第三章 预混气体中的燃烧波和爆轰波
爆燃及爆轰表现与方法
• 由于压缩进行得很快，导致反应阵面前 方出现压力突变或激波。这种现象就是 爆轰。
爆燃及爆轰表现和方法
二、爆轰
• 爆轰又称爆震，它是一个伴有巨大能量 释放的化学反应传输过程，同时反应阵 面及其前方的冲击波以声速或超声速向 未反应混合物传播。
爆燃及爆轰表现和方法
一、爆燃
• 这些压力波阵面以声速离开反应阵面并 在主压力波阵面处不断聚集。
• 由于反应阵面不断产生压力波阵面，造 成单个压力波阵面不断迭加，使得主压 力波阵面在尺寸上不断增加。
• 爆燃产生的压力波阵面持续时间长（几 毫秒至数百毫秒），阵面宽而平滑。
爆燃及爆轰表现和方法
二、爆轰
爆燃及爆轰表现和方法
爆燃及爆轰表现和方法
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
• 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。
爆燃及爆轰表现和方法
第一节 爆燃及爆轰
超声速驱动它持续向前行进。 • 当反应阵面和激波阵面耦合在一起同步前行
时，稳定发展的爆轰波便形成了。
爆燃及爆轰表现和方法
（一）爆轰过程
• 爆轰产生的激波阵面，其压力是突然上 升的。
• 最大压力与反应物料的相以及类型都有 关系。
• 持续时间与爆炸能有关系，一般在几秒 至数十秒之间。
爆燃及爆轰表现和方法
• 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。
第3章 爆轰波的经典理论
1 2 j D u j U j Pj D u j j D u j D u j 2
… (3)
16
3.1.1 爆轰波的基本关系式
由（1）、（2）式可得：
D u 0 v0 p j p0 v0 v j
p j p0 v0 v j
4
第3章 爆轰波的经典理论
Chapman和Jouguet在20世纪初分别提出了关于爆
轰波的平面一维流体动力学理论，简称爆轰波的
CJ理论。
前苏联的泽尔多维奇（Zeldovich,1940年），美 国的冯纽曼（Von Neumann，1942年），德国的道 尔令（Doering，1943年）各自对CJ理论进行了改 进，提出了ZND模型。
P0 O
0
v0
v
爆轰波：
e e0
1 p p0 v0 v Qe 2
22
3.1.2 爆轰波稳定传播的条件
3.Rayleigh线和Hugoniot曲线的关系
（1）dc段：v>v0，p>p0 D为虚数 （2）c点： v>v0，p＝p0 D＝0，定压燃烧 （3）CGAI段： v>v0，p<p0 D>0，u<0；爆燃 其中，CGA段(p-p0)负压值较小， 称弱爆燃支； AI段(p-p0)负压值较大， 称强爆燃支。 A点的爆燃速度最大。
D v0
p p0 v0 v
D2 D2 p 2 v p0 v v0 0
D2 tg tg 2 v0
21
3.1.2 爆轰波稳定传播的条件
2. Hugoniot (雨贡纽、雨果尼奥)曲线
P 1 2
西工大燃烧学各章总结+重点问答题
前沿：燃烧强烈放热和发光的快速氧化反应过程。
按化学反应传播分类：强烈热分解、缓燃、爆震。
燃烧现象是流动、传热、传质和化学反应同时发生又相互作用的复杂的物理化学现象。
第一章：燃烧热力学化学恰当反应：所有参加化学反应的反应物都按化学反应方程规定的比例完全燃烧的反应。
特点：反应物完全消耗，燃烧强度最高。
空气-燃料化学恰当比（空—燃比）：化学恰当反应时消耗的空气—燃料质量比。
当量比：实际燃油量所需的理论空气量与实际空气量之比或实际燃油量与理论燃油量之比。
余气系数：实际空气量所需的理论燃油量与实际燃油量之比或实际空气量与理论空气量之比。
热效应：温度不变，对外界只做容积功，所交换的热量。
