可燃液体燃烧与爆炸 PPT课件
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溶液中醇的含量（％） 甲醇 乙醇
100 75 55 40 10 5 3
7 18 22 30 60 -
11 22 23 25 50 60 -
第五章 可燃液体燃烧与爆炸
• 主要内容
第一节 液体燃料的燃烧特性和种类 第二节 液体燃料的蒸发 第三节 闪燃与爆炸温度极限 第四节 液体燃料的火灾蔓延
第五节 油罐火灾
第一节 液体的燃烧特性和种类
• 燃烧特性
属于气相燃烧
• 燃烧种类
液面燃烧 灯芯燃烧 蒸发燃烧 雾化燃烧
第二节 液体燃料蒸发
a、b、c为常数，可以查手册或用三个已知的蒸气 压计算
蒸发潜热：沸点时单位质量液体变成蒸气所需 要的热量。单位KJ/Kg。越大，蒸发越慢
1mol液体的蒸发潜热与该液体的沸点成正比。
H K T
K 8.754 57 lg T
第三节 闪燃与爆炸温度极限
• 同类液体闪点变化规律
随分子量增加而升高； 随沸点升高而升高； 随比重增大而升高； 随蒸气压降低而升高； 正构体比异构体闪点高。
li RT
假定液体表面每平方厘米气相层有C0个蒸气分子， 则单位时间内在单位面积液面上所发生的蒸气分子 撞击次数Z为：
RT Z C0 j 2
1 2
假定每ξ次撞击有一次被吸回液面，则在单位时间内 每平方厘米表面上被吸回液面的分子数为
C0 j RT n0 2
1 2
当蒸发继续进行，直到平衡状态，即蒸发出去的分 子数等于被吸回的分子数，此时蒸气达到饱和状态 ，饱和状态下的蒸气浓度为饱和蒸气浓度Cs，压力 为ps： 1
Cs j RT 2 n0 n0 2
li RT
由前面n0的计算公式，可得
N Cs e j
1 2
li RT
来自百度文库
p 1 ps
此即为纯液体蒸发公式，可以看出蒸发速度与 液体温度、密度、饱和蒸气压成正比，和液体摩尔 数、蒸发潜热、气相中的分压成反比。 当液体温度一定时，式中ρ、R、T、μ及li均为 常数，故上式可以写成：
p 0 0 1 ps p ps ps
dp H dT T V2 V1
已知蒸发潜热，蒸气看作理想气体，由于V1远远小 于V2，则上述方程积分后
p2 H 1 1 ln p1 R T1 T2
还可以写成：
LV lg p0 C 2.303RT
安顿方程（蒸气压计算公式）
b lg p a t c
假定真空条件下液体自由蒸发的速度：
N RT n0 e 2
1 2
li RT
单位时间单位面积上蒸发出的液体的质量ω为
1 RT n0 e N 2
1 2
li RT
RT e 2
1 2
N n e N n e
li RT
RT C0 1 2 Cs RT p 1 ps 2
1 2
1 2
li RT
换算成单位时间内单位面积上蒸发出去的液体质量 ，即蒸发速度
RT e 2
第三节 闪燃与爆炸温度极限
• 混合液体闪点
完全互溶的可燃性液体闪点：低于算术平均值，接 近于含量大的组分的闪点。
第三节 闪燃与爆炸温度极限
• 混合液体闪点
可燃性液体和不燃性液体混合后的闪点：其闪点随 着不燃性液体含量的增加而升高。当不燃性液体含 量达到一定值时，混合液体不再发生闪燃。 醇水溶液的闪点。
第二节 液体燃料蒸发
• 蒸发的动力学基础
液体表面层的分子由于热运动克服了相邻分子对它 的引力而离开液面。即分子热运动的速度必须大到 一定程度 m表示分子的质量，ux表示垂直于液面的x轴上分子运 动的速度分量，ε表示液体分子逸出表面层所做的 功，则液体蒸发必须的条件为：
