射程短，后期混合弱，
• 在考虑两种组分以上的多组分混合物的扩散问题时，常常
把考虑的组分当作一种组分，而把组分以外的所有组分作 为另一种组分，这样近似地处理为双组分扩散问题，那么
扩散方程可以写为：
uuv Js
Ds
s
y
二、扩散定律
• 假定把混合物看作理想气体，还可以把扩散方程表示成分
压力梯度或质量百分数的形式，即：
v J
射流中心有负压区
回流区
轴向速度分布
切向速度分布
一、颗粒的悬浮速度
• 颗粒的沉降速度和悬浮速度
FD
FD W FB
FB
FD
CD
4
d
2 p
1 2
aug2
W
FB
d
第二章 燃烧基础知识
② 液体可燃物：凡是在空气中能发生燃烧的液体。
液体可燃物大多数是有机化合物，分子中都含有碳、 氢原子，有些还含有氧原子。 如：石油化工产品（燃烧过程产物有一定的毒性） ③ 气体可燃物：凡是在空气中能发生燃烧的气体。 可燃气体在空气中需要在一定浓度范围内混合，并 还要一定的温度才能燃烧。 ④ 特殊情况：有些物质通常情况下不燃烧，但在一定 条件下可以燃烧。如赤热的铁在纯氧中剧烈燃烧， 赤热的铜在纯氯气中剧烈燃烧。
据。可燃物的自燃点越低，发生自燃的危险性就越大。
2018/12/16
第二章 燃烧基础知识
25
3、可燃物自燃的机制
（1）氧化发热：如煤、浸油脂物质、黄磷、烷基铝、金属及橡胶
粉尘、金属硫化物等。 （2）分解放热：如硝化棉、赛璐璐、硝化甘油等。 （3）聚合放热：指低分子单体聚合成高分子聚合物的反应，释放 出热量。 （4）吸附放热：因吸附空气中的氧而发生自燃。如活性碳、还原 镍和还原铁。 （5）发酵放热：如稻草、籽棉、树叶、锯末、甘蔗渣、玉米芯等。 （6）活性物质遇水：金属粉末、金属氢化物、硼氢化物及金属磷 化物、碱金属及碱土金属等。 （7）可燃物与强氧化剂的混合：如醇类与过氧化物或高价氧化物 混合等。
磷成分高的煤炭遇水发生氧化反应释放热量，如果煤 层堆积过厚积热不散，就容易引发自燃；工厂的油抹 布堆积由于氧化并蓄热也会引发自燃。
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第二章 燃烧基础知识
24
2、物质的自燃点
在规定的条件下，可燃物质产生自燃的最低温度是该
物质的自燃点。
自燃点是衡量可燃物质受热升温形成自燃危险性的依
16
4、相互作用
燃烧不仅需具备必要和充分条件，而且还必须使燃烧
燃烧基础知识
5
燃烧的本质与条件
可燃物：凡是能与空气中的氧或其他氧化剂 起燃烧反应的物质，均称为可燃物 可燃物种类：固体、液体、气体
6
燃烧的本质与条件
助燃物：凡与可燃物质相结合能导致燃烧的物质称 为助燃物(也称氧化剂) 包括：空气中氧、氯、氟、氯酸钾等。硝酸纤维等 爆炸品自含氧。 燃烧过程中的氧化剂一般主要为氧。其在空气中的 含量约为21%,可燃物在空气中的燃烧以游离的氧 作为氧化剂。但是有的可燃物在其他氧化剂中也能 发生，甚至燃烧更加剧烈。
7
燃烧的本质与条件
引火源：凡使物质开始燃烧的外部热源，统 称为引火源(也称着火源) 根据引起物质着火的能量来源不同，在生产 生活实践中引火源种类：明火、高温物体、 化学热能、电热能、机械热能、生物能、光 能和核能等
8
具备了燃烧三要素，燃烧也不一定会发生。
乙汽 醚油 的的 最最 小小 点点 火火 能能 力量 为为
煤的自燃
煤是一种固体燃料，主要成分是碳，约占65%，另外还有 氢、氧、氮、硫、水和矿物质，根据炭化程度，可将煤分 为褐煤、烟煤、泥煤和无烟煤。煤的自燃是生产和储运中 最常见的起火原因。
如何防止煤的自燃呢？ 1、煤堆插管散热