反应热：化学反应过程中系统与外界交换的热量，统称为反应热。
反应焓：等温、等压条件下，反应物形成生成物时吸收或放出的热量（热效应）热效应：能够表征物质的属性而且是在特定条件下进行的化学反应的反应热，则称为热效应。
绝对焓：某一参考温度下该组分的生成焓和从某一参考温度开始的显焓变化之和。
标准反应热: 标准状态下的反应热。
燃烧焓：当1 mol的燃料与化学当量的空气混合物以一定的标准参考状态（比如1atm，25℃）进入稳定流动的反应器，且生成物（假定为CO2，H2O，N2）也以同样的标准参考状态离开该反应器，此反应释放出来的热量。
燃料的发热量：指单位质量或单位体积（对气体燃料而言）的燃料（在标准状态下）与空气完全燃烧时所能释放出的最大热量。
是衡量燃料作为能源的一个很重要的指标。
燃料热值：1kg燃料在标准状态下与空气完全燃烧所放出的热值。
高热值HHV（凝聚相），低热值LHV（汽态）。
绝热燃烧（火焰）温度（Tad）：当燃料和空气的初始状态，即燃料/空气比及温度一定时，绝热过程燃烧产物所能达到的温度。
分类：等容燃烧和等压燃烧。
热离解：燃烧产物的分子在高温下吸收热量而裂变为简单分子或原子的现象。
标准生成吉布斯自由能：在标准状态（压力）下，由稳定单质（包括纯的理想气体，纯的固体或液体）生成1mol化合物时吉布斯自由能的变化值，称为该化合物的标准生成吉布斯自由能。
爆燃、爆轰与爆炸
爆燃、爆轰与爆炸
目前，很多安全工程技术中的概念并没有统一，这里只是一种解释。
一、燃烧过程可以产生爆炸，燃烧导致的爆炸可以按照燃烧速度分为两类：
1 爆炸性混合气体的火焰波以低于声速传播的燃烧过程称为爆燃;
2 爆炸性混合气体的火焰波在管道内以高于声速传播的燃烧过程称为爆轰。
(注：声速的绝对数值取决于介质，例如空气中的声速和氢气中的声速当然是不一样的。
)
二、爆炸可以是化学爆炸(例如由燃烧产生)和物理爆炸(例如快速蒸发引起
的爆炸)，但是它的共同物理本质就是压力骤变形成压缩波，按照爆炸传播速度
分为三类：
1 轻爆爆炸传播速度数量级0.1~10m/s;
2 爆炸(狭义) 爆炸传播速度数量级10~1000m/s;
3 爆轰爆炸传播速度大于1000m/s。
这里的“爆轰”定义包涵了燃烧过程中的爆轰。
南京工业大学燃烧与爆炸理论-第三章--物质的燃烧
图3-8 氢气浓度对火焰传播速度Sl的影响 图3-9 CO浓度对火焰传播速度的影响
（H2 + 空气）
（CO + 空气）
4．惰性气体
• 惰性气体加入量越多，火焰传播速度越小。
5．混气性质
• 主要是指混气的热容CP和导热系数 。
二、液体燃烧速度
（一）液体燃烧速度表示方法
• 燃烧线速度（V）
VH t
• 重量燃烧速度
G g st
二、液体燃烧速度
• 液体燃烧重量速度与线速度关系
G vd 1000
（二）影响液体燃烧速度的因素
• 燃烧区传给液体的热量不同，燃烧速度 不同；
• 液体初温越高，燃烧速度越快； • 液体的燃烧速度随着贮罐直径不同而不
2．火焰传播速度
另外： P
于是：
Sl
n2
Pn2
n 1
P2
公式意味着对于二级反应，火焰传播速度Sl将与压力
无关。
大多数碳氢化合物与氧的反应，其反应级数接近2，
因此火焰传播速度Sl与压力关系不大，实验也证明了
这个结论。
2．火焰传播速度
• 应该指出这一理论还不完善，例如未燃 混气初温如果等于这里的着火温度，则 火焰传播速度为无穷大，这显然是错误 的。
（二）油罐内油品燃烧火焰的特征
1．火焰的倾斜度 • 油罐内油晶燃烧的火焰呈锥形，锥形底
就等于燃烧油罐的面积； • 当风速等于或大于4.0m／s时。火焰的
倾斜角约为60°—70°； • 在无风时，火焰倾斜角为0°～15°。
2．火焰高度
• 油罐火灾的火焰高度取决于油罐直径和 油罐内储存的油品种类。
火灾基本知识PPT课件
三、爆轰波波速和压力
2、压力
①压力
.
