链反应机理与燃烧半岛现象ppt课件
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第四章 链反应动力学 ppt课件
即：反应中生成极为活泼的中间体（链载体），与稳定的 分子作用生成产物的同时又有新的活性粒子产生，整 个反应就象链条一样，一环紧扣一环地自动继续下去， 故称为链反应。
链反应特点：反应中有大量的活性组分(自由基或自由原子)产生。
应用：橡胶合成、塑料、高分子化合物的聚合、石油裂解及 碳氢化合物的氧化等均与链反应有关。
链反应的分支过程线型分支二次分支能量分支过程正常分支过程连续分支过程退化分支过程四链反应的分支过程链载体参加反应后不仅可以使自由价消耗链的终止或保持守恒链的传播有时甚至可以使自由价增加此种过程称为链的分支过程相应的链反应称为支链反应
第四章 链反应动力学
§4.1 概 述 一、链反应的概念
1913年，Bodenstein 在研究H2与Cl2生成HCl的光化学反应 时，发现H2、Cl2的混合物用λ = 400 435 nm的光照射后，平 均每吸收1个光子可生成近105个HCl。对此Bodenstein引入了 链反应的概念予以解释。
化学引发的分解反应速率为：
di
dt
ddcitkdci
ci为引发剂的浓度
引发剂引发链反应的引发速率为： r0 f ddtkd fci
f 为有效因子，它表示引发剂启动链反应的实际有效分数。
f 值的大小与引发剂和介质等因素有关。 光敏作用引发：当辐射光的波长位于可见光区或紫外光区，且 光仅能使催化剂引起分解或电子传递（限于液体体系），产生 自由基或自由原子，然后再与反应分子作用生成链载体，这样 的过程在光化学中称作光敏作用。例如：
拟过程： XY→X : Y→X· + Y· • 第一过程表示分子劈裂为两个自由基，但保持其原来在分子 中的空间构型，此过程所需要的能量称为化学键的劈裂能D0
D 0 D ( 平 均 键 能 ) E 0 ( 单 位 价 态 能 )单态位有价 关态而能与，具只体与分原子子无的关价
链反应特点：反应中有大量的活性组分(自由基或自由原子)产生。
应用：橡胶合成、塑料、高分子化合物的聚合、石油裂解及 碳氢化合物的氧化等均与链反应有关。
链反应的分支过程线型分支二次分支能量分支过程正常分支过程连续分支过程退化分支过程四链反应的分支过程链载体参加反应后不仅可以使自由价消耗链的终止或保持守恒链的传播有时甚至可以使自由价增加此种过程称为链的分支过程相应的链反应称为支链反应
第四章 链反应动力学
§4.1 概 述 一、链反应的概念
1913年，Bodenstein 在研究H2与Cl2生成HCl的光化学反应 时，发现H2、Cl2的混合物用λ = 400 435 nm的光照射后，平 均每吸收1个光子可生成近105个HCl。对此Bodenstein引入了 链反应的概念予以解释。
化学引发的分解反应速率为：
di
dt
ddcitkdci
ci为引发剂的浓度
引发剂引发链反应的引发速率为： r0 f ddtkd fci
f 为有效因子，它表示引发剂启动链反应的实际有效分数。
f 值的大小与引发剂和介质等因素有关。 光敏作用引发：当辐射光的波长位于可见光区或紫外光区，且 光仅能使催化剂引起分解或电子传递（限于液体体系），产生 自由基或自由原子，然后再与反应分子作用生成链载体，这样 的过程在光化学中称作光敏作用。例如：
拟过程： XY→X : Y→X· + Y· • 第一过程表示分子劈裂为两个自由基，但保持其原来在分子 中的空间构型，此过程所需要的能量称为化学键的劈裂能D0
D 0 D ( 平 均 键 能 ) E 0 ( 单 位 价 态 能 )单态位有价 关态而能与，具只体与分原子子无的关价
链锁反应着火理论.ppt
表达式。
如果保持系统温度不变而升高系统压力，P点则
向上垂直移动。这时因氢氧混合气体压力较高，分
子浓度的增大，减少了活化中心与器壁的碰撞机会，
但自由基在扩散过程中，与气体内部大量稳定分子
碰撞而消耗掉自己的能量，自由基结合成稳定分子，
因此自由基主要消毁在气相中。而且，随着压力的
提高，这种机会越来越多，链的中断速度亦就越来
fn gn
W1
(
f
（3-28）
g )n