2、煤堆不要过大、过高、过密、时间不能过长
3、随时检查内部温度
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燃烧类型
爆炸通常分为核爆炸、物理爆炸和化学爆炸。
粉尘
可燃气体
装在容器内的液体或者气体， 由于物理变化（温度、体积 和压力等因素）引起体积迅 速膨胀，导致容器压力急剧 增加，由于超压力或者应力 变化使容器发生爆炸，且爆 炸前后物质的性质及化学成 分均不改变的现象。 由于物质本身发生化 学反应，产生大量气 体并使温度、压力增 加或者两者同时增加 而形成的爆炸现象
第二章 燃烧学基础
第二章燃烧基础知识第一节燃烧的本质与条件一、燃烧的定义在国家标准《消防基本术语·第一部分》GB5907—86中将燃烧定义为：可燃物与氧化剂作用发生的放热反应，通常伴有火焰、发光和(或)发烟的现象。
燃烧应具备三个特征，即化学反应、放热和发光。
燃烧过程中的化学反应十分复杂。
可燃物质在燃烧过程中，生成了与原来完全不同的新物质。
燃烧不仅在空气(氧)存在时能发生，有的可燃物在其他氧化剂中也能发生燃烧。
二、燃烧的本质近代连锁反应理论认为：燃烧是一种游离基的连锁反应(也称链反应)，即由游离基在瞬间进行的循环连续反应。
游离基又称自由基或自由原子，是化合物或单质分子中的共价键在外界因素(如光、热)的影响下，分裂而成含有不成对电子的原子或原子基团，它们的化学活性非常强，在一般条件下是不稳定的，容易自行结合成稳定分子或与其他物质的分子反应生成新的游离基。
当反应物产生少量的活化中心——游离基时，即可发生链反应。
只要反应一经开始，就可经过许多连锁步骤自行加速发展下去(瞬间自发进行若干次)，直至反应物燃尽为止。
当活化中心全部消失(即游离基消失)时，链反应就会终止。
链反应机理大致分为链引发、链传递和链终止三个阶段。
综上所述，物质燃烧是氧化反应，而氧化反应不一定是燃烧，能被氧化的物质不一定都是能够燃烧的物质。
可燃物质的多数氧化反应不是直接进行的，而是经过一系列复杂的中间反应阶段，不是氧化整个分子，而是氧化链反应中间产物——游离基或原子。
可见，燃烧是一种极其复杂的化学反应，游离基的链反应是燃烧反应的实质，光和热是燃烧过程中发生的物理现象。
三、燃烧的条件(一)燃烧的必要条件燃烧现象十分普遍，但任何物质发生燃烧，都有一个由未燃烧状态转向燃烧状态的过程。
燃烧过程的发生和发展都必须具备以下三个必要条件，即：可燃物、助燃物(又称氧化剂)和引火源。
上述三个条件通常被称为燃烧三要素。
只有这三个要素同时具备的情况下可燃物才能够发生燃烧，无论缺少哪一个，燃烧都不能发生。
燃烧的工作原理
燃烧的工作原理燃烧作为一种常见的化学反应，广泛应用于人类生活和工业生产中。
无论是身边的生活用火还是工业生产中的燃烧过程，都离不开燃烧的工作原理。
本文将从燃烧的基本定义、工作原理、燃烧过程和燃烧产物等方面展开讨论。
1. 燃烧的基本定义燃烧是指物质在与氧气或者氧化剂接触时，通过氧化反应释放能量的过程。
在这个过程中，物质会发生化学变化，生成新的物质，并且伴随着能量的释放。
燃烧反应需要三个要素：燃料、氧气和能引发反应的热量。
2. 燃烧的工作原理燃烧的工作原理可以用“火三角”来形象地表示。
火三角包括燃料、氧气和适当的温度，缺一不可。
燃料是燃烧反应的原料，可以是固体、液体或气体；氧气是氧化剂，支持燃料的燃烧；而适当的温度则是对燃料和氧气进行激发和加速的条件。
在初始阶段，燃料被加热至其燃点，准备进入燃烧反应。
当燃料与氧气接触时，燃料中的可燃成分会发生氧化反应，并释放出能量。