化学计量比的氢—氧混合物的爆轰波速表
混合物
P2(105P a)
2H2+O2
(2H2+O2)+5 O2
(2H2+O2)+5 N2
(2H2+O2)+5 H2
(2H2+O2)+5 He
18.05 14.13 14.39 15.97 16.32
已燃区和未燃区的一层薄薄的化学反应发光区。
.
火焰前沿结构及其浓度分布示意图
δ
δp
δc
f∞ f
T∞
p
ρ
T Ti
W
Tm
f=0 x
x
T
u
.
2、特点 （1）由预热区和化学反应区两部分组成；
（2）其中存在强烈的导热和物质扩散。
研究对象
对象特点
研究机理
.
3、火焰传播机理
（1） 火焰传播的热理论 热理论认为：火焰能在混气中传播是由于火焰中化学反
C2H4+3O2
2209
C2H4+2O2+8N2
1743
C2H2+1.5O2
2716
C2H2+1.5O2+N2
2414
C3H8+3O2
2600
C3H8+6O2
2280
1-C4H1常0+州大4O学安2 全工程研究所 邢志祥 2613
（2）计算
u
2
PP P
2
(1/
P
1/
)
化学计量比的氢—氧混合物的爆轰波速表
燃烧和爆炸理论重点
第一章绪论燃烧（定义）是可燃物质与助燃物质（氧或其他助燃物质）发生的一种发光发热的氧化反应。
爆炸是物质发生剧烈的物理、化学变化，在瞬间释放出大量能量并半由巨大声响的过程。
火灾和爆炸的主要区别是能量释放的速度。
根据爆炸发生原因的不同，可将其分为物理爆炸、化学爆炸和核爆炸三类。
化学爆炸的主要特点是：反应速度极快、放出大量热量、产生大量气体，只有上述都同时具备的化学反应才能发生爆炸。
沸腾液体扩展蒸气爆炸（BLEVE）：如果装有温度高于其在大气压下的沸点温度的液体的储罐破裂，就会发生BLEVE。
冲击波是沿气体移动的不连贯的压力波，冲击波与风结合后称为爆炸波，其过程几乎是绝热的。
第二章燃烧及其灾害燃烧的定义是可燃物质与助燃物质（氧或其他助燃物质）发生的一种发光发热的氧化反应。
燃烧的本质因素（三要素）：燃料、氧化剂和引燃源。
是燃烧发生的必要条件，而不是充分条件。
燃烧四面体：可燃物、助燃物、游离基和点火源防火方法：控制可燃物、隔绝空气、消除或控制点火源灭火方法：①隔离法：将可燃物质同燃烧火场隔离开，燃烧就会停止；②窒息法：在燃烧过程中消除氧或者其他助燃剂成分，使燃烧反应因缺少助燃物质而停止燃烧；③冷却法：对燃烧物体进行降温，使其降低至着火温度以下，使燃烧停止；④抑制法：燃烧四面体为抑制法提供了理论依据，这种方法的原理是：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，形成稳定分子或活性游离基，从而使燃烧反应终止。
任何可燃物质的燃烧都经历氧化分解、着火、燃烧等阶段。
由理论上的自燃点T自到开始出现火焰的温度T’自间的时间间隔称为燃烧诱导期。
可燃气体和助燃气体燃烧反应预混燃烧和扩散燃烧两种形式。
均相燃烧和非均相燃烧；预混燃烧和扩散燃烧；蒸发燃烧、分解燃烧和表面燃烧。
可燃固体或液体的燃烧反应有蒸发燃烧、分解燃烧和表面燃烧。
燃烧可以分为闪燃、着火、自燃和爆炸四个种类。
可燃液体表面的蒸气与空气形成的混合气体与火源接近时会发生瞬间燃烧，出现瞬间火苗或闪光。
2020燃烧爆炸基础-7-爆轰波
• 连续性方程：
ρ+dρ, p+dp ρ, p
d C dvx C
忽略二阶小量
d
C
dvx
C-dvx
C
动量守恒
p dp p C2 d C dvx 2 C2 C C dvx
d
h
vx2 2
0
dh vxdvx 0
能量守恒
dh C C dvx C 声Cd速vx 与的流关体系压？缩性
无火焰类型 (nonflame mode)
