《燃烧学讲义》PPT课件 (2)
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燃烧学点火可燃性和熄火PPT课件
exp
Etotal RTB
]
hS V
TB
Etotal 2R
Etotal 2R
1 4R T0II Etotal
可以看出TB有两个解。取等号右边两项相加所对应的 TB 值很高，它位于 曲线上的拐点以上，实际上 TB不可能如此高。所以我们可以不予考虑，只取TB较低
的值。
第22页/共60页
即 ：TB
Etotal 2R
总之，混气的初温，浓度，流速和混气性质对着火 和熄火都有影响。初温较高，浓度接近于化学恰当比， 混气流速低或活化能小均会使着火过程容易实现，亦即 有利于稳定燃烧；而熄火则发生在初温较低（比着火温 度低），浓度偏离化学恰当比，流速较高的情况下。
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第三节 可燃极限
1.可燃性 燃料与氧化剂的混合物在点火的情况下，如果会产生
从图中可以看出，当温度或压力降低时，着火温 度缩小，当压力或温度下降到某一数值时，着火界限缩 成一点，如果压力或温度继续降低，任何混合气成分都 不能着火。
燃料/氧化剂混合物中温度和压力可燃极限随当量比变化的典型 曲线
第32页/共60页
可燃边界 取决于反应容器的尺寸， 点火源的能量，火焰传播的方向（向 上，向下，水平），压力，温度和混 合物中稀释气体的量和性质。
第15页/共60页
则系统的能量方程为：
的热
表示单位气体混合气在单位时间内反应放出
量，称为生热速率。
外界散
表示单位气体混合气在单位时间内平均向
发的热量，称为散热速率。
取决于阿累尼乌斯因子
第16页/共60页
取决于阿累尼乌斯因子 为T的线性函数，斜率
第17页/共60页
初始值：
着火速率取决于生热速率与散热速率的相互关系 及其随温度而增长的性质。分析 和 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。
燃烧学讲义
燃烧学讲义现代的工业炉大部分都以燃料作为炉子热能来源，对于燃烧过程的评价及其特点的分析，从总的来说可以归纳为以下几个方面的主要问题：（1）燃烧温度：燃烧温度应满足炉内被加热钢料对炉温的要求。
（2）燃烧速度：它影响着炉内温度的高低和高温区集中的程度。
燃烧速度的特性指标是燃烧室容积热强度、简称“燃烧强度”，它表示单位容积内单位时间完全燃烧掉的燃料量（米3/米3•小时、千克/米3•小时或千焦/米3•小时），燃烧强度大，说明燃烧速度快（或用火焰传播速度表示），火焰短，高温区集中。
（3）燃烧完全程度：它影响到炉内温度，炉内气氛和燃料消耗量以及对大气的污染程度等。
燃烧完全程度一般由炉内气体成分或烟气成分决定。
假如可以用烟气中化学损失来表示，也可用“燃烧完全系数”表示。
炉内气氛的特点经常用CO/CO2和H/H2O等气体成分的比值来表示。
（4）燃烧的稳定性和可调性：为了调节燃烧装置的燃烧能力。
在所要求的调节范围内，燃烧过程应当稳定进行，比如要保持火焰的连续性，不回火，不脱火，不爆炸，不灭火。
每种燃烧装置都允许一定的调节范围，其大小通常用“调节倍数”或简称为“调节比”来表示。
一、燃烧温度1、燃烧温度的概念燃烧温度即燃料燃烧时生成的气态燃烧产物（烟气或炉气）所能到达的温度。
在实际条件下燃烧温度与燃料种类，燃料成分（即发热量），燃烧条件（指空气、煤气蓄热情况）以及传热条件等因素有关。
总起来说无非是决定于燃烧过程中的热平衡关系。