这个能量进一步加热周围的燃料，使得更多的燃料进入可燃气体状态，从而维持燃烧反应。
这个过程会持续进行，直到燃料耗尽或者外界条件改变。
3. 燃烧过程燃烧过程可以分为三个阶段：引燃阶段、燃烧阶段和熄灭阶段。
引燃阶段是指燃料在加热作用下达到其燃点，开始燃烧的过程。
这个过程需要燃料与外界供应的能量达到燃点的最低限度。
一旦燃料开始燃烧，就会产生大量热量和火焰。
火焰是可燃气体与氧气反应时放出的能量所表现出的光和热。
燃烧阶段是指燃料不断与氧气进行氧化反应，释放出大量的能量。
这个阶段的特点是持续的能量释放和火焰的存在，同时也会产生大量的燃烧产物。
熄灭阶段是指燃料与氧气接触的条件发生变化，无法维持燃烧反应的持续进行。
这个阶段的特点是火焰消失、释放的热量减少，直到最终的停止燃烧。
4. 燃烧产物燃烧反应生成的产物包括热量、光、燃烧残渣和燃烧产物。
热量是燃烧反应主要的能量释放形式，它可以用于加热和产生动力，是燃烧反应在工业和生活中的主要应用。
光是燃烧过程中火焰所表现的一种能量形式，它是燃烧反应释放出来的能量通过光的形式传播到外部环境的。
燃烧学复习资料
第一章 燃烧的化学基础燃烧：可燃物与氧化剂作用发生的放热反应，通常伴有火焰、发光和（或）发烟的现象。
本质：一种氧化还原反应，但其放热、发光、发烟、伴有火焰等基本特征表明它不同于一般的氧化还原反应。
也有人认为游离基的连锁反应是燃烧反应的实质，光和热是燃烧过程中的物理现象。
爆炸：与燃烧没有本质差别，是燃烧的常见表现形式。
燃烧的必要条件1、可燃物（还原剂）：凡能与氧或其它氧化剂起燃烧反应的物质。
2、助燃物（氧化剂）：凡与可燃物结合能导致和支持燃烧的物质。
3、点火源：凡能引起物质燃烧的点燃能源，统称为点火源。
燃烧的充分条件 1.一定的可燃物浓度2.一定的助燃物浓度3.一定的引燃能量 相互作用 燃烧持续的要素 1.外加热（着火源）或者反应释放足够能量维持燃烧 2.可燃物质3.氧或助燃剂4.合理配比 5.混合作用火灾：在时间和（或）空间上失去控制的燃烧所造成的灾害。
火灾预防：1、控制可燃物2、隔绝空气3、消除点火源 火灾扑救：1、隔离法2、窒息法3、冷却法4、抑制法反应速率：单位时间内在单位体积中反应物消耗或生成物产生的摩尔数。
()sm mol dtdc dt Vdn⋅=⋅=3/ωfF eE bB aA +→+ωωωωω====febaFEBA系统反应速率(ω)代表反应系统的化学反应速率，其数值是唯一的。
质量作用定律：等温条件下，任何瞬间反应速度与该瞬间各反应物的浓度的某次幂成正比。
在基元反应中，各反应物浓度的幂次等于该反应物的化学计量系数。
fF eE bB aA +→+反应速度方程为：bB a AC KC V =K 为反应速度常数，其值等于反应物为单位浓度时的反应速率。
(a+b) 称为反应级数。
注意：质量作用定律只适于基元反应，对于非基元反应，只有分解为若干个基元反应时，才能逐个运用质量作用定律。
1. 反应温度对化学反应速度影响很大，通常是反应速度随着温度的升高而加快。
2. 范德霍夫近似规则：对于一般反应，如果初始浓度相等，温度每升高10℃，反应速度大约加快2~4倍。
燃烧基础知识
燃烧基础知识第一章燃烧基础知识学习要求通过本章学习，应了解燃烧的必要条件和充分条件,掌握燃烧的四种类型,熟悉气体、液体、固体燃烧的特点以及燃烧产物的概念和几种典型物质的燃烧产物。
燃烧基础知识主要包括燃烧条件、燃烧类型、燃烧方式与特点及燃烧产物等相关内容，是关于火灾机理及燃烧过程等最基础、最本质的知识。