预混火焰 (premixed flame)
扩散火焰
爆炸极限自点
(diffusion flame) 火临界条件
反应混合物 发生自点火
2
• 爆轰理论的形成和发展
√(1)爆轰现象的发现：1881/1882年，Berthlot，Vielle，Mallard和Le. Charelier在做火焰传播实验时首先发现的。
√(2)1899年/1905～1917年 ， Chapman对爆轰现象作了简单的一维理论描 述（C-J理论），该理论是借助气体动力学原理而阐释的。
√(3)1940年，Zeldovich，1942年，Von.Neumann和1943年Doering各自独 立对C-J理论的假设和论证作了改进。
•
ZND理论要比C-J理论更接近实际情况。
，仅是x的函数，与时间t无关）。
质量守恒
平0面 D正激u0波 波前1 、D 波u后1 参数间的1基 本0关D D系u1u0
(1)
动量守恒 p1 p0 0 D u0 2 1 D u1 2 0 D u0 D u0 D u1
能量守恒
0 D u0 u1 u0
时 继，而在得2到73γ～。3当00p01K>1范0围M内pa，,c由V 于2波0.0阵8 面1.温883度很10高3 T，必27须3考J/虑m空ol气 K的 离，
燃烧学-预溷合气燃烧及火焰传播
4.1 层流火焰传播 (laminar flame）
预混可燃气体流速不高（层流状态）时 的火焰传播称为层流火焰传播。
一、层流火焰结构与传播机理
层流火焰图
层流火焰前沿浓度和温度变化
火焰结构特点
火焰前沿厚度很薄，一般不超过1mm，只有十分之几 毫米甚至百分之几毫米厚。
层流火焰图
前沿的厚度很小，但温度和浓度的变化很大，因而在 火焰前沿中出现了极大的浓度梯度及温度梯度。这就 引起了火焰中强烈的扩散流和热流。
us us
Sl＝u0
(u p、us反方向） (u p、us同方向）
对固定火焰，火焰面静止不动，即up=0，则Sl = u0 = us
即：火焰传播速度就等于未燃混合气进入火焰面的流速，
两者大小相等方向相反。
可燃气体和空气混合物在20℃及760厘米水银柱 下的火焰前沿移动的正常速度值
可燃气体
H2 CO CH4 C2H2 C2H4
在火焰前沿厚度的很大一部分上，化学反应的速度很
小，称为预热区，以 δp 表示。而化学反应主要集中 在很窄的区域 δc 中进行，称其为化学反应区。
火焰前沿传播机理
火焰传播的热理论 认为火焰中反应区(即火焰前沿)在空间的移动，取
决于反应区放热从而向新鲜混合气的热传导。
火焰传播的扩散理论 认为凡是燃烧都属于链式反应，在链式反应中借助
燃烧放热率比层流火焰的 大的多。
湍流火焰与层流火焰的区别
湍流火焰传播速度的定义——St
湍流火焰传播速度指湍流火焰前沿 任一处法向相对于未燃混合气运动的速 度。
二、湍流特性
湍流的基本特性：湍流中充满大小不等、高速旋转的流体微 团，或称涡团，在不断地做无规则的运动，使流体各点每瞬 时的速度、压力都在做随机的变化。
第3章 预混火焰传播与稳定
ul u0n
本生灯燃烧过程及其火焰稳定
本生灯的燃烧过程
右图为本生灯简图。燃烧所需 的空气可全部从底部供入，也可在 管口下游通过射流的引射获取，或 两者兼有，这时火焰分外焰与内焰 两部分。 内焰：预混火焰 外焰：扩散火焰
v
(v =0～0.25)
即压力对火焰传播速度的影响较小
层流火焰传播
四、影响层流火焰传播速度的因素
压力的影响：
p0 a a0 p
T T 0
1 .7
0 ( p0 / p) b
（b=1.0～0.75）
a / ul
压力下降，火焰厚度增加。当压力降到很低 时，可以使δ 增大到几十毫米。火焰越厚，火焰 向管壁散热量越大，从而使得燃烧温度降低
