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。

升华是指固体物质受热时直接转变为气体的过程。如萘在受热时就会

发生升华。（二）可燃液体的蒸发过程

液体表面不断发生着蒸发和凝结两个可逆过程。在封闭容器中，蒸发

和凝结过程最终会；并形成平衡蒸气压力或饱和蒸气压力。温度越高，饱

和蒸气压力越大。（三）可燃气体与助燃气体的混合过程

可燃气体与助燃气体相互接触时，它们之间才能发生化学反应。这种

混合过程既可能是相互扩散，也可能是流动引起的掺混。

（四）可燃气／助燃气体混合物的化学反应过程

可燃气体与助燃气体的化是由众多的基元反应组成。

基元反应的反应速率服从质量作用定律和阿累尼乌斯定律。根据质量

作用定律，基元反应aA+bB-->eE+fF的反应速率为

K---反应常数，其值等于反应物为单位浓度时的反应速率；a、b---

反应级数。

第三节燃烧过程中的物理基础

热量传递有三种基本方式，即热传导、热对流和热辐射。一、热传导热传导又称导热，属于接触式传热，是连续介质由于存在温差传递热

量而又没有各部分之间相对的宏观位移的一种传热方式。

在流体中，尽管也有导热现象发生，但通常被对流运动所掩盖。热传

导服从傅里叶定律，即

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（领会）

q’’某----热通量，在单位时间，经单位面积传递的热量，(W/m2)；dT/d某---沿某方向的温度梯度，(℃/m)；K---导热系数，[W/(m．K)]

二、热对流

热对流又称对流，是使流体各部分之间发生相对位移，

由于在流体中存在温度差，所以也存在导热现象，但导热在整个传热中处于次要地位。常把具有相对位移的流体与所接触的固体壁面之间的热传递过程称为对流换热。牛顿冷却公式

（领会）

q”---单位时间内，单位壁面积上的对流换热量，(W/m2)。ΔT---流体与壁面间的平均温差，(℃)；

h---表面传热系数，表示流体和壁面间温度差为1℃时，单位时间内壁面和流体之间的换热量，[W/(m．℃)]

三、热辐射

辐射是物体通过电磁波来传递能量的方式。

辐射力定义为单位时间内物体的单位表面积向周围半球空间发射的所有波长范围内的总辐射能，用E表示，单位为W/m2。

在所有物体中，同温度下辐射力最大的物体称为黑体。黑体的辐射力服从斯蒂芬-玻耳兹曼定律

（领会）

Eb---黑辐射能力；

σ---斯蒂芬—玻耳兹曼常数，其值为

T---表面的绝对温度(K)。

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．四、燃烧过程中的质量传递（一）物质扩散（识记）

面积上流体A扩散造成的物质流与在B中流体A的浓度梯度成正比（二）燃烧引起的浮力作用（综合应用）

火灾现场、燃烧区附近的气体都在流动，这个物质流称为整体物质流。

产生这种整体物质流的原因有强迫对流（例如机械通风）以及自然对流，即燃烧引起的浮力作用。

流体平衡方程有

如果管道内温度高于管道外，即T>T0，则

1）管道H越高，管管道下端1-1平面上的压力差(p-p1)越大，烟囱

效应越显著。

2）管道内外温差越大，热空气与冷空气的密度差越大，管道下端1-

1平面上的压力差也就越大，烟囱效应越显著。

烟囱效应对高层建筑发生火灾时的危害特别大。在发生火灾时，楼梯

通道、电梯井如不采取防火措施，就会起到烟囱的作用。

火灾时烟气的垂直流动速度可达2-4m/，几十层的大楼不到1min就

会充满热烟气。

第四节燃烧热及燃烧温度一、热容

摩尔热容是试验测定的一种基础数据，是Imol物质在非体积功为零

的条件下，仅因温度升高1℃所吸收的热。用Cp表示