火极限的影响
令φ=(f-g)，上式可写为：
dn dt
W1
n
设t=0时，n=0，积分上式得：
（3-29）
第四节 链锁反 应着火理论
n W1 (et 1) /
（3-30）
如果用a表示在链传递过程中一个自由基参加反
应生成最终产物分子数(如氢氧反应链传递过程中，
W产
afW1
(et 1 )
(e afW1 t
1)
afW1
(
1 e
t
1)
（3-32）
因为t→∞时，1/exp(│φ│t)→0，所以
W产
afW1
const
W0
（3-33）
第四节 链锁反 应着火理论
一、链锁反应的过 程与分类 二、链锁反应着火
条件分析*
三、链锁反应对着 火极限的影响
这说明，在<0的情况下，自由基数目不能积累，
越大(见图3-11)，因而当压力增大到某一数值时，
自由基消毁速度W3可能大于链传递过程中因链分支
而产生的自由基增长速度W2（即f-g<0），这时就出
现链锁自燃的着火第二个极限。于是系统由
第四节 链锁反 应着火理论
燃烧理论基础ppt课件
微波燃烧
微波燃烧是一种新型的热工技术，利用微波电磁场与燃料 的相互作用产生热量，实现燃料的快速、高效燃烧。微波 燃烧具有低污染、高效率和节能等优点。
06
未来展望
清洁能源的发展
清洁能源
随着环境保护意识的提高，清洁能源的发展越来越受到重视。未来，化石燃料的使用将逐渐减少，取而代之的是 太阳能、风能、水能等可再生能源。
02
燃烧化学
燃烧反应方程
燃烧反应方程是表示燃烧过程中物质 变化和能量转换的数学表达式。它由 反应物和生成物的化学式及其相应的 反应系数组成，遵循质量守恒和能量 守恒定律。
燃烧反应方程可以用来表示燃料与氧 气或其他氧化剂反应生成二氧化碳、 水蒸气等产物的过程，如C + O2 → CO2 + H2O。
热工仪表
热工仪表用于监测和控制燃烧系统的运行状态，包括温度计、压力计、流量计、氧分析仪 等。这些仪表能够实时监测燃烧过程中的各种参数，如温度、压力、流量和含氧量等。
燃烧控制技术
01
空燃比控制
空燃比是燃料和空气的混合比例，合适的空燃比是保证燃烧效率和经济
性的关键。通过控制燃料和空气的流量，可以调节空燃比，使燃烧过程
燃烧温度
01
燃烧温度是指燃烧过程中火焰或 反应区的温度，它与燃料的种类 、空气的供给、燃烧方式等因素 有关。
02
燃烧温度的高低直接影响到燃烧 产物的组成和燃烧效率，过高或 过低的温度都不利于燃烧过程的 进行。
燃烧产物
燃烧产物是指燃料在燃烧过程中产生 的气体、烟尘和灰渣等物质，它们由 燃料中的可燃元素转化而来。
可持续发展的重要性
资源节约
可持续发展强调资源的合理利用和节约，通过提高能源利用效率和减少浪费，实现经济、 社会和环境的协调发展。
微波燃烧是一种新型的热工技术，利用微波电磁场与燃料 的相互作用产生热量，实现燃料的快速、高效燃烧。微波 燃烧具有低污染、高效率和节能等优点。
06
未来展望
清洁能源的发展
清洁能源
随着环境保护意识的提高，清洁能源的发展越来越受到重视。未来，化石燃料的使用将逐渐减少，取而代之的是 太阳能、风能、水能等可再生能源。
02
燃烧化学
燃烧反应方程
燃烧反应方程是表示燃烧过程中物质 变化和能量转换的数学表达式。它由 反应物和生成物的化学式及其相应的 反应系数组成，遵循质量守恒和能量 守恒定律。
燃烧反应方程可以用来表示燃料与氧 气或其他氧化剂反应生成二氧化碳、 水蒸气等产物的过程，如C + O2 → CO2 + H2O。
热工仪表
热工仪表用于监测和控制燃烧系统的运行状态，包括温度计、压力计、流量计、氧分析仪 等。这些仪表能够实时监测燃烧过程中的各种参数，如温度、压力、流量和含氧量等。
燃烧控制技术
01
空燃比控制
空燃比是燃料和空气的混合比例，合适的空燃比是保证燃烧效率和经济
性的关键。通过控制燃料和空气的流量，可以调节空燃比，使燃烧过程
燃烧温度
01
燃烧温度是指燃烧过程中火焰或 反应区的温度，它与燃料的种类 、空气的供给、燃烧方式等因素 有关。
02
燃烧温度的高低直接影响到燃烧 产物的组成和燃烧效率，过高或 过低的温度都不利于燃烧过程的 进行。
燃烧产物
燃烧产物是指燃料在燃烧过程中产生 的气体、烟尘和灰渣等物质，它们由 燃料中的可燃元素转化而来。