层流火焰传播（层流燃烧） 湍流火焰传播（湍流燃烧）
根据反应机理及火焰传播速度可分为： 缓燃 ( deflagration) 爆震 ( detonation)
爆震与缓燃
缓燃与爆震的区别
参数
u1/c1 u2/u1 p2/p1 T2/T1 5-10
爆震
0.4~0.7(减速) 13~55（压缩） 8~21（加热） 1.7~2.6
层流火焰传播
四、影响层流火焰传播速度的因素
温度的影响：
ul T
C 0
（C=1.5～2）
温度增加，火焰传播速度增加。
p0 T a a0 p T0
1.7
T 1. 7
a / ul
因为温度对导温系数a和对速度的影响差不多， 因此温度对火焰厚度的影响不大。
湍流火焰传播
二、湍流火焰传播速度
大尺度弱湍流：
如果湍流微团在锥形表面上 的燃烧速度仍然是 u l ，则： 微团存在的时间: l / 2ul 锥体高度: h u
气体爆炸简介
气云爆炸的典型过程 图1.2 在有加工设备的部分约束区域的气体爆炸。
影响气体爆炸严重度的因素
燃料和氧化剂种类 可燃气云的规模和燃料浓度 点火源位置 点火源强弱 泄压面积大小、位置和类型。 结构物和设备所处位置与尺寸大小 所采用的爆炸抑制方法
当爆燃足够强时可能突然发生向爆轰的转变特别是反应性很强的混合物如在化学计量浓度附近的乙炔空气混合物氢气空气混合物或者燃料在富氧环境中很容易发生这种爆燃向爆轰的转变现试验表明ddt过程可通过障碍物和提高封闭程度使火焰加速也可以是射流火焰点火方式等诱导形成
阅读
Guidelines for Evaluating the Characteristics of Vapor Cloud Explosions, F lash Fires, and BLEVEs. Center for Chemical Process Safety of the American Institute for Chemical Engineers, New York, 1994.
教训：气体爆炸很容易形成多米诺效应， 从而使事故的发展失控。装置、设施等应 设计为具有避免多米诺效应。
其他教训
氢气的反应性非常强，即使在敞开空间，氢气爆 炸也可能非常猛烈；
泄漏的可燃气体可能通过通风管道被吸入或扩散 进入封闭空间，发生剧烈爆炸；
如氨这种燃烧过程缓慢的物质，当其处在约束空 间时，也可能发生猛烈的爆炸；
图5.1 风险分析 （Ramsay1990）
图1.6 气体爆炸后果计算
第 4 章 2 爆轰
∆T ，因此第二道压缩波的波速
a2 将大于第一道
压缩波的波速， 压缩波的波速，即：
a2 = γ gR (T1 + ∆T1 )
O O B B
> a1 = γ gRT1
A A
6
同理， 同理，后面的压缩波的波速都将比前面的压缩波的传播速度 快，不难想象，经过一段时间后，这些压缩波将会叠加在一起， 不难想象，经过一段时间后，这些压缩波将会叠加在一起， 激波” 波的能量也将迅速增大， 波的能量也将迅速增大，即形成所谓的 “激波” 。激波前后 气体的参数（压力、温度、密度等）发生了显著的变化。 气体的参数（压力、温度、密度等）发生了显著的变化。
3．可燃气浓度要处于爆轰极限范围内 ．可燃气浓度要处于爆轰极限范围内 爆轰极限
爆轰极限范围一般比爆炸极限范围要窄
4．管子直径大于爆轰临界直径 ．管子直径大于爆轰临界直径
管子能形成爆轰的最小直径称爆轰临界直径，约为 ～ 管子能形成爆轰的最小直径称爆轰临界直径，约为12～15mm。 。
19
表4-8 爆轰极限与爆炸极限的比较
14
激波在空间的传播特征： 激波在空间的传播特征：