mu ≥ 2
2 x
2 u x≥ m
• 液体蒸发概述
汽化：由液态变为气态的过程
• 蒸发：低于沸点，在液体表面进行的汽化 • 沸腾：沸点时，在液体表面和内部同时进行的汽化
蒸发：液体表面分子运动的宏观表现
• 汽化过程； • 扩散过程； • 凝结过程。
气液动态平衡：逸出的分子数＝返回的分子数 饱和蒸气：液相和气相平衡时为饱和状态，此时的 蒸气为饱和蒸气，饱和蒸气产生的压力为饱和蒸气 压
N e Cs j
1
li RT
即由饱和蒸气浓度和蒸发潜热可以计算撞合系数
则单位时间内液体表面层每平方厘米表面内蒸发出 去的分子数n 1
RT N n n0 n0 e 2
2
li RT
C0 j
由前面的1/ξ计算公式，可得
一定温度下饱和蒸气压不变，则
A ps p0
在一定温度下，液体蒸发速度取决于饱和蒸气压和 液面上该液体蒸气压之差。
第二节 液体燃料蒸发
• 静蒸发
液体在容器中处于静止状态，液面空气不流动时的 蒸发； 液体在容器中储存时的蒸发。
密封条件下，蒸发速度
A ps p0
第二节 液体燃料蒸发
• 动蒸发的影响因素
沸点和饱和蒸气压； 扩散系数：越大，蒸发速度越快 蒸发潜热：越大，蒸发速度越慢 黏度：越大，蒸发速度越慢 表面张力：越大，蒸发速度越慢 温度：越高，蒸发速度越快 蒸发表面：越大，蒸发速度越快
沸点及饱和蒸气压：沸点越低，饱和蒸气压越 高，蒸发性越好。 克劳修斯—克拉佩龙方程：
第二节 液体燃料蒸发
• 静蒸发
A ps p0 蒸发与外界压力成反比 pex AS 与表面积成正比 ps p0 p ex 蒸发损耗
小呼吸
第二节 液体燃料蒸发
• 动蒸发
液体在流动的气流中分散为细小颗粒的蒸发。 大呼吸 动蒸发的速度远超过静蒸发。
100 75 55 40 10 5 3
7 18 22 30 60 -
11 22 23 25 50 60 -
第五章 可燃液体燃烧与爆炸
• 主要内容
第一节 液体燃料的燃烧特性和种类 第二节 液体燃料的蒸发 第三节 闪燃与爆炸温度极限 第四节 液体燃料的火灾蔓延
第五节 油罐火灾
第一节 液体的燃烧特性和种类
• 燃烧特性
属于气相燃烧
• 燃烧种类
液面燃烧 灯芯燃烧 蒸发燃烧 雾化燃烧
第二节 液体燃料蒸发
a、b、c为常数，可以查手册或用三个已知的蒸气 压计算
蒸发潜热：沸点时单位质量液体变成蒸气所需 要的热量。单位KJ/Kg。越大，蒸发越慢
1mol液体的蒸发潜热与该液体的沸点成正比。
H K T
K 8.754 57 lg T
第三节 闪燃与爆炸温度极限
• 同类液体闪点变化规律
随分子量增加而升高； 随沸点升高而升高； 随比重增大而升高； 随蒸气压降低而升高； 正构体比异构体闪点高。
li RT
假定液体表面每平方厘米气相层有C0个蒸气分子， 则单位时间内在单位面积液面上所发生的蒸气分子 撞击次数Z为：
RT Z C0 j 2
1 2
假定每ξ次撞击有一次被吸回液面，则在单位时间内 每平方厘米表面上被吸回液面的分子数为
C0 j RT n0 2
1 2
当蒸发继续进行，直到平衡状态，即蒸发出去的分 子数等于被吸回的分子数，此时蒸气达到饱和状态 ，饱和状态下的蒸气浓度为饱和蒸气浓度Cs，压力 为ps： 1
Cs j RT 2 n0 n0 2
li RT
由前面n0的计算公式，可得
N Cs e j
1 2
li RT
来自百度文库
p 1 ps