可持续发展的重要性
资源节约
可持续发展强调资源的合理利用和节约，通过提高能源利用效率和减少浪费，实现经济、 社会和环境的协调发展。
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。
链反应机理与燃烧半岛现象PPT
链反应机理与着火半岛现象
1
可燃气体燃烧的连锁反应理论
气态分子间的作用，不是两个分子直接作用得出 最终产物，而是活化分子自由基与另一分子一起 作用，作用结果产生新的自由基，新基又迅速参 与反应，如此延续下去而成的一系列的连锁反应。
2
三个阶段，两种方式
三个阶段：链的引发 链的传递 链的终止
两种方式：直链反应 支链反应
H·+ O2+M→HO2·+M HO2·+ H2 →H2O+ HO· 导致自由基增长速度增大，于是又能发生爆炸—— ——第三极限。
8
链锁反应热爆炸理论
1.反应的初期可能是链锁反应。 2.随着反应的进行放出热量，并自动加热。 3.最后变成纯粹的热爆炸。
9
烃类氧化的链反应
烃类的高温气相氧化有诱导期。表现出明显的阶 段性，即在着火前常出现冷焰的现象。与着火时 的热焰比较，温度较低，辉光较弱，产生的热量 很少，这种现象是烃类气相氧化的特点之一。
6
着火半岛现象
对氢氧的混合气体， 氢氧反应有三个着火 极限。
P
7
在第一、二极限之间的爆炸区内有一点P 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 系统温度不变而升高压力，P点则向上垂直 移动，自由基器壁消毁速度加快，当压力升高到 某一数值以后， f<g，ψ<0————第二极限。 压力再升高，又会发生新的链锁反应：
链的传递： 第一诱导期：R·+O2=ROO·
ROO·+RH=ROOH+ R· RCH2OOH=RCH2O·+OH· RCH2O·= R·+HCHO RCH2O·+RH=RCH2OH+R OH·+RH=R·+H2O
1
可燃气体燃烧的连锁反应理论
气态分子间的作用，不是两个分子直接作用得出 最终产物，而是活化分子自由基与另一分子一起 作用，作用结果产生新的自由基，新基又迅速参 与反应，如此延续下去而成的一系列的连锁反应。
2
三个阶段，两种方式
三个阶段：链的引发 链的传递 链的终止
两种方式：直链反应 支链反应
H·+ O2+M→HO2·+M HO2·+ H2 →H2O+ HO· 导致自由基增长速度增大，于是又能发生爆炸—— ——第三极限。
8
链锁反应热爆炸理论
1.反应的初期可能是链锁反应。 2.随着反应的进行放出热量，并自动加热。 3.最后变成纯粹的热爆炸。
9
烃类氧化的链反应
烃类的高温气相氧化有诱导期。表现出明显的阶 段性，即在着火前常出现冷焰的现象。与着火时 的热焰比较，温度较低，辉光较弱，产生的热量 很少，这种现象是烃类气相氧化的特点之一。
6
着火半岛现象
对氢氧的混合气体， 氢氧反应有三个着火 极限。
P
7
在第一、二极限之间的爆炸区内有一点P 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 系统温度不变而升高压力，P点则向上垂直 移动，自由基器壁消毁速度加快，当压力升高到 某一数值以后， f<g，ψ<0————第二极限。 压力再升高，又会发生新的链锁反应：
链的传递： 第一诱导期：R·+O2=ROO·
ROO·+RH=ROOH+ R· RCH2OOH=RCH2O·+OH· RCH2O·= R·+HCHO RCH2O·+RH=RCH2OH+R OH·+RH=R·+H2O
链反应机理与燃烧半岛现象
04
链反应与燃烧半岛现象的实际应用
在能源领域的应用
核能发电
链反应是核能发电的核心原理，通过 控制链式反应的速率，实现高效、清 洁的能源生产。
燃料电池
链反应机理也被应用于燃料电池技术 中，通过电化学反应将化学能转化为 电能。
在环保领域的应用
污水处理
利用微生物的链式反应，降解有机污染物，实现污水的净化处理。
燃烧链反应
燃烧链反应是燃烧过程中常见的链反 应类型，其中燃料与氧化剂之间发生 一系列连锁反应，产生大量热量和气 体。
链反应的能量来源
化学能