管壁是不存在时，波后的高压气体将向两侧运动， 管壁是不存在时，波后的高压气体将向两侧运动，结果波后气体的压 强下降， 随之下降。 强下降， V激随之下降。 如果活塞或物体以亚声速运动时 由于激波的速度总是大于声速的， 如果活塞或物体以亚声速运动时，由于激波的速度总是大于声速的， 亚声速运动 所以激波与物面间的距离将越来越大，激波强度p 也就越来越小， 所以激波与物面间的距离将越来越大，激波强度 2/p1也就越来越小， 直至激波在无限远处弱化为微弱压缩波为止。 直至激波在无限远处弱化为微弱压缩波为止。 故活塞或物体在空间以亚声速运动不会形成稳定的激波。 故活塞或物体在空间以亚声速运动不会形成稳定的激波。 但当活塞或物体以超声速在空间运动时，当物体前方的激波速度减小 但当活塞或物体以超声速在空间运动时， 超声速在空间运动时 到等于物体运动的速度时（它们都是超声速的）， ），激波与物面间的距 到等于物体运动的速度时（它们都是超声速的），激波与物面间的距 离就不再增大，激波强度也就不再进一步减弱， 离就不再增大，激波强度也就不再进一步减弱，激波运动的速度也就 恒定不变，而与物体以同一的速度一起前进了。这时在物体的前方， 恒定不变，而与物体以同一的速度一起前进了。这时在物体的前方， 就会有一道稳定的激波。 就会有一道稳定的激波。
《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%。
燃烧学复习重点
燃烧学复习重点第三章着⽕和灭⽕理论⼀、谢苗诺夫⾃燃理论 1. 基本思想：某⼀反应体系在初始条件下，进⾏缓慢的氧化还原反应，反应产⽣的热量，同时向环境散热，当产⽣的热量⼤于散热时，体系的温度升⾼，化学反应速度加快，产⽣更多的热量，反应体系的温度进⼀步升⾼，直⾄着⽕燃烧。
2.着⽕的临界条件：放、散热曲线相切于C 点。
①改变散热条件②增加放热⼆、区别弗兰克－卡门涅茨基热⾃燃理论与谢苗诺夫热⾃燃理论的异同点1.谢苗诺夫热⾃燃理论适⽤范围：TqαT适⽤于⽓体混合物，可以认为体系内部温度均⼀；对于⽐渥数2.适⽤于⽐渥数三、链锁⾃然理论 1.反应速率与时间的关系2.运⽤链锁⾃燃理论解释着⽕半岛现象在第⼀、⼆极限之间的爆炸区内有⼀点P（1）保持系统温度不变⽽降低压⼒，P 点则向下垂直移动⾃由基器壁消毁速度加快,当压⼒下降到某⼀数值后，f < g, φ < 0 ----------------------第⼀极限（2）保持系统温度不变⽽升⾼压⼒，P 点则向上垂直移动⾃由基⽓相消毁速度加快,当压⼒⾝⾼到某⼀数值后，f < g, φ < 0 ----------------------第⼆极限w 0w 123（3）压⼒再增⾼，⼜会发⽣新的链锁反应导致⾃由基增长速度增⼤，于是⼜能发⽣爆炸。
----------------------第三极限3.基于f （链传递过程中链分⽀引起的⾃由基增长速率）和g （链终⽌过程中⾃由基的消毁速率）分析链锁⾃燃着⽕条件a.在低温时， f 较⼩（受温度影响较⼤），相⽐⽽⾔，g 显得较⼤，故：这表明，在的情况下，⾃由基数⽬不能积累，反应速率不会⾃动加速，反应速率随着时间的增加只能趋势某⼀微⼩的定值，因此，fb.随着系统温度升⾼，f 增⼤，g 不变，在时C.在状态1.2.五．灭⽕措施（注意两者差别）MHO M O H +→++?22?+→+OHO H H HO 2220f g ?=-<0f g ?=->0f g ?=->f g=0=1.基于热理论的灭⽕措施（1）降低系统氧或者可燃⽓浓度；（2）降低系统环境温度；（3）改善系统的散热条件，使系统的热量更容易散发出去。
3-第三章 预混合燃烧
第三章 预 混 合 燃 烧§1 火 焰 传 播1.1 火焰传播的两种形式——正常燃烧及爆震着火燃烧前，燃料和氧(或空气)已预先混合成均匀的可燃混合气，此可燃混合气称为预混合气。