第一节燃烧条件燃烧，是指可燃物与氧化剂作用发生的放热反应，通常伴有火焰、发光和（或）发烟现象。
燃烧过程中，燃烧区的温度较高，使其中白炽的固体粒子和某些不稳定（或受激发）的中间物质分子内电子发生能级跃迁，从而发出各种波长的光；发光的气相燃烧区就是火焰，它是燃烧过程中最明显的标志；由于燃烧不完全等原因，会使产物中产生一些小颗粒，这样就形成了烟。
燃烧可分为有焰燃烧和无焰燃烧。
通常看到的明火都是有焰燃烧；有些固体发生表面燃烧时，有发光发热的现象，但是没有火焰产生，这种燃烧方式则是无焰燃烧。
燃烧的发生和发展，必须具备三个必要条件，即可燃物、氧化剂（助燃物）和温度（引火源）。
当燃烧发生时，上述三个条件必须同时具备，如果有一个条件不具备，那么燃烧就不会发生。
如图1-1-1 图1-1-1 着火三角形一、可燃物凡是能与空气中的氧或其他氧化剂起化学反应的物质，均称为可燃物，如木材、氢气、汽油、煤炭、纸张、硫等。
可燃物按其化学组成，分为无机可燃物和有机可燃物两大类。
按其所处的状态，又可分为可燃固体、可燃液体和可燃气体三大类。
二、氧化剂（助燃物）凡是与可燃物结合能导致和支持燃烧的物质，称为助燃物，如广泛存在于空气中的氧气。
普通意义上，可燃物的燃烧均指在空气中进行的燃烧。
在一定条件下，各种不同的可燃物发生燃烧，均有本身固定的最低氧含量要求，氧含量过低，即使其他必要条件已经具备，燃烧仍不会发生。
三、引火源凡是能引起物质燃烧的点燃能源，统称为引火源。
在一定条件下，各种不同可燃物发生燃烧，均有本身固定的最小点火能量要求（见本篇第三章第三节），只有达到一定能量才能引起燃烧。
消防燃烧学考试大纲
《消防燃烧学》课程考试大纲课程名称：消防燃烧学英文名称：Combustion Fundamentals of Fire课程编号：04hzzyb506课程类别：专业技术基础课学 时：60适用专业：消防指挥(普通本科)考试总要求本课程的考试目标是考查学生对《消防燃烧学》基本概念、基本理论、基本方法和常用火灾预防与控制技能的掌握情况，检测学生分析问题、解决问题的能力。
为了便于考查，将概念和理论的考试分为“了解”和“理解”两个层次，对方法和技能的考试要求分为“会”、“掌握”和“熟练掌握”三个层次。
考试内容与要求要考查的《消防燃烧学》知识分为燃烧的化学基础、燃烧的物理基础、着火与灭火的基本理论、可燃气体的燃烧、可燃液体的燃烧和可燃固体的燃烧六部分。
一、燃烧的化学基础（一）燃烧本质和条件1．理解燃烧的本质；2．掌握燃烧的条件及其在消防中的应用。
（二）燃烧反应速度方程1．理解质量作用定律；2．理解阿累尼乌斯公式；3．掌握燃烧反应速度方程的推导。
（三）燃烧时空气需要量计算1．掌握固体和液体可燃物理论空气需要量的计算方法；2．掌握气体可燃物理论空气需要量的计算方法；3．掌握实际空气需要量的计算方法。
（四）燃烧产物及其计算1．了解燃烧产物的危害性；2. 了解燃烧产物的基本概念；3．了解燃烧产物的毒害作用；4．掌握有关燃烧产物的计算。
（五）燃烧热及燃烧温度计算1．了解燃烧温度的计算方法；2. 了解热容的基本概念及分类；3．掌握燃烧热和热值的计算方法。
二、燃烧的物理基础（一）热量传递概述1．了解热传递的基本概念，掌握其遵循的基本定律；2．了解热对流的基本概念，掌握其遵循的基本定律；3．了解热辐射的基本概念，掌握其遵循的基本定律。
（二）热传导1．了解非稳态导热的数值解法；2．了解一维稳态导热和非稳态导热微分方程的建立和求解过程；3．掌握导热微分方程式的理论推导及各种情况下的导热微分方程式的表达形式；4．掌握集总热容分析法及其应用条件。