在燃烧链反应中，化学能是主要的能量来源，通过燃料的氧 化产生大量热量和气体。
核能
在核链反应中，核能是主要的能量来源，通过重核裂变产生 大量能量。
02
燃烧半岛现象
链反应机理与燃烧半岛现 象
• 链反应机理概述 • 燃烧半岛现象 • 链反应与燃烧半岛现象的关系 • 链反应与燃烧半岛现象的实际应用 • 链反应与燃烧半岛现象的未来发展
01
链反应机理概述
定义与特点
定义
链反应是一种化学反应，其中反应的 速率受中间产物影响，这些中间产物 又可进一步与其他物质发生反应，从 而加速整个反应过程。
定义与特点
定义
燃烧半岛现象是指在燃烧过程中，火焰传播速度与燃烧速度之间的不匹配，导 致火焰呈现曲折、分叉或蔓延的现象。
特点
燃烧半岛现象通常出现在燃料供应不均匀或燃烧条件不稳定的情况下，火焰传 播路径呈现不规则的形状，可能形成多个火源或燃烧区域。
燃烧半岛现象的成因
01Байду номын сангаас
02
03
燃料分布不均
燃料在燃烧区域内的分布 不均匀，导致火焰传播速 度在不同区域有所不同， 形成燃烧半岛现象。
燃烧学—第3章3分析解析
（2）当温度升高时，f增大，g不变， f>g,
随时间增大而趋于某一定值，不着火
>0
随时间增大而指数级增大，着火
w afn af
dn n0 fn gn n0 dt
（2）当f=g， =0
n0
e
t
1
w fan0 t
n n0 t
6 中国矿业大学能源学院安全与消防工程系 随时间增大而线性增大，临界状态
RO O RH ROOH R
O H RCH2OOH RCH2O
单键链能：293～334kJ/mol 过氧化物中－O－O－链较弱（链能只有 125.61－167.48kJ），容易断裂
R HCHO RCH2O
RH RCH OH R RCH 2 O 2
《燃烧学》--第三章
W
w
>0
w W0 τ 图3-9链式自燃示意图 W’
=0
<0
τ1 τ2 τ3 t
t
图 3-10 反应速率与时间关 系
中国矿业大学能源学院安全与消防工程系
7
《燃烧学》--第三章
着火延迟期τ
较大，则 ≈f 当
w
fan0
exp( ) 1
ln
fan0
0.48 0.10 7.90 0.15
19.60 13.15 20.55 32.98 22.71
乙炔
乙炔 乙烯 乙烯 丙烷 丙烷 丙烷 丙烷 1－3丁二烯 异丁烷 二硫化碳
Air
O2 Air O2 Air Ar+air He+air O2 Air Air Air
0.76
0.09 1.25 0.19 2.03 1.04 2.53 0.24 1.25 2.20 0.51
随时间增大而趋于某一定值，不着火
>0
随时间增大而指数级增大，着火
w afn af
dn n0 fn gn n0 dt
（2）当f=g， =0
n0
e
t
1
w fan0 t
n n0 t
6 中国矿业大学能源学院安全与消防工程系 随时间增大而线性增大，临界状态
RO O RH ROOH R
O H RCH2OOH RCH2O
单键链能：293～334kJ/mol 过氧化物中－O－O－链较弱（链能只有 125.61－167.48kJ），容易断裂
R HCHO RCH2O
RH RCH OH R RCH 2 O 2
《燃烧学》--第三章
W
w
>0
w W0 τ 图3-9链式自燃示意图 W’
=0
<0
τ1 τ2 τ3 t
t
图 3-10 反应速率与时间关 系
中国矿业大学能源学院安全与消防工程系
7
《燃烧学》--第三章
着火延迟期τ
较大，则 ≈f 当
w
fan0
exp( ) 1
ln
fan0
0.48 0.10 7.90 0.15
19.60 13.15 20.55 32.98 22.71
乙炔
乙炔 乙烯 乙烯 丙烷 丙烷 丙烷 丙烷 1－3丁二烯 异丁烷 二硫化碳
Air
O2 Air O2 Air Ar+air He+air O2 Air Air Air
0.76
0.09 1.25 0.19 2.03 1.04 2.53 0.24 1.25 2.20 0.51
《燃烧理论基础》PPT课件
• 与着火时的热焰比较，温度较低，辉光较弱，产生 的热量很少，这种现象是烃类气相氧化的特征之一 ，称为焰前反应
完整版ppt
19
