燃烧爆炸化学-着火与熄火-PPT文档资料

二、非稳态分析法
着火感应期i ：
当混气由初始状态达 到温度急速上升所经历的 时间。
0CV ddTtq1q2
二、非稳态分析法
着火感应期i ：
在着火感应期内，反应物的浓度：0y00yB i 0(y0yB)/W 0
W 0k0( 0y0)neE/R0T
y0 yB TB T0 y0 0 Tm T0 Q (y0yB )C v(T B T 0)
结果是在的容器温内度形和成浓了度温是度梯均度匀和的浓，度它梯们度，即在容器中心， 混气的温只度较随高时、间浓变度化较。低；在器壁附近，混气的浓度较高、
温度较低。
计算单位容积 内的放热速率
温度分布 浓度分布
导热微分方程 扩散微分方程
二、非稳态分析法
简化：
（1）容器体积为V，表面积为A，内
部充满了温度为 T0 ，浓度为 0 的可
第五章 着火与熄火
要求：掌握不同着火方式的特点及影响着 火、熄火的因素与规律，理解热自燃理论、 强迫着火理论及熄火理论。
概述
研究着火与熄火的意义：
迅速、可靠地点火 稳定的燃烧 防火、防爆
着火
从无化学反应向稳定强烈的放热反应的过渡过程。
熄火
从稳定强烈的放热反应向无化学反应的过渡过程。
燃混气。
（2）开始时，混气的温度与外界环境温度一样为 T0 ，反应过 程中，混气的温度为T，并且随时间而变化。这时容器内的温度 和浓度仍是均匀的。
（3）外界和容器壁之间有对流换热，对流换热系数为 ，它
不随温度变化。
二、非稳态分析法
热平衡方程：
V0C vd dT tVQ W A(TT0) 0 C vd d T tQ W V A (T T 0) q 1 q 2
二、非稳态分析法
对流换热系数的影响：
二、非稳态分析法
着火温度：

q
1

q2
dq 1 dT

dq 2 dT
K0(0yi)nexpE ( /RTB)QVA(TBT0) K0(0yi)nexpE ( /RTB)Q(E/RTB2)VA
TBT0RB T 2/E
二、非稳态分析法
着火温度：
TB
E E 2R 2R
14RT0 E
TB
EE 2R 2R
1E
T BE2R E2R (12R0/T E 2R 2 T 0 2/E 2) T 0R0 2/T E
若：E＝167200 kJ / kmol, T0=1000K, 则：
TBT050 T 0
概述
着火方式
链锁（化学）自燃：
不需要外界加热，在常温条件下依靠自身的化学反应发 生的着火过程。
热自燃：
将燃料和氧化剂混合物迅速而均匀地加热，当混合物被 加热到某一温度出现火焰
点燃（强迫着火）：
用电火花、电弧、热板等高温源使混合气局部受到强烈 地加热而先着火，然后火焰传播到整个空间。
TB T0
二、非稳态分析法
热自燃特性：

TB T0
0 p0 / RT0

K0(0yi
)n
e
xp(E/
RTB)Q(E/
RTB2)
A
V
A V0 2 R E QT 0(p K 0yi/R0)n T ex E p /R(0)T 1
二、非稳态分析法
热自燃特性：
当n=2（二级反应）时，
概述
着火方式的区别与联系
链锁自燃与热自燃均为整个空间的着火过程，链锁 自燃基于链锁反应机理，热自燃基于热活化机理，但 前者也有热的作用，后者也有活性中间产物的作用。 热自燃与点燃的区别在于整体加热与局部加热，着 火机理均基于热活化。
概述
影响着火与熄火的因素
化学动力学因素：燃料性质、混气成分、环境温度 流体力学因素：气流速度、燃烧室结构尺寸
V A3 E R T 0 204p Q0K y0 2exp E/(R0T )1
p0 2 T04EA V0 3Q R y0 2eKxE p/R (0T )1
lnTp002 12lnEV AQ R 03y02K 2R E0T
谢苗诺夫方程
二、非稳态分析法
热自燃的浓度界限：
lnTp002 12lnEV AQ R 03y02K 2R E0T
着火成败取决于放热量与散热量的相互关系及其随 温度而增长的性质。分析q1和q2随温度的变化，就可以 得出系统的着火特点，并导出着火的临界条件。
二、非稳态分析法
着火临界点：
A点：稳定点，对应 于一个反应速率很小 的缓慢氧化工况。
C点：非稳定点，两 种发展方向，对热自 燃而言不可能出现的 工况。
B点：临界工况。
§5-1 热自燃理论
一、着火条件
着火、熄火条件的分析方法：
着火是一个非稳态过程，考察 非稳态分析法 过程随时间变化，确定着火条件
稳态分析法
着火前系统处于稳定状态，如 果达到着火条件，则这种稳定态就 不可能存在，在数学上表现为方程 的解不存在。
§5-1 热自燃理论
二、非稳态分析法
分析对象：闭口系统 分析理论：热自燃理论
闭口系统： f(T0, ,P 0,d,u)0
开口系统： f(xi,T 0, ,P 0,d,u )0
§5-1 热自燃理论
一、着火条件
着火、熄火的本质：
利于着火的因素：反应放热（放热量与放热速率） 不利于着火的因素：散热
着火、熄火就是反应放热因素与散热因素 相互作用的结果。如果在某一系统中反应放热 占优势，则着火容易发生（或熄火不易发生）， 反之，则着火不易，熄火容易。
热自燃理论： （范特－霍夫、利－恰及利耶、谢苗诺夫）
基本思想： 当反应系统与周围介质间热平衡被破坏时就发生着火。
着火临界条件： 反应放热曲线与系统向环境散热曲线相切。
二、非稳态分析法
分析模型：
在密闭容器中储存 着具有一定初始温度的 可燃混合气，在进行化
学反应的同时，也谢通苗过诺夫提出了一种简化 容器向外界散的热热。理论，他认为容器内混气
§5-1 热自燃理论
一、着火条件
在一定的初始条件（闭口系统）或边界条件（开口系统） 下，由于化学反应的剧烈加速，使反应系统在某个瞬间或空 间的某部分达到高温反应态（即燃烧态），那么实现这个过 渡的初始条件或边界条件为“着火条件”。着火条件不是一 个简单的初温条件，而是化学动力参数和流体力学参数的综 合函数。