如果收入的热量大于支出的热量则将反映出燃烧温度逐渐升高。
反之则将反映出燃烧温度逐渐下降直到热平衡时燃烧温度才会稳定下来。
由此看来燃烧温度实质上就是一定条件下有热平衡所决定的某种平衡温度。
所以分析燃烧过程中热收入和热支出的平衡情况，从中找出估算燃烧温度的方法及提高燃烧温度的具体措施。
根据能量守恒和转化规律可知：燃烧过程中燃烧产物的热收入和热支出必然相等。
热收入各项有：①燃料燃烧的化学热（燃料的低发热值）②蓄热空气的物理热Q空=Ln•c 空•t空③燃料带入的物理热Q燃=c燃•t燃热支出各项有：①燃烧产物所含的热量Q产=Vn•c产•t产②由燃烧产物向周围介质的散热损失以Q介表示，它包含炉墙的全部热损失，加热金属和炉子构件等的散热损失。
燃烧学基础知识培训PPT课件(2)
四、 烟气
（一）烟气的含义
烟气：由燃烧或热解作用产生的悬浮在大气中可 见的固体和（或）液体微粒总和。 （二）烟气的产生
不论是固态物质或是液态物质、气态物质在燃烧， 都要消耗空气中大量的氧，并产生大量炽热的氧气。
（三）烟气的危害性
1.毒害性 2.减光性 3.恐怖性
五、火焰、燃烧热和燃烧温度
（一）火焰
爆炸极限是评定可燃气体、蒸气或粉尘爆炸危险 性大小的主要依据。爆炸上、下限值之间的范围越大， 爆炸下限越低、爆炸上限越高，爆炸危险性就越大。
混合物的浓度低于下限或高于上限时，，既不能 发生爆炸也不能发生燃烧。
2.爆炸温度极限：可燃液体受热蒸发出的蒸气浓度 等于爆炸浓度极限时的温度范围。
液体的爆炸温度下限就是液体的闪点 。
（二）燃烧产物对火灾扑救工作的不利方面 1.妨碍灭火和被困人员行动 2.有引起人员中毒、窒息的危险 3.高温会使人员烫伤 4.成为火势发展蔓延的因素
第五节 影响火灾发展变化的主要因素
一、 热传播对火灾发展变化的影响
火灾的发生发展，始终伴随着热传播过程。热传 播是影响火灾发展的决定性因素。 （一）热传导
4.木材的燃烧产物 木材是一种化合物，主要由碳、氢、氧元素组成， 主要以纤维素分子形式存在。木材燃烧主要生成二氧 化碳、水蒸气、甲酸、乙酸、一氧化碳等产物，也会 申城可燃蒸气及颗粒。
三、 燃烧产物的毒性
燃烧产物有不少是毒害气体，往往会通过呼吸道 侵入或刺激眼结膜、皮肤黏膜使人中毒甚至死亡。
据统计，在火灾中死亡的人约80%是由于吸入毒 性气体中毒而致死的。一氧化碳是火灾中最危险的气 体。
二、 不同物质的燃烧产物
1.单质的燃烧产物 一般单质在空气中的燃烧产物为该单质元素的氧 化物。
《燃烧学讲义》课件
能量转化
燃烧反应中的能量转化过程，包 括焓变、内能变化等，解释能量 转化的关键概念。
平衡态与非平衡态
燃烧反应中的平衡态和非平衡态 的概念以及相互转化的条件和特 点。
爆炸理论
深入研究爆炸反应的机理和特性，包括爆轰波的传播、爆炸温度和压力等关键概念的介绍。
1
爆炸理论概述
简要介绍爆炸反应的基本原理和定义，
《燃烧学讲义》PPT课件
燃烧学是研究燃烧及相关现象的学科，涉及热力学、化学动力学、流体力学 等多个领域。本课件将带你深入了解燃烧学的基础知识和应用。
燃烧学介绍
详细介绍燃烧学的概念、研究对象以及与其他学科的关系，帮助大家理解燃烧学的重要性和应用 价值。
研究领域广泛
燃烧学涵盖化学、物理、力学等多个学科领域，与许多实际问题密切相关。
预混火焰
探讨预混火焰的形成和特性， 分析混合气浓度对火焰传播速 度的影响。
燃烧极限
介绍燃烧极限概念和测定方法， 以及燃料和氧气浓度对燃烧的 影响。
火焰传递和统计理论
研究火焰的传递规律和统计性质，探讨火焰在不同条件下的行为和特点。