射流特性及其混合过程
完整版ppt
20
➢实际意义
①射流是大多数工程燃烧混合的主要方式：除固 体燃料有时以块状进行燃烧外，其它燃料和氧化 剂都是以射流形式送入燃烧空间的。
②物理因素在整个燃烧过程起着更为重要的作用 例如有焰燃烧。
完整版ppt
32
实际中常见的交叉射流形式
• 为了混合良好，需保持二次风以较高的速度射入 燃料气流，否则二次风很快被主气流“同化”， 二次风穿透深度不足，导致混合不充分
• 二次风的温度升高， 穿透深度变小
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33
5、环形射流和同轴射流
• 流场结构
– 完全发展区 • 距离喷口约8~10倍 喷口直径的区域 • 与圆形自由射流类 似
相反混合减缓射流张角速度及浓度沿轴向的变化率随之减小势核长度越大当速度梯28射流特性的影响因素1流速比当由0或213趋向1时射流核越来越大轴心速度衰减变慢当射流的密度小于周围气流的密度时射流的衰减速度将加快2密度293多股平行射流射流之间形成较为强烈的旋涡区使多股平行射流的湍流脉动比自由射流大而边界层的增厚主要与横向脉动速度成正比314交叉射流两股射流以某一角度交叉喷出形成的射流汇合点之前存在回流区大小与喷口间距和射流交角有关32速度衰减规律33实际中常见的交叉射流形式为了混合良好需保持二次风以较高的速度射入燃料气流否则二次风很快被主气流同化二次风穿透深度不足导致混合不充分二次风的温度升高穿透深度变小345环形射流和同轴射流距离喷口约810倍喷口直径的区域有回流区存在回流区一般用于改善火焰的稳定性
第四章 燃烧理论基础
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19
射流特性及其混合过程
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20
➢实际意义
①射流是大多数工程燃烧混合的主要方式：除固 体燃料有时以块状进行燃烧外，其它燃料和氧化 剂都是以射流形式送入燃烧空间的。
②物理因素在整个燃烧过程起着更为重要的作用 例如有焰燃烧。
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32
实际中常见的交叉射流形式
• 为了混合良好，需保持二次风以较高的速度射入 燃料气流，否则二次风很快被主气流“同化”， 二次风穿透深度不足，导致混合不充分
• 二次风的温度升高， 穿透深度变小
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33
5、环形射流和同轴射流
• 流场结构
– 完全发展区 • 距离喷口约8~10倍 喷口直径的区域 • 与圆形自由射流类 似
相反混合减缓射流张角速度及浓度沿轴向的变化率随之减小势核长度越大当速度梯28射流特性的影响因素1流速比当由0或213趋向1时射流核越来越大轴心速度衰减变慢当射流的密度小于周围气流的密度时射流的衰减速度将加快2密度293多股平行射流射流之间形成较为强烈的旋涡区使多股平行射流的湍流脉动比自由射流大而边界层的增厚主要与横向脉动速度成正比314交叉射流两股射流以某一角度交叉喷出形成的射流汇合点之前存在回流区大小与喷口间距和射流交角有关32速度衰减规律33实际中常见的交叉射流形式为了混合良好需保持二次风以较高的速度射入燃料气流否则二次风很快被主气流同化二次风穿透深度不足导致混合不充分二次风的温度升高穿透深度变小345环形射流和同轴射流距离喷口约810倍喷口直径的区域有回流区存在回流区一般用于改善火焰的稳定性
第四章 燃烧理论基础
燃烧学—第3章3
一个自由基H•参加反应后，经过一个链传递 形成最终产物H2O的同时产生三个H•。
安全工程学院：齐黎明
6
《燃烧学》--第三章
3.4.2 链锁自燃着火条件 链锁反应速度能否增长导致着火，取决于活
化中心浓度增加的速度。 活化中心浓度增大的两种因素：热运动的结
果和链锁分枝的结果。 着火条件的理论分析： 假设
安全工程学院：齐黎明
4
《燃烧学》--第三章
分为两大类： 直链反应（如H2＋Cl2） 支链反应（H2＋O2）
