《消防燃烧学》习题456-yaya

第四章 可燃气体的燃烧习题1. 预混可燃气燃烧波的传播存在哪两种方式?各有什么特点?略2. 什么叫做火焰前沿?火焰前沿有什么特点?预混可燃气中火焰传播的机理是什么?其基本点分别是什么?略 3. 层流预混火焰传播速度Sl 是如何规定的?影响层流预混火焰传播速度的因素主要有哪些?用本生灯测量火焰传播速度的要点是什么?答：Sl 规定根据公式和定义解答。

影响因素7个。

4. 为什么灭火剂要具有低的导热系数和高的热容?书上有。

略。

5. 已知丙烷空气预混气的管径为1Ocm ，管中心气流速度u 0=484cm/s.测得沿半径方向上离管中心4.5cm 处上方火焰面的θi =60゜，求其火焰传播速度Sl.解：)(98.45scm S l 注意：气流速度484cm/s 对应的半径是题目中已经给出的4.5cm ，不是根据r=0.9R 计算得出的！书中r=0.9R 是真实平均火焰传播速度的位置，本题恰好一致而已。

6. 已知氢气与空气混合气体体积V1=9升，混气为当量比，初温t1=0O C ，初压P1=0.1MPa ，一千摩尔氢气燃烧热为283918.1kJ/kmol ，水的汽化热为43931.8kJ/kmol ，氢气火焰传播速度Sl=335.3cm/s ，取热容比K=1.4，当混气进行绝热等容爆炸时，求以下各类参数： （1）爆炸温度t2，（2）爆炸压力P2，（3）升压时间，（4）平均升压速度，（5）爆炸威力指数，（6）爆炸总能量，（7）当t=5ms 时的瞬时压力。

7. 简述可燃气体爆炸参数的测量方法。

答：（1）静态可燃气爆炸试验在爆炸室中预制一定浓度的可燃气与空气的混合物，压力为大气压，确保气体混合均匀且处于静态，打开压力记录仪，启动点火源。

测得m P 和m dt dP ⎪⎭⎫⎝⎛，mdt dP ⎪⎭⎫ ⎝⎛可用t P ∆∆近似。

（2）动态可燃爆炸试验 在爆炸室中预制一定浓度的可燃气空气的混合物，用空气加压5升容器至2MPa ，打开压力记录仪，在某一点燃延迟条件下，点燃扰动可燃气8. 什么叫做爆炸下限?什么叫做爆炸上限?并简述爆炸极限的测定原理。

略。

测定原理P182图4-20及文字9. 爆炸极限主要受哪些因素影响?如果各种可燃气体的活化能变化不大，爆炸下限与燃烧热有什么关系?四个因素的影响。

如果各种可燃气体的活化能变化不大，爆炸下限与燃烧热的乘积是一个常数。

10. 试证明莱一夏特尔公式略。

书185页11. 利用1mol 可燃气燃烧反应所需氧原子mol 数计算乙烷的爆炸上限和下限. %7.10%,38.37===上下解：X X NPS ：第一种计算方法12. 已知乙烷爆炸下限为3%，摩尔燃烧热为1426.6kJ ，丙烷的摩尔燃烧热为2041.9KJ ，求丙烷的爆炸下限.答：丙烷爆炸下限2.1%PS ：第三种计算方法13. 用燃烧反应所需的氧原子mol 数和化学计量浓度两种方法计算丁烷在空气中的爆炸极限，并比较计算结果。

（1） 利用燃烧反应所需的氧原子mol 数计算：%07.6%,72.1;13===上下解：X X N（2）利用化学计量浓度计算：%49.8%,72.1%13.376.421311%===⨯+=上下X X X O注意：第一种方法涉及的N 是1mol 可燃气完全燃烧所需要的氧原子数（特别的：可燃气分子式本身含有的氧原子也是N 的来源）；第二种方法涉及的N 是1mol 可燃气完全燃烧对应需要的氧气的mol 数。