在充满预混合气的燃烧设备内，通常是在某一局部区域首先着火，接着形成一层相当薄的高温燃烧区，称为燃烧区或火焰面。
靠它帮助使邻近的预混合气引燃，逐渐把燃烧扩展到整个混合气范围。
这层高温燃烧区如同一个分界面，把燃烧完的已燃气体（燃烧产物）和尚未进行燃烧的未燃混合气分隔开来。
在它的前方是未燃的混合气，而在它的后方是已燃的燃烧产物。
随时间推移，火焰面在预混合气中不断向前扩展，呈现出火焰传播的现象。
随着火焰传播过程所处的条件不同，可以有两种传播形式，即正常燃烧和爆震。
在正常燃烧情况下，火焰面背后气体密度减少，伴随有压力下降，产生膨胀波，火焰面是以亚音速在混合气中移动。
在爆震情况下，随着燃烧过程的进行混合气产生冲击波，使压力、温度激烈升高，火焰面以极高速度向前传播，通常大于每秒1000米。
爆震的燃烧反应机理与正常燃烧完全不同，将专门介绍。
内燃机中通常的火焰传播是属于正常燃烧情况，只是随压力、温度不同其火焰传播速度大小不等。
1.2 固定火焰与移动火焰由于燃烧时所处的条件不同，预混合气燃烧的火焰面可以固定不动，也可以在空间不断移动。
固定火焰面形状随混合气供应条件和供应速度而发生变化。
图3-1是把丙烷空气预混合气从管下部送入在管口燃烧的火焰照片。
火焰面在管口上部形成近似的圆锥形状，锥顶为圆形。
这里因为锥顶处火焰面相交，使尖顶部分燃烧区集中，燃烧反应量增多造成顶部热量和活性中心的浓度增高，向未燃气体的扩散更加剧烈，使燃烧反应速率增大，火焰传播速度增大，火焰面就向未燃混合气移动，成为观察到的圆形顶。
而在管口处，由于热量以及活性中心从火焰面向金属管壁散失使反应受到淬熄，在管口周边形成一段熄火区。
随着可燃混合气从管口流出速度的变化。
火焰锥形状也发生变化。
第3章 爆轰波、爆燃波的经典理论
由波速方程知
p p0 dp dv R v0 v
（ 1）
对爆轰波的Hugoniot方程对v求导数：
de 1 dp v0 v p p0 dv 2 dv H
6
第3章 爆轰波、爆燃波的经典理论
对于通常的气相爆炸物爆轰波的传播速度一般约 为1500m/s～4000m/s，爆轰终了断面所达到的 压力和温度分别为数个兆帕和2000K～4000K。 对于军用高猛炸药，爆速通常在6000m/s～ 10000m/s的范围，波阵面穿过后产物的压力高达 数十个吉帕，温度高达3000K～5000K，密度增 大1/3（空气可压缩至原始密度的21倍）。
U 0 e0 Qe U j ej Qj
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3.1.1 爆轰波的基本关系式
因此，波阵面前后物质总的比内能的变化为：
U j U0 (e j e0 ) (Q j Qe )
其中 Q j Qe 就是爆轰反应放出的化学能称 为爆热。
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3.1.1 爆轰波的基本关系式
（2）该点应具备什么特点呢？
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3.1.2 爆轰波稳定传播的条件
4.爆轰波稳定传播的CJ条件 Chapman首先提出，稳定爆轰的状态应对应于 Rayleigh线和Hugoniot曲线的相切点M。 Jouguet进一步阐明，爆轰波相对波后产物的传 播速度等于当地声速，即
D uj cj
此式即为爆轰波稳定传播的CJ条件，该切点M对 应的爆轰也叫CJ爆轰。
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3.1.2 爆轰波稳定传播的条件