安全工程学院：齐黎明
5
《燃烧学》--第三章
支链反应举例：
2H 2 O2 2H 2O
（总反应）
（1） H 2 M 2H M
（链引发）
（2） H O2 OH O
自由基与分子中的某一基团同时争夺 分子的某一个成键的价电子时，竞争的结 果往往是分子中的这个键被破坏。
安全工程学院：齐黎明
13
《燃烧学》--第三章
烃类的氧化过程 首先生成的是烃的过氧化物或过氧化
物自由基（即R-O-O），而过氧化物也会分 解为自由基。
反应具有链反应性质，并且由于出现 分支而自动加速
燃烧学
《燃烧学》--第三章
燃烧学
安全工程学院：齐黎明
1
3.4链锁自燃理论
《燃烧学》--第三章
3.4.1 链式着火概念
热自燃理论无法解释的现象和实验结果
烃类氧化过程 氢－氧混合气的可燃界限， (“着火半 岛”现象 )
链式着火理论: 在氧化反应体系中， 一方面，随着热量的积累反应自动加速，但 也可以通过分枝的链锁反应，迅速增加活化 中心（自由基）来使反应不断加速直至着火 爆炸。
链反应机理与燃烧半岛现象
第二诱导期：RCH2· +O2=RCH2OO· RCH2OO· =RCHO+OH· RCO· =R· +CO RCH(OO)CH2R=RCHO+RCH2O RCH2O· =R· +HCHO
链锁反应热爆炸理论
1.反应的初期可能是链锁反应。 2.随着反应的进行放出热量，并自动加热。 3.最后变成纯粹的热爆炸。
烃类氧化的链反应
烃类的高温气相氧化有诱导期。表现出明显的阶 段性，即在着火前常出现冷焰的现象。与着火时 的热焰比较，温度较低，辉光较弱，产生的热量 很少，这种现象是烃类气相氧化的特点之一。
支链反应
直链反应：氯与氢
链的开始：Cl2→2Cl· 链的传递：Cl· +H2→HCl+H· H· +Cl2→HCl+Cl· H·+HCl→H2+Cl· 链的终止：H· + Cl·→HCl H·+ H·→H2 Cl· + Cl·→Cl2
支链反应：氢与氧
链的开始：H2+O2→2HO· H2+M→2H·+M 链的传递：HO· + H2→H·+H2O H· + O2→O·+ HO· O· + H2→H·+OH H· + O2+M→HO2· +M HO2· + H2 →H2O+ HO·
烃类的氧化过程
首先生成的烃的过氧化物或过氧化物的自由基 （R-O-O），而氧化物也会分解为自由基。 反应具有链反应的性质，并且由于出现分支而自 动加速。 主要分为两个阶段：第一和第二诱导期
链的引发：RH+M=R· +H· +M RH+O2= R· + HO2· RH+HO2· + R· + H2O2 链的传递： 第一诱导期：R· +O2=ROO· ROO· +RH=ROOH+ R· RCH2OOH=RCH2O· +OH· RCH2O· = R· +HCHO RCH2O· +RH=RCH2OH+R OH· +RH=R· +H2O
第二章 燃烧基础知识.ppt
此外还有些物质在通常情况下不燃烧，但在一定的条件下又可以燃烧。 如:赤热的铁在纯氧中能发生剧热燃烧等等。
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2、助燃物（也称氧化剂）
凡与可燃物质相结合能导致燃烧的物质称为助燃物（也称氧化剂）。 （1）空气或氧气。
（2）其他氧化剂。
3、引火源
凡使物质开始燃烧的外部热源，统称为引火源(也称着火源)。
粉尘爆炸的特点
１．粉尘爆炸的条件：
（1）粉尘本身必须是可燃性的；
（2）粉尘必须具有相当大的比表面积；
（3）粉尘必须悬浮在空气中，与空气混合形成爆炸极限范围内的混合物；
（4）有足够的点火能量。 （5）多次爆炸是粉尘爆炸的最大特点；
影响粉尘爆炸的因素：
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（1）颗粒的尺寸； （2）粉尘浓度； （3）空气的含水量； （4）含氧量； （5）可燃气体含量。颗粒越小其比表面积越大，氧吸附也越多，在空气中悬浮时 间越长，爆炸危险性越大。空气中含水量越高、粉尘越小、引爆能量越高。随着含 氧量的增加，爆炸浓度范围扩大。有粉尘的环境中存在可燃性气体时，会大大增加 粉尘爆炸的危险性。