想一想上课对Xo 的推导，加深理解。

但是我们发现，两种方法在计算爆炸下限时有一定的误差。

14. 已知某天然气组成为甲烷-80%，X 下＝5%；乙烷-15%，X 下＝3%；丙烷-4%，X下＝2.1%；丁烷-1%，X 下＝1.5％。

试求该天然气的爆炸下限为多少?解：莱-夏特尔公式该天然气爆炸下限=4.24%15. 在某一环境的空气中，甲烷、乙烷、丙烷、丁烷的含量分别为0.8%、1.2%、1.0%、0.5%，试判断该空气是否具有爆炸危险性。

解：%5.3=混V利用莱-夏特尔公式%57.2=下X ，%11=上X115.357.2〈〈，所以该可燃混气具有爆炸危险性。

注意：本题主要考查，是否掌握了莱-夏特尔公式中的P 值的含义！P 是某一种混合气体占总可燃气体积．．．．．．的百分含量。

可燃气分别是甲乙丙丁烷，所以总可燃气体积应该甲乙丙丁烷体积的加和！！！！PS ：甲乙丙丁烷对应爆炸极限可在P420页爆炸极限表中查到。

16. 乙烷–氧气–氮气体系的爆炸极限范围如图所示。

(1)在图中画出代表乙烷在常规空气中的所有的点。

(2)根据计算的结果,在图中画出代表乙烷的浓度为化学计量浓度的所有的点。

C 2H 8100 090 1080 2070 30C 2H 8 (%) 60 1 40 N 2 (%)50 5040 6030 7020 2 x上 80 10 爆炸区 90 0 x下 100 10090 80 70 60 50 40 30 20 10 0 O 2 (%)（1） 乙烷在常规空气中的所有点为空气组分线的点。

为连接三角形顶点和对边氧气浓度21%的连线。

（2） 氧气和乙烷发生化学反应824O H C −→−，%2051=所以代表化学剂量浓度的所有点的线为217. 某种煤气的组成为:一氧化碳10%、氢气45%、甲烷30%、氮气12%、二氧化碳2%、氧气1%，试求该种煤气在空气中的爆炸极限.(提示:二氧化碳/氢气＝0.04肘时，爆炸极限为3-72%;氮气/一氧化碳＝0.83时，爆炸极限为26-73%)解：（1）1%的O2与3.76%的N2组成空气，并去掉这部分空气。

这样N2与CO的比值才是0.83，才可以使用其对应的爆炸极限！（2）根据题意分组。

（3）因为去掉了O2和一部分的N2，所以可燃气总体积．．．．．．发生改变，莱-夏特尔中分母的各种气体对应的P值发生改变，要重新计算。

（4）代入莱-夏特尔公式进行计算x上=4.27%，x下=32.84%注意：（1）本题特点是氧气含量不为零！所以先要把氧气与氮气配成空气，然后去掉这部分空气，进行计算。

（2）因为去掉了氧气和部分氮气，可燃气体总体积发生了变化，所以莱-夏特尔公式中对应的P值要重新计算。

（3）因为部分氮气与氧气配成空气，所以氮气与一氧化氮的比值才为0.83，才能用题中提供爆炸极限数据。

想想书中187页的图，惰性气体/可燃气体比值不同，爆炸极限不同！不能瞎用！18. 可燃气体的爆炸极限的实用意义体现在哪几个方面?甲、乙类可燃气的爆炸下限分别是多少?发生分解爆炸的条件是什么?实用意义：1. 评定气体和液体蒸气的火灾危险性2. 评定气体生产、贮存火险类别，选择电器防爆类型3. 确定建筑耐火等级、防火分区4.确定安全生产措施略。

19. 简述爆轰的发生过程，并说明其本质是什么?发生过程：四个步骤。

爆轰的本质是一种激波。

20. 形成爆轰要具备哪些条件?爆轰对设备的破坏有些什么特点?四个条件四个破坏特点：21. 有哪些预防和控制可燃气体爆炸的基本原则?答：P209，四个基本原则，要相应展开答22. 试解释CH4-N2-02三角爆炸界限图中的空气组分线、临界氧气浓度线、氧气浓度临界值及其特点.C H4100 090 1080 2070 30C H4 (%) 60 1 40 N2 (%)50 5040 6030 7020 x上8010 爆炸区 2 900 x下10010090 80 70 60 50 40 30 20 10 0O2 (%)文字说明空气组分线、临界氧气浓度线这两条线都是怎么画出来的。