当地声速
爆轰波阵面速度
稀疏波波头速度
易燃易爆气体爆炸的性质
易燃易爆气体爆炸的性质概述易燃易爆气体的爆炸是一种常见的物理现象。
在实际生产和生活中，这种现象可能导致严重的安全问题。
因此，了解易燃易爆气体爆炸的性质对于预防事故和保障安全至关重要。
定义易燃易爆气体爆炸是指在气体与空气中形成可燃性混合物时，遇到一定的激发源（如火花、电弧等），引起混合物瞬间燃烧并释放大量热能，导致强烈的爆炸声和冲击波的物理现象。
形成条件发生易燃易爆气体爆炸需要满足以下三个条件：•气体与空气中形成可燃性混合物；•混合物浓度在可燃范围内；•碰到了一定的激发源。
燃烧过程燃烧过程分为爆轰燃烧和亚爆轰燃烧。
爆轰燃烧是混合物体积内燃烧波同时向前传播，混合物燃烧速度极快，能量释放很大，会产生强烈的爆炸声和冲击波。
高爆药、甲基丙烯酸甲酯等化学品属于易爆物质，往往会产生爆轰燃烧。
亚爆轰燃烧是混合物体积内燃烧波依次向前传播，燃烧速度相对较低，能量释放也较小，不会产生爆炸声和冲击波。
防范方案为避免易燃易爆气体爆炸产生，需要采取以下防范方案：•选择适当的气体，尽量选用不易燃、不充分爆炸范围的气体；•保持气体环境稳定，避免气体泄漏，保证空气流通；•及时清除工作场所中的火种和火源；•加强通风系统，确保室内气体浓度适宜；•采用防爆装置，避免气体泄漏、闪燃、爆炸等可能的情况；•做好紧急应对措施，规范安全操作流程，提高人员安全意识。
总结易燃易爆气体爆炸是一种危险的物理现象，需要引起足够的重视和注意。
了解易燃易爆气体爆炸的性质可以帮助我们更好地预防事故和保护人员安全。
我们应该采取一系列的防范措施，减少易燃易爆气体爆炸的发生。
爆轰
爆轰1、爆燃与爆轰爆燃以亚音速传播。
爆燃速率受反应区（火焰阵面）向未燃物的热量和反应组分扩散控制。
爆燃的实际速度取决于外部约束程度以及可燃混合物的尺寸和形状。
假定未燃气体处于静止，火焰则以特征层流燃烧速度传播进入未燃气体。
层流燃烧速度是未燃气体的基本参数，其值的大小反应了混合物的反应性。
如果未燃气体处于湍流，燃烧速度升高，称为湍流燃烧速度。
如果未燃气体处于运动状态，一个静止的观察者测得的火焰速度是未燃气体速度与燃烧速度的和，该火焰速度称为爆燃速度。
典型地，无约束混合气体的爆燃速度在几m/s，管道和其它含有重复设臵的障碍物的容积中，爆燃速度在几百m/s范围。
典型地，在含有燃料/空气混合物的密闭容器内，爆燃压力可以达到初始压力的7倍左右。
对低速爆燃，火焰阵面处的压力增加可以近似地用1.2M2来给出，这里M是马赫数（即爆燃速度除以未燃气体的音速）。
一旦爆燃速度达到音速，将会形成激波。
爆轰的主要特征见表附表1爆轰以超声速传播，典型地，对燃料/空气混合物其速度为1850m/s量级，对燃料/氧气混合物，爆轰速度为3000m/s量级。
当燃料为氢气时，相应的爆轰速度可能更高。
图1对比给出了爆燃波和爆轰波的结构。
对爆轰波，在反应区前方1－10mm处，有一个高压激波阵面，反应区为“火焰”（在快速爆燃中，反应区远远落在激波阵面之后）。
因为化学反应速率与温度呈指数关系，因而燃烧非常快。
由于较高的激波强度（或激波速度），因而产生高压。
图1 爆燃波与爆轰波的比较稳态的爆轰过程具有相应的特征压力/时间曲线，图2给出了典型的稳态爆轰波的压力/时间曲线。
爆轰波通过之后，压力突然增加，其后是一个光滑的变化区，逐渐过渡到恒定压力值。
在有些情况下，可以测得气体混合物发生点火之前被激波压缩的形成的高压区，这种所谓的“先导激波”区域被称为冯.纽曼尖峰，冯.纽曼尖峰处具有比爆轰压力更高的值。
稳态爆轰下，在化学计量比浓度附近，其初始压力上升值达到最大值，当混合物浓度向爆轰极限变化时，初始压力上升值逐渐降低。