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3、核爆炸 由于原子核裂变或核聚变引起的爆炸叫核爆炸，如：原子弹、氢弹的
爆炸就属于核爆炸。
（三）爆炸极限
爆炸极限是指可燃气体、蒸汽或粉尘与空气混合后，遇火产生爆炸的最高 或最低浓度。 通常以体积百分数表示。
可燃气体、蒸气或粉尘与空气组成的混合物，能使火焰传播的最低浓度 称为该气体或蒸气的爆炸下限，也称燃烧下限。
着火源可分为：明火；高温物体；化学热能；电热能；机械热能；生 物能；光能；核能。
（二）、燃烧的充分条件
在某些情况下，虽然具备了燃烧的三个必要条件，但由于可燃物的数 量不够，氧气不足，着火源的热量不大，温度不够，燃烧也不能发生， 因此、燃烧的充分条件是：
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2、助燃物（也称氧化剂）
凡与可燃物质相结合能导致燃烧的物质称为助燃物（也称氧化剂）。 （1）空气或氧气。
（2）其他氧化剂。
3、引火源
凡使物质开始燃烧的外部热源，统称为引火源(也称着火源)。
粉尘爆炸的特点
１．粉尘爆炸的条件：
（1）粉尘本身必须是可燃性的；
（2）粉尘必须具有相当大的比表面积；
（3）粉尘必须悬浮在空气中，与空气混合形成爆炸极限范围内的混合物；
（4）有足够的点火能量。 （5）多次爆炸是粉尘爆炸的最大特点；
影响粉尘爆炸的因素：
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（1）颗粒的尺寸； （2）粉尘浓度； （3）空气的含水量； （4）含氧量； （5）可燃气体含量。颗粒越小其比表面积越大，氧吸附也越多，在空气中悬浮时 间越长，爆炸危险性越大。空气中含水量越高、粉尘越小、引爆能量越高。随着含 氧量的增加，爆炸浓度范围扩大。有粉尘的环境中存在可燃性气体时，会大大增加 粉尘爆炸的危险性。
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3、核爆炸 由于原子核裂变或核聚变引起的爆炸叫核爆炸，如：原子弹、氢弹的
爆炸就属于核爆炸。
（三）爆炸极限
爆炸极限是指可燃气体、蒸汽或粉尘与空气混合后，遇火产生爆炸的最高 或最低浓度。 通常以体积百分数表示。
可燃气体、蒸气或粉尘与空气组成的混合物，能使火焰传播的最低浓度 称为该气体或蒸气的爆炸下限，也称燃烧下限。
着火源可分为：明火；高温物体；化学热能；电热能；机械热能；生 物能；光能；核能。
（二）、燃烧的充分条件
在某些情况下，虽然具备了燃烧的三个必要条件，但由于可燃物的数 量不够，氧气不足，着火源的热量不大，温度不够，燃烧也不能发生， 因此、燃烧的充分条件是：
燃烧课件2-2013 [兼容模式]
![燃烧课件2-2013 [兼容模式]](https://img.taocdn.com/s3/m/6a247ac3a1c7aa00b52acb62.png)
注：泰勒级数展开去掉高阶无穷小量最后可得到上式简化
ex 1
氢原子浓度CH随时间线性增加，由于斜率很小，故增加缓慢。
③ 活化中心（H原子）销毁比例常数g <繁殖比例常数 f
exp f g 1
wH CH exp 1 f g f g
f g
lim CH
wH w (1) H f g g f
wm
f g
I
反应物耗尽
wm
wyu
II
yu
wyu A' exp f g
yu
wyu 1 ln f g A
wm CH A exp f g
OH H 2 H 2O H
CO反应
CO OH CO2 H
M CO O CO2 M
CO-O2混合物中，哪怕加入1%微量H2或者2%H2O水蒸气到600 ～ 640℃就能燃烧
3.讨论
dCCO CCO ① wm d
② wm
dCO2 d CO2 n
H O2 O OH
wm
dCH 2O d
6
2kCH CO2
75.4 T exp( ) 8.314T
k 6 10
wm
dCH 2O d
2kCH CO2
k 6 106 T exp(
75.4 ) 8.314T
氢原子 H 是 H2 燃烧反应中的活化中心，故研究氢 原子H浓度的变化
§4 化学平衡..