1 火焰传播机制
解释火焰传播的基本机制和影响因素，从微观和宏观层面进行讨论。
燃烧反应机理
了解不同物质的燃烧反应机理，对于安全控制、能源利用等方面都有重要意义。
燃烧产品分析
通过燃烧产物分析，可以得到有关燃料的详细信息，对环境保护和排放控制有重要作用。
热力学基础知识
介绍燃烧反应过程中涉及的热力学基本概念和定律，为后续的研究和理解提供必要的理论基础。
熵的概念
深入探讨熵的含义和作用，解释 燃烧过程中熵变的重要性。
爆轰波的形成
2
为后续的内容打下基础。
《燃烧基础知识》ppt课件101页PPT
引火源
16
河南消防职业培训学校(漯河站） 2019/10/13
凡使物质开始燃烧的外部热源，统称为引火源 （也称着火源）。
引火源温度越高，越容易点燃可燃物质。
根据引起物质着火的能量来源不同，在生产生活 实践中点火源通常有明火、高温物体、化学热能、 机械热能、生物能、光能和核能等。
燃烧的充分条件
核爆炸是指由于原 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。 实际上，核爆炸也 属于化学爆炸的范 畴。
河南消防职业培训学校(漯河站） 2019/10/13
31
三种爆炸的区别：
（1）物理爆炸本身没有进行燃烧反应， 但它产生的冲击力可直接或间接的造成 火灾。 （2）化学爆炸能够直接造成火灾，具有 很大的破坏性，是消防工作中预防的重 点。 （3）核爆炸也属化学爆炸的范畴。
河南消防职业培训学校(漯河站） 2019/10/13
四、爆炸与爆炸极限
27
爆炸的狭义涵义：是指由于 物质急剧氧化或分解反应产 生温度、压力增加或者两者 同时增加的现象称为爆炸。
爆炸广义涵义是指物质从一 种状态迅速转变为另一种状 态，并在瞬间放出大量能量， 同时产生声响的现象。
爆炸的分类：
物理爆炸
4、相互作用
21
河南消防职业培训学校(漯河站） 2019/10/13
燃烧不仅必须具备必要条件和充分条件，而且还必须是燃烧条件互相 结合、互相作用，燃烧才会发生或持续。否则，燃烧也不会发生
第二节 燃烧类型
22
河南消防职业培训学校(漯河站） 2019/10/13
燃烧按其发生瞬间的特点不同，分为闪燃、 着火、自燃、爆炸四种类型。
河南消防职业培训学校(漯河站） 2019/10/13
燃烧学ppt课件
.
传质基础
• Fick定律（形式、各参数意义） • Stephen问题 • 单个液滴蒸发时间（D2定律）
.
燃烧动力学
• 概念：基元反应、反应级数、链式反应 • 碰撞理论（理解） • 基元反应速率、Arrhenius定律 • Kc、kf、kr与kp的关系 • 链式反应过程 • 两种近似方法：稳态近似与局部平衡假设
.
湍流预混火焰
• 湍流预混火焰比层流预混火焰传播快的原 因
• 三种湍流火焰模式（根据湍流强度、长度 尺度划分）、各模式传播速度影响因素
.
扩散火焰
• 扩散火焰 • 层流扩散火焰特征（火焰表面、火焰高度、
浮力影响、碳烟生成、火焰高度-流量关系） • 层流扩散火焰物理描述（T-f、Yi-f） • 火焰高度影响因素 • 层流扩散火焰向湍流扩散火焰的转变
.
几个重要的反应机理
• H2-O2系统 （几个爆炸极限） • CO氧化机理（区分干式、湿式机理） • 高链烷烃氧化机理（乙烷的8步氧化机理）
C-C断裂脱氢自由基产生染料分子 进一步断裂脱氢反应甲酸基、甲醛生 成氧化CO氧化机理
.
简化守恒方程
• 简单化学反应 • 守恒标量：混合物分数（概念与计算）、
混合物绝对焓（了解其前提）
.