并说明特点略。

23. 已知氢气用氮气进行保护时临界氧含量为5%，在某设备中已有10升空气，问向设备中应添加多少含氧量为1%的氮气进行保护?答：40升24. 主要有哪些阻火隔爆和防爆泄压装置?什么叫做消焰径?在使用金属网阻火器和安全水封时应注意哪些问题?略。

安全水封装置使用时注意事项2个：书P213金属网阻火器使用时注意事项2个25. 用氮气保护乙烷，氧含量临界值为11％，设备内原有空气100m3，试求下列两种情况氮气用量:(1)氮气中不含含氧气;(2)氮气中含有6%的氧气。

（1）90.9m3（2）200m326. 何谓层流?何谓湍流?判断流体流动状态的准则是什么?定义略。

判断流体流动状态的准则是雷诺数。

27. 何谓湍流燃烧?湍流燃烧有什么特点？略。

28. 湍流燃烧的本质是什么？其速度为什么比层流燃烧的速度快?气流速度是如何影响火焰高度的？为什么？本质我觉得还是定义吧！其速度比层流燃烧的速度快原因有三：略。

如何影响略。

原因：从可燃气与氧气接触面积角度答29. 管道横截面积、管内气体流速、环境氧含量和气体燃烧的空气需要量对火焰高度有什么影响，为什么?略30. 为什么1mol可燃气完全燃烧所需氧气摩尔数越大，扩散火焰高度越高？略。

31. 为什么环境中氧浓度越低，扩散火焰高度越高？略。

32. 如图1所示的层流火焰中，沿1、2、3点处的半径氧气的浓度分别可由哪条曲线(A、B、C、D)来表示？在图2所示的层流火焰中，横向物质浓度的变化(包括燃料、氧气、燃烧产物和氮气)分别可由那些曲线来表示？答：1-C；2-B；3-A；横向物质浓度变化：燃料B，氧气E，燃烧产物D，氮气C。

第五章 可燃液体的燃烧习题1.何谓液体的蒸发热和沸点?从CH 4到C 10H 22，蒸发热和沸点为什么会上升?而在HF 、HBr 和HI 中，HF 分子量最小、其蒸发热和沸点却最高?定义略P2252.何谓液体的饱和蒸汽压和不饱和蒸汽压?已知二硫化碳在9℃饱和蒸汽压为190mmHg ，试求桶中二硫化碳的蒸汽浓度？定义略。

根据理想气体状态方程n/V=P/RT=10.8mol/m 3，代入数值即为所得。

3.已知乙醚的蒸发热为25.9kJ/mol ，在293K 时的蒸汽压为0.582 atm ，试求其在308K 时的蒸汽压是多少Pa?液面上方的蒸汽浓度是多少。

根据克-克方程和一致条件求出C=11.0288，注意克-克方程公式中的R=1.987 再次根据克-克方程求308K 时乙醚对应的蒸汽压P=0.583atm 。

根据理想气体状态方程，n/V=P/RT=23.07(mol/m 3)4.可燃液体主要有哪些危险特性?分别举例说明之。

并说明这些特性各由什么参数来评定?闪燃特性，自燃特性，存在爆炸温度极限等。

略。

5.何谓闪燃?可燃液体为什么会发生闪燃现象?研究闪燃在消防工作有什么重要意义? 略。

消防工作意义：课件里有。

7.已知乙醇的爆炸浓度下限为3.3%，大气压力为760mmHg ， 试用三种不同的方法估算乙醇的闪点。

解：()O H CO O OH H C 222523231+−→−+ 利用（三）道尔顿计算，N=7，T f =11.07o C利用（五）可燃液体爆炸下限，T f =10.76 o C利用（六）克-克方程计算T f =11.56 o C8.已知甲苯的闪点为5.5 ℃，大气压为760mmHg ， 试用布里诺夫公式求丙烷的闪点。