燃烧理论与基础 04第四章 着火理论
Q1 k 0 e
E RT
n COVQr
Q2 S (T Tb )
着火温度和熄火温度不是物性参数，随热力 条件变化而变化。各种实验方法所测得的着 火温度值的出入很大，过分强调着火温度意 义不大，着火温度只表示了着火的临界条件。 如，褐煤堆，如果通风不良，接近于绝热状 态，孕育时间长，着火温度可为大气环境温 度。当然，着火温度的概念使着火过程的物 理模型大大简化，对于燃烧理论研究有重要 意义。
2、链着火机理
如果进行的反应是链式反应，且链式反应中 自由基的生成速率大于自由基的消耗速率 （即分支链式反应），则其反应速度不断加 快，此时反应在定温条件下也会导致着火 （或爆炸）。例如H2和O2的化合反应，它满 足了分支链式反应的条件，只要反应一旦开 始它就会着火，如果满足一定的浓度条件， 还会发生爆炸。属于这样类型的反应还有甲 烷、乙烯、乙炔等在空气中的氧化反应。
第三节 强迫着火理论
一、强迫着火条件
在燃烧技术中，为了加速和稳定着火，往往 由外界对局部的可燃混合物进行加热，并使 之着火。之后，火焰便自发传播到整个可燃 混合物中，这种使燃料着火的方法称为强迫 着火。
通常，实现强迫着火的方法有：组织良好的 炉内空气动力结构，使高温烟气向火炬根部 回流来加热由喷嘴喷出的燃料；采用炉拱、 卫燃带或其他炽热物体，保证炉内有高温水 平，向火炬根部辐射热量；采用附加的重油 或其他的点火火炬，或应用电火花点火等。
2、强迫着火（点燃）
强迫着火是可燃混合物从外界获得能量（如 电火花、灼热质点、烟火药剂的火焰等）而 产生着火的现象，也称为点燃。这时的燃烧 是首先由靠近点火源引发并传播到可燃混合 物的其他部分。因此可以认为强迫着火是外 界能源加热下火焰的局部点燃，然后再进行 火焰传播的过程。
燃烧的基础知识课件
无火焰燃烧具有三个特点： （1）无链锁反应。 （2）氧在可燃烧的界面。 （3）可燃物为炽热的固体。 对有火焰燃烧，由于燃烧过程中存在未受抑制的 游离基（自由基）作中间体，所以燃烧三角形增 加了一个空间坐标，形成燃烧四面体。如图1-2-3 所示。
• 人们长期用火和同火灾斗争中发现闪燃、着火、
自然爆炸等燃烧类型，它们各自都有其独特性。 因此，人们为了消防安全必须分析研究每一类型 燃烧的发生的特殊原因，以便人们按照实际情况 确定了该相应的防火和灭火措施。
3.一定的引火能量（点火能）
• 不管何种形式的点火能量，都必须达到一定的强
度才能引起可燃物质着火。否则，燃烧就不会发 生不同可燃物质燃烧所需的引火能（点火能）各 不相同。 几种常见可燃物燃烧所需要的温度如表所示：
•
4、相互作用
• 燃烧不仅必须具备必要条件（三要素）和充分条 •
件，而且还必须使以上条件相互结合、相互作用， 燃烧才会发生和持续，否则，燃烧也不能发生。 对无火焰燃烧可用经典三角形（如图1-2-2）表示 三者关系。燃烧三要素（三边连接）同时存在、 相互作用，燃烧才会发生。
•
燃烧的定义
• 步骤自行加速发展下去（瞬间自发进行若干次），直
至反应物燃尽为止燃烧是可燃物与氧化剂作用产生的 放热反应，通常伴有火焰、发光和（或）发烟现象。 简而言之，燃烧是一种放热、发光的化学反应。
燃烧本质
•
随着现代科学的发展，近代链锁反应理论认为：燃 烧是一种游离基的链锁反应。链锁反应也称为链式反应， 即由游离基在瞬间进行的循环连续反应。游离基又称自 由基或自由原子，是化合物或单质分子中的共价键在外 界因素（如光、热）的影响下，分裂而成含有不成对电 子的原子或原子基团，它们的化学活性非常强，在一般 条件下是不稳定的，容易自行结合成稳定分子或与其它 物质的分子反应生成新的游离基。当反应物产生少量的 活化中心—游离基（自由基或自由原子）时，即可发生 链锁反应。只要反应一经开始，就可经过许多链锁。当 活化中心全部消失（即游离基消失）时，链锁反应就会 终止。