层流预混燃烧
• 火焰、预混火焰概念 • 层流火焰传播速度、影响层流预混火焰传播速度
与火焰厚度的因素（温度、压力、当量比、燃料 类型） • 点火、可燃性与熄火
燃烧三阶段 热自燃理论及应用（着火熄火过程） 可燃极限（P、T、浓度范围） 最小点火能量 火焰稳定（两个必要条件）
燃烧学复习
.
本课程内容
• 绪论 • 燃烧热力பைடு நூலகம் • 传质基础 • 燃烧动力学 • 几个重要的反应机理 • 层流预混燃烧 • 湍流预混燃烧 • 扩散火焰 • 液滴蒸发与燃烧
传质基础
• Fick定律（形式、各参数意义） • Stephen问题 • 单个液滴蒸发时间（D2定律）
.
燃烧动力学
• 概念：基元反应、反应级数、链式反应 • 碰撞理论（理解） • 基元反应速率、Arrhenius定律 • Kc、kf、kr与kp的关系 • 链式反应过程 • 两种近似方法：稳态近似与局部平衡假设
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湍流预混火焰
• 湍流预混火焰比层流预混火焰传播快的原 因
• 三种湍流火焰模式（根据湍流强度、长度 尺度划分）、各模式传播速度影响因素
.
扩散火焰
• 扩散火焰 • 层流扩散火焰特征（火焰表面、火焰高度、
浮力影响、碳烟生成、火焰高度-流量关系） • 层流扩散火焰物理描述（T-f、Yi-f） • 火焰高度影响因素 • 层流扩散火焰向湍流扩散火焰的转变
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几个重要的反应机理
• H2-O2系统 （几个爆炸极限） • CO氧化机理（区分干式、湿式机理） • 高链烷烃氧化机理（乙烷的8步氧化机理）
C-C断裂脱氢自由基产生染料分子 进一步断裂脱氢反应甲酸基、甲醛生 成氧化CO氧化机理
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简化守恒方程
• 简单化学反应 • 守恒标量：混合物分数（概念与计算）、
混合物绝对焓（了解其前提）
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层流预混燃烧
• 火焰、预混火焰概念 • 层流火焰传播速度、影响层流预混火焰传播速度
与火焰厚度的因素（温度、压力、当量比、燃料 类型） • 点火、可燃性与熄火
燃烧三阶段 热自燃理论及应用（着火熄火过程） 可燃极限（P、T、浓度范围） 最小点火能量 火焰稳定（两个必要条件）
燃烧学复习
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本课程内容
• 绪论 • 燃烧热力பைடு நூலகம் • 传质基础 • 燃烧动力学 • 几个重要的反应机理 • 层流预混燃烧 • 湍流预混燃烧 • 扩散火焰 • 液滴蒸发与燃烧
燃烧学基本理论_PPT课件
➢计算步骤：
C pi
➢先假定一个理论燃烧温度t1，从“平均恒压热容”表
中查出相应的 C pi代入上述公式，求出相应的Ql1 ；
➢然后再假定第二个理论燃烧温度t2，求出相应的
和Ql2；
t
t1
t2 Ql 2
t1 Ql1
Ql
Ql1
➢然后用插值法求出理论燃烧温度t
• 燃烧温度计算举例
第一节 化学热力学基础
• 一、化合物的生成焓
1 C 2 O2 CO
1 2
H2
1 2
I2
HI
√ h f 298,CO
110.59KJ
/
mol
√ h f 298,HI
25.12KJ
/ mol
CO
1 2
O2
CO2
× h f 298,CO2
283.10KJ
/ mol
第一节 化学热力学基础
• 一、化合物的生成焓
➢n mol物质在恒压（恒容）下，由T1升高到T2所需的 热量用Qp（Qv）来表示。
T2
Qp n T1 CpdT
T2
QV n T1 CV dT
➢Cp大于Cv，对于理想气体： Cp－Cv＝R；
➢对于液体和固体： Cp＝Cv。
➢热容比：气体的恒压热容和恒容热容之比，用K表示，
第一节 化学热力学基础
• 一、化合物的生成焓
➢燃烧温度的计算
➢计算方法
Ql
T
ni 298 C pi dT
Ql Vi Cpi T 298
恒压平均热容 C取pi 决于温度，只在某一个温度 范围内是常数
燃烧学讲义 第二章
k k
G
k 1
j
k
GT 0
稳定流动的混合物流动中，各组分扩散通量之和为零
3）混合流中组分k的对流通量 G ck
定义：混合流平均速度携带组分K流动的通量
Gck k v Yk v Yk GT
•各组分对流通量之和：
j j
G
k 1
c k
Yk GT GT
k 1
即：混合流各组分对流通量和为混合流的通量。
k v d k k v k k v
G d k G k G ck G k G d k G ck
即：组分k的质量通量为该组分在混合 流中的扩散通量与对流通量之和
G G
k k 1
j
j
d k
dxdydz
dxdydz div v dxdydz y z x 密度变化引起质量变化率为
t
d div v 0 dt u v w 若 const ,即div v 0 ,即 0 x y z
2.