一、可逆反应..
燃烧过程中很多可逆反应，在高强度燃烧中这 些可逆反应常常是引起不完全燃烧的重要因素， 如二氧化碳的离解等。
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链的终止：2H·→H2
H·+ HO·→H2O
支链反应图
值得注意的是，练的开始，需要外来能量激 发，使分子键破坏，生成第一个基，这样才能进 行链反应。
着火半岛现象
对氢氧的混合气体， 氢氧反应有三个着火 极限。PBiblioteka 第一、二极限之间的爆炸区内有一点P
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 某一数值以后，f<g，ψ<0————第一极限。
ROO·+RH=ROOH+ R· RCH2OOH=RCH2O·+OH· RCH2O·= R·+HCHO RCH2O·+RH=RCH2OH+R OH·+RH=R·+H2O
第二诱导期：RCH2·+O2=RCH2OO· RCH2OO·=RCHO+OH· RCO·=R·+CO
RCH(OO)CH2R=RCHO+RCH2O RCH2O·=R·+HCHO
直链反应：氯与氢
链的开始：Cl2→2Cl· 链的传递：Cl·+H2→HCl+H·
H·+Cl2→HCl+Cl· H·+HCl→H2+Cl· 链的终止：H·+ Cl·→HCl
H·+ H·→H2 Cl·+ Cl·→Cl2
支链反应：氢与氧
链的开始：H2+O2→2HO· H2+M→2H·+M
链的传递：HO·+ H2→H·+H2O H·+ O2→O·+ HO· O·+ H2→H·+OH H·+ O2+M→HO2·+M HO2·+ H2 →H2O+ HO·
链锁反应热爆炸理论
1.反应的初期可能是链锁反应。 2.随着反应的进行放出热量，并自动加热。 3.最后变成纯粹的热爆炸。
烃类氧化的链反应
烃类的高温气相氧化有诱导期。表现出明显的阶 段性，即在着火前常出现冷焰的现象。与着火时 的热焰比较，温度较低，辉光较弱，产生的热量 很少，这种现象是烃类气相氧化的特点之一。
烃类的氧化过程
首先生成的烃的过氧化物或过氧化物的自由基 （R-O-O），而氧化物也会分解为自由基。
反应具有链反应的性质，并且由于出现分支而自 动加速。
主要分为两个阶段：第一和第二诱导期
链的引发：RH+M=R·+H·+M
RH+O2= R·+ HO2· RH+HO2·+ R·+ H2O2 链的传递： 第一诱导期：R·+O2=ROO·
保持系统温度不变而升高压力，P点则向上垂直 移动，自由基器壁消毁速度加快，当压力升高到 某一数值以后， f<g，ψ<0————第二极限。
压力再升高，又会发生新的链锁反应：
H·+ O2+M→HO2·+M HO2·+ H2 →H2O+ HO· 导致自由基增长速度增大，于是又能发生爆炸—— ——第三极限。
链反应机理与着火半岛现象
可燃气体燃烧的连锁反应理论
气态分子间的作用，不是两个分子直接作用得出 最终产物，而是活化分子自由基与另一分子一起 作用，作用结果产生新的自由基，新基又迅速参 与反应，如此延续下去而成的一系列的连锁反应。
三个阶段，两种方式
三个阶段：链的引发 链的传递 链的终止
两种方式：直链反应 支链反应
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