第二章 燃烧基础知识
2、闪点在消防上的应用
（1）根据闪点将燃烧性液体分为两类： 易燃液体、可燃液体 （2）根据闪点，将液体生产、加工、储存场所的火灾危 险性分为三类： 甲：闪点＜ 28oC，例如甲醇，苯等合成或精制厂房
乙：28oC ≤闪点＜ 60oC，例如煤油仓库
丙：闪点≥ 60oC，如重油仓库
3、闪点与燃点的关系：
生成气体，然后再由气体与氧化剂作用发生燃烧。
而气体物质不需要经过蒸发，可以直接燃烧。
二、可燃物的燃烧特点
（1） 固体物质燃烧特点
分解燃烧
固体燃烧方式
蒸发燃烧
表面燃烧 阴燃
二、可燃物的燃烧特点
•
阴燃一般发生在火灾的初起阶段；
蒸发燃烧和分解燃烧多发生在火灾的发 表面燃烧一般发生在火灾的熄灭阶段。
• •
化学爆炸
指由于物质本身发生化学反应，产生大量气体并 使温度、压力增加或两者同时增加而形成的爆炸现象。 如炸药的爆炸。
特点：反应速度快，放出大量的热，破坏性极强
核爆炸
由于原子核裂变或聚变反应，释放出核能所形成 的爆炸。
如：原子弹、氢弹、中子弹等属核爆炸。
（三）爆炸极限 1）爆炸浓度极限
指可燃气体、蒸气或粉尘与空气的混合物，遇着 火源能够发生爆炸的最高或最低的浓度，产生爆炸 最低浓度叫做爆炸下限；发生爆炸的最高浓度叫爆 炸上限。
一切可燃液体的燃点都高于闪点。 燃点对于可
燃固体和闪点比较高的可燃液体，则具有实际意义。
控制可燃物质的温度在其燃点以下，就可以防止火灾 的发生。另外，根据可燃物的燃点高低，可以衡量其 火灾危险程度，以便在防火和灭火工作中采取相应的 措施。 对于易燃液体来说，其燃点比闪点高1℃～5℃。 因此，在评定易燃液体的火灾危险时，一般以闪点为
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氧原子和双原子氧分子的生成焓随温度的变化
22
第4章 燃烧的化学和物理基础
1.3.3 燃烧焓和热值
化学反应过程中，系统在反应前后其化学组分发 生变化，同时伴随着系统内能量分配的变化。后者表 现为反应后生成物所含能量总和与反应物所含能量总 和间的差异。此能量差值以热的形式向环境散发或从 环境吸收，称反应焓（反应热）。 对燃烧过程，就称 为燃烧焓，即
(h
0 f ,O2 298
)
0
21
第4章 燃烧的化学和物理基础
在298.15K，氧分子的生 成焓为0，即 hO2 0 在298.15K，氧原子的绝对 焓等于生成焓（标态）
氧原子 绝对焓 （kJ/kmol）
氧分子
在4000K，氧原子的绝对焓 （4000K时）等于生成焓 （标态）+显焓，即 hO (4000) (h f0,O ) 298 hs ,O (4000)
26
第4章 燃烧的化学和物理基础
一般地，燃烧室的温度要低于理论绝热燃烧温度。
27
第4章 燃烧的化学和物理基础
绝热燃烧温度有两种定义： 一是定压燃烧下的（适用于燃气轮机或锅炉） 一是定容燃烧下的（适用于理想奥托循环） 一个稳态的燃烧过程的绝热燃烧温度Tmax可以用 Hprod = Hreact 来进行计算，即
例如：碳氢化合物在空气中燃烧的理想产物是 CO2，H2O，O2，和 N2。但如果离解就会产生以 下物质：H2，OH，CO，H，O，N，NO， 还可 能有其他的许多。 如何计算平衡组分?