X v
i 1
3
i i
--------------
4. 组分守恒方程
Y s Y s Y s Y s Y s u w ( D s ) ( D s ) t y z x x y y Y s ( D s ) ws z z
边界层假设： •垂直于壁面的速度大大小于平行于壁面速度； •垂直于壁面的速度梯度、温度梯度和组分梯 度大大小于平行于壁面各相应参数； •垂直于壁面的压力梯度为零。 •二维： 连续：
Cp
(单位面积上热流量与温度梯度成正比) 其中： 导热系数, 热扩散系数
燃烧学讲义-第5章气体燃料燃烧幻灯片PPT
之内。 以上讨论是在说明指数曲
线转化成折线的合理性
28
d d x 2 T 2 k 0e x p ( R E T )C nQ 0
2(d d T x)2 w k 0 C n Q T q r T q r T e x p ( R E T )d T 0
d d T xw2k0C nQ T qrT qr Texp(R E T)dT
燃烧学讲义-第5章气体燃 料燃烧幻灯片PPT
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燃烧过程是包括发光放热的化学反应， 故存在两个最基本的阶段：着火阶段、 着火后燃烧阶段。
着火定义：燃料和氧化剂混合后，由无化学反 应（从缓慢的氧化反应）向稳定的强烈放热状 态的过渡过程。
热着火
链式着火
2
热着火：可燃混合物由于本身氧化反应放热大于散热， 或由于外部热源加热，温度不断升高导致化学反应不断 自动加速，积累更多能量最终导致着火。——大多数气 体燃料着火特性符合热着火的特征。
7
Q
Q1
Q2Ⅰ
产热：Q 1k0ex p (R E T)C nV Q
C
Q2Ⅱ
Q2Ⅲ
A T0Ⅰ
T0Ⅱ
B Tlj T0Ⅲ
散热： Q 2 S(T T 0)
T
8
① 两个交点：A点，稳定，但其温度绝对值太低，熄 灭状态; C点，不稳定，脉动→燃烧 or 熄灭
② 线Ⅲ：Q1＞Q2，没交点，着火 ③ 线Ⅱ：Q1≥Q2，一个切点
高温火源
向可燃混合物加热 在高物物体边界层中着火
线转化成折线的合理性
28
d d x 2 T 2 k 0e x p ( R E T )C nQ 0
2(d d T x)2 w k 0 C n Q T q r T q r T e x p ( R E T )d T 0
d d T xw2k0C nQ T qrT qr Texp(R E T)dT
燃烧学讲义-第5章气体燃 料燃烧幻灯片PPT
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燃烧过程是包括发光放热的化学反应， 故存在两个最基本的阶段：着火阶段、 着火后燃烧阶段。
着火定义：燃料和氧化剂混合后，由无化学反 应（从缓慢的氧化反应）向稳定的强烈放热状 态的过渡过程。
热着火
链式着火
2
热着火：可燃混合物由于本身氧化反应放热大于散热， 或由于外部热源加热，温度不断升高导致化学反应不断 自动加速，积累更多能量最终导致着火。——大多数气 体燃料着火特性符合热着火的特征。
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Q
Q1
Q2Ⅰ
产热：Q 1k0ex p (R E T)C nV Q
C
Q2Ⅱ
Q2Ⅲ
A T0Ⅰ
T0Ⅱ
B Tlj T0Ⅲ
散热： Q 2 S(T T 0)
T