此即为纯液体蒸发公式，可以看出蒸发速度与 液体温度、密度、饱和蒸气压成正比，和液体摩尔 数、蒸发潜热、气相中的分压成反比。 当液体温度一定时，式中ρ、R、T、μ及li均为 常数，故上式可以写成：
p 0 0 1 ps p ps ps
dp H dT T V2 V1
已知蒸发潜热，蒸气看作理想气体，由于V1远远小 于V2，则上述方程积分后
p2 H 1 1 ln p1 R T1 T2
还可以写成：
LV lg p0 C 2.303RT
安顿方程（蒸气压计算公式）
b lg p a t c
假定真空条件下液体自由蒸发的速度：
N RT n0 e 2
1 2
li RT
单位时间单位面积上蒸发出的液体的质量ω为
1 RT n0 e N 2
1 2
li RT
RT e 2
1 2
N n e N n e
li RT
RT C0 1 2 Cs RT p 1 ps 2
1 2
1 2
li RT
换算成单位时间内单位面积上蒸发出去的液体质量 ，即蒸发速度
RT e 2
第三节 闪燃与爆炸温度极限
• 混合液体闪点
完全互溶的可燃性液体闪点：低于算术平均值，接 近于含量大的组分的闪点。
第三节 闪燃与爆炸温度极限
• 混合液体闪点
可燃性液体和不燃性液体混合后的闪点：其闪点随 着不燃性液体含量的增加而升高。当不燃性液体含 量达到一定值时，混合液体不再发生闪燃。 醇水溶液的闪点。
第二节 液体燃料蒸发
• 蒸发的动力学基础
液体表面层的分子由于热运动克服了相邻分子对它 的引力而离开液面。即分子热运动的速度必须大到 一定程度 m表示分子的质量，ux表示垂直于液面的x轴上分子运 动的速度分量，ε表示液体分子逸出表面层所做的 功，则液体蒸发必须的条件为：
mu ≥ 2
2 x
2 u x≥ m
• 液体蒸发概述
汽化：由液态变为气态的过程
• 蒸发：低于沸点，在液体表面进行的汽化 • 沸腾：沸点时，在液体表面和内部同时进行的汽化
蒸发：液体表面分子运动的宏观表现
• 汽化过程； • 扩散过程； • 凝结过程。
气液动态平衡：逸出的分子数＝返回的分子数 饱和蒸气：液相和气相平衡时为饱和状态，此时的 蒸气为饱和蒸气，饱和蒸气产生的压力为饱和蒸气 压
N e Cs j
1
li RT
即由饱和蒸气浓度和蒸发潜热可以计算撞合系数
则单位时间内液体表面层每平方厘米表面内蒸发出 去的分子数n 1
RT N n n0 n0 e 2
2
li RT
C0 j
由前面的1/ξ计算公式，可得
一定温度下饱和蒸气压不变，则
A ps p0
在一定温度下，液体蒸发速度取决于饱和蒸气压和 液面上该液体蒸气压之差。
第二节 液体燃料蒸发
• 静蒸发
液体在容器中处于静止状态，液面空气不流动时的 蒸发； 液体在容器中储存时的蒸发。
密封条件下，蒸发速度
A ps p0
第二节 液体燃料蒸发
• 动蒸发的影响因素
沸点和饱和蒸气压； 扩散系数：越大，蒸发速度越快 蒸发潜热：越大，蒸发速度越慢 黏度：越大，蒸发速度越慢 表面张力：越大，蒸发速度越慢 温度：越高，蒸发速度越快 蒸发表面：越大，蒸发速度越快
沸点及饱和蒸气压：沸点越低，饱和蒸气压越 高，蒸发性越好。 克劳修斯—克拉佩龙方程：
第二节 液体燃料蒸发
• 静蒸发
A ps p0 蒸发与外界压力成反比 pex AS 与表面积成正比 ps p0 p ex 蒸发损耗
小呼吸
第二节 液体燃料蒸发
• 动蒸发
液体在流动的气流中分散为细小颗粒的蒸发。 大呼吸 动蒸发的速度远超过静蒸发。