29
第4章 燃烧的化学和物理基础
化学平衡的概念来自热力学第二定律。 热力学第二定律的定义：
① 不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响 （1850 年，德国物理学家克劳修斯）； ② 不可能从单一热源取热使之完全转换为有用的功而不产生 其他影响（1851 年，英国物理学家开尔文） ； ③ 克劳修斯提出了熵的概念，热力学第二定律又可以表述为： 在孤立系统中，实际发生的过程总使整个系统的熵值增大， 此即熵增原理。
取积分得
理想气体的热方程
u (T ) T u ref cv dT u (T ) u ref cv dT Tref h(T ) T href c p dT h(T ) h c dT Tref
Tref
T
5
T
cv 第4章 燃烧的化学和物理基础
比热容 cv 和 c p 是温度的函数，而温度与系统 的内能有关。
第4章 燃烧的化学和物理基础
第4 章
4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6
燃烧的化学和物理基础
热力学性质关系式回顾 热力学第一定律 反应物和生成物的混合物 绝热燃烧温度 化学平衡 化学动力学
1
第4章 燃烧的化学和物理基础
1.1 热力学性质关系式回顾
强度量：以单位质量（或物质的量）来表示，通常 用小写字母来表示，如比容为v（m3/kg），比内能 为u（J/kg），比焓为h（J/kg）（=u + Pv）等； 广延量：取决于物质的数量（质量或物质的量）， 通常用大写字母来表示，如体积为V（m3），内能 为U（J），焓为H（J）（=U + PV）等。 所以 V=mv；U=mu；H=mh
14
第4章 燃烧的化学和物理基础
( A / F ) stoic ( F / A) 当量比 ( F / A) stoic (A/ F)
即实际燃空比与理论燃空比的比值； 常用来定量地表示燃料-氧化剂混合物是富、贫或 化学当量的。
>1，富（浓）燃料混合物燃烧
<1，贫（稀）燃料混合物燃烧
hR qcv hprod hreac
以外延量表示为
H R H prod H reac
23
第4章 燃烧的化学和物理基础
显然，若H R 为负，即生成物所含能量小于反应 物所含能量，表明有多余的能量释放，称为放热 反应，相反，此差值为正即要向系统加入能量， 为吸热反应。
如
C O2 CO2
反应焓为-393.5 kJ/mol，此反应为放热反应； 而
C H 2O CO H 2
反应焓为130.14 kJ/mol，则为吸热反应。
24
第4章 燃烧的化学和物理基础
燃料的热值（heating value） ：定义为燃料在稳 态的条件下完全燃烧时产物的状态返回到反应物 的状态所放出的热量。燃料的热值等于燃料燃烧 焓的绝对值 。 即 Heating value = hc (kJ/kg 燃料)
C x H y a(O2 3.76 N 2 ) xCO2 ( y / 2) H 2O 3.76aN 2
式中：a x y / 4 ， 而3.76为空气中氮气与氧气的体积比，即79%：21%
mair 4.76a MWair 化学当量空燃比 ( A / F ) stoic m 1 MW fuel fuel stoic
燃料空气混合器 燃气轮机燃烧筒，该机共8个
16
第4章 燃烧的化学和物理基础
已知: =0.286，MWair=28.85，mair=15.9 kg/s, MWfuel=1.16×12+4.32×1 =18.24 求: mfuel and (A/F)
第4章 燃烧的化学和物理基础
4.2、在一个大气压下，对内燃机排气歧管内的废气进行采样后 分析得到如下废气成分的摩尔分数：
cp 分子的内能由三部分组成：平动、振动和转动。
平动 转动
平动
振动
（a）只含有平动（动能） （b）含有振动（势能和动能） 的单原子组分的内能 和转动（动能）及平动动能 6 的双原子组分的内能