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① 两个交点：A点，稳定，但其温度绝对值太低，熄 灭状态; C点，不稳定，脉动→燃烧 or 熄灭
② 线Ⅲ：Q1＞Q2，没交点，着火 ③ 线Ⅱ：Q1≥Q2，一个切点
高温火源
向可燃混合物加热 在高物物体边界层中着火
自燃理论燃烧学基础PPT课件
着火感应期的存在原因：可燃体系在着火前由 低温化学反应到高温燃烧反应，需要有个热量 逐渐积累、温度逐渐上升过程，反应才能自动 加速，而这个过程是需要时间的。
34
四、热自燃理论中的着火感应期
（一）T-t曲线图
q
ql T
b
Tc
c a
T0 Tc
T
t
35
第二节 弗兰克-卡门涅茨基自燃理论 Frank-Kamenetski
第一节 谢苗诺夫自燃理论
一、热自燃理论的基本出发点
体系能否着火取决于化学反应放热因素与体系向 环境散热因素的相对大小。如果反应放热占优势， 体系就会出现热量积累，温度升高，反应加速，出 现自燃。反之，不能自燃。 二、谢苗诺夫自燃理论
谢苗诺夫自燃理论的基本出发点：自然体系的着 火成功与否取决于放热因素和散热因素的相互关系。
31
三、热自燃理论的着火条件 （二）放热速率的影响因素
1、发热量 2、温度 3、催化物质 4、比表面积 5、新旧程度 6、压力
压力越大，反应物密度越大，单位体积产 生的热量越多，易发生自燃。
32
三、热自燃理论的着火条件 （三）散热速率的影响因素
1、导热作用 导热系数越小，越易蓄热，易自燃；
2、对流换热作用 对流换热作用差的，容易自燃。如：通风
决定曲线位置关系的因素 ：T0，P一定； h变！
q
Q1
Q2
a点：
b
b点：
c点：
a
c
T0
T
相交： 相切： 相离：
21
放热速率：
散热速率：
决定曲线位置关系的因素 ：T0，P一定； h变！
q
Q1
b
Q2 自燃重要的准则：
34
四、热自燃理论中的着火感应期
（一）T-t曲线图
q
ql T
b
Tc
c a
T0 Tc
T
t
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第二节 弗兰克-卡门涅茨基自燃理论 Frank-Kamenetski
第一节 谢苗诺夫自燃理论
一、热自燃理论的基本出发点
体系能否着火取决于化学反应放热因素与体系向 环境散热因素的相对大小。如果反应放热占优势， 体系就会出现热量积累，温度升高，反应加速，出 现自燃。反之，不能自燃。 二、谢苗诺夫自燃理论
谢苗诺夫自燃理论的基本出发点：自然体系的着 火成功与否取决于放热因素和散热因素的相互关系。
31
三、热自燃理论的着火条件 （二）放热速率的影响因素
1、发热量 2、温度 3、催化物质 4、比表面积 5、新旧程度 6、压力
压力越大，反应物密度越大，单位体积产 生的热量越多，易发生自燃。
32
三、热自燃理论的着火条件 （三）散热速率的影响因素
1、导热作用 导热系数越小，越易蓄热，易自燃；
2、对流换热作用 对流换热作用差的，容易自燃。如：通风
决定曲线位置关系的因素 ：T0，P一定； h变！
q
Q1
Q2
a点：
b
b点：
c点：
a
c
T0
T
相交： 相切： 相离：
21
放热速率：
散热速率：
决定曲线位置关系的因素 ：T0，P一定； h变！
q
Q1
b
Q2 自燃重要的准则：
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