第4章 燃烧的化学和物理基础
一般地，分子结构越复杂，其摩尔热容就化学和物理基础
2
第4章 燃烧的化学和物理基础
状态方程：用来表示一种物质的压力P、温度T和体 积V（比容积v）之间的关系。对于理想气体，即忽 略分子间的作用力和分子体积的气体，状态方程等 效为以下几种形式：
kg K
pv RgT pV nRT p0V0 RT0
1kg n mol 1mol标准状态
pV mRgT
理想气体混合物 组分 i的摩尔分数，xi
Ni Ni xi N1 N 2 N i N tot
组分 i的质量分数，Yi
mi mi Yi 1 x m1 m2 mi i mtot
i i
根据定义
x
i
i
1
y
i
1
8
第4章 燃烧的化学和物理基础
摩尔分数和 质量分数之 间的换算：
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第4章 燃烧的化学和物理基础
1.2 热力学第一定律
热力学第一定律表达的最基本的原理是能量守恒。 对闭口系统（质量一定的系统），
Q = E + W
Q=热 E = 系统内能的变化 W=功
它表明向系统输入的热量Q，等于 系统内能的增量ΔE 和系统对外界作 功W之和。
12
第4章 燃烧的化学和物理基础
H reac (Ti , P) H prod (T max, P)
即反应物在初态（T=298K，P=1atm）的绝对焓 等于产物在终态（ T=Tmax，P=1atm ）的绝对焓 Tmax 定义明确，简单，但计算要求知道燃烧产物 的组成。
28
第4章 燃烧的化学和物理基础
1.5 化学平衡
在高温燃烧过程中，燃烧产物不是简单的理想产 物的混合物。 主要成分离解，产生次要成分。
当产物中的水是液相时的热值为高热值； 当产物中的水是气相时的热值为低热值。
它们的关系为
HHV = LHV + hfg
(kJ / kmol fuel)
式中， hfg是产物中H2O的摩尔数是在 25oC下水的 汽化潜热。
25
第4章 燃烧的化学和物理基础
1.4 绝热燃烧温度
在实际的燃烧装置中，反应焓亦即燃烧热被生成物吸 收而使燃烧产物温度升高。 如果所有反应焓全被吸收就一定是在绝热条件下才可 能，此时所能达到的燃烧温度为最高燃烧温度，或称 绝热燃烧温度。
Pa m3
气体常数,单位为J/(kg· K)
R=MW*Rg=8.314 5 J/(mol· K)
3
第4章 燃烧的化学和物理基础
状态的热方程：表示内能（或焓）与压力和温度关 系的方程，即 u=u(T,v) h=h(T,P)
取微分
du= ( u )v dT ( u )T dv
T v dh= ( h ) P dT ( h )T dP T P
混合物焓的计算：
hmix Yi hi
i
h mix xi hi
i
hi
摩尔焓
smix (T , P) Yi si (T , Pi )
混合物熵的计算：
i
s mix (T , P) xi s i (T , Pi )
i
10
第4章 燃烧的化学和物理基础
在许多燃烧过程中，涉及液体-蒸汽之间的相变。 汽化潜热hfg：在给定温度下单位质量的液体在定 压过程中完全蒸发所需要的热量（又叫蒸发焓）。
Yi xi MWi / MWmix xi Yi MWmix / MWi
MWmix xi MWi
i
混合物的摩尔质量MWmix
MWmix
对于理想气体，混合物的分压为所有物质分压之和 i
P i Pi Pi xi P
1 (Yi / MWi )
P Pi
i
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第4章 燃烧的化学和物理基础
对开口系统（控制体），
它表明向系统输入的热量Q，等于质量为 m的流体流经 系统前后焓H 的增量、动能的增量以及系统向外界输出 的机械功W之和。