燃烧学复习资料

第一章 燃烧的化学基础
燃烧：可燃物与氧化剂作用发生的放热反应，通常伴有火焰、发光和（或）发烟的现象。

本质：一种氧化还原反应，但其放热、发光、发烟、伴有火焰等基本特征表明它不同于一般
的氧化还原反应。

也有人认为游离基的连锁反应是燃烧反应的实质，光和热是燃烧过程中的物理现象。

爆炸：与燃烧没有本质差别，是燃烧的常见表现形式。

燃烧的必要条件
1、可燃物（还原剂）：凡能与氧或其它氧化剂起燃烧反应的物质。

2、助燃物（氧化剂）：凡与可燃物结合能导致和支持燃烧的物质。

3、点火源：凡能引起物质燃烧的点燃能源，统称为点火源。

燃烧的充分条件 1.一定的可燃物浓度2.一定的助燃物浓度3.一定的引燃能量 相互作用 燃烧持续的要素 1.外加热（着火源）或者反应释放足够能量维持燃烧 2.可燃物质3.氧或
助燃剂4.合理配比 5.混合作用
火灾：在时间和（或）空间上失去控制的燃烧所造成的灾害。

火灾预防：1、控制可燃物2、隔绝空气3、消除点火源 火灾扑救：1、隔离法2、窒息法3、冷却法4、抑制法
反应速率：单位时间内在单位体积中反应物消耗或生成物产生的摩尔数。

()
s
m mol dt
dc dt V
dn
⋅=
⋅=
3/ω
fF eE bB aA +→+
ωωωωω==
=
=
f
e
b
a
F
E
B
A
系统反应速率(ω)代表反应系统的化学反应速率，其数值是唯一的。

质量作用定律：等温条件下，任何瞬间反应速度与该瞬间各反应物的浓度的某次幂成正比。

在基元反应中，各反应物浓度的幂次等于该反应物的化学计量系数。

fF eE bB aA +→+反应速度方程为：b
B a A
C KC V =
K 为反应速度常数，其值等于反应物为单位浓度时的反应速率。

(a+b) 称为反应级数。

注意：质量作用定律只适于基元反应，对于非基元反应，只有分解为若干个基元反应时，才能逐个运用质量作用定律。

1. 反应温度对化学反应速度影响很大，通常是反应速度随着温度的升高而加快。

2. 范德霍夫近似规则：对于一般反应，如果初始浓度相等，温度每升高10℃，反应速度大约加快2~4倍。

3.lnk 或lgk 对1/T 作图，可得到一条直线，根据其斜率可以求出E ，由其截距可求K0 燃烧反应速度方程: dt dc
A
A -=ωdt dc B
B -=ωdt
dc E
E =ωdt
dc F F =ω
有用结论：1. 燃烧物和氧气浓度越低，燃烧速度越慢；2. 火灾现场温度越低，燃烧速度越慢；3.可燃物活化能越小，燃烧速度越快。

根据质量作用定律和阿累尼乌斯定律，分析火场温度、燃烧物浓度和反应活化能如何影响燃烧反应的速度？
燃烧时空气需要量计算:一、固体和液体可燃物的理论空气需要量,以质量计算，通常以kg 为单位.二、气体可燃物的理论燃烧空气需要量，以体积计算，通常以m3为单位。

空气量 氧气量
固体和液体可燃物的理论空气需要量：组成C%+H%+O%+N%+S%+A%+W%=100%1kg 固体、液体可燃物完全燃烧需氧质量
3
8
1 32
12 22CO O C =+ 8 121
4122O H O H =+ 1
132 32S 2
2O O S =+
)
/(10)83
8
(2
,02kg kg O S H C G O -⨯-++=
1kg 固体、液体可燃物完全燃烧需要的氧气体积
1kg 固体、液体可燃物完全燃烧需要的空气质量
)/(10)31.431.448.3449.11(10)83
8
(232.01232.022
,0,02
kg kg O S H C O S H C G G O air --⨯-++=⨯-++=
=
1kg 固体、液体可燃物完全燃烧需要的空气体积
)/(10)838
(21.07.021
.032,0,02kg m O S H C V V O air -⨯-++⨯=
=
例1－1：试求4Kg 木材燃烧所需要的理论空气量。

木材组成：C ～43％、H ～7％、O ～41%、
W ～ 6％、A ～ 1％。

)(30.17410)4133.3767.264389.8(32,0m V air =⨯⨯⨯-⨯+⨯=-
理论的含义（1）标况下理想气体 （2）完全燃烧（3）化学计量比 气体可燃物理论燃烧的空气需要量： 组成∑=+++++
++%
100%%%%%%%%222222O H N O CO H
C S H H CO m
n
1m3气体可燃物完全燃烧需要的氧气体积
2221
CO O CO =+ O H O H 22221=+ 2222
23SO O H O S H +=+
O H m
nCO O m n H C m n 2222
)4(+=+
+)
/(104232121332
222,02m m O H C m n S H H CO V m n O -⨯⎥⎦
⎤⎢⎣⎡-⎪⎭⎫ ⎝⎛
++++=∑
1m3气体可燃物完全燃烧需要的空气体积
)
/(10423
212
176.421
.0332
222,0,02
m m O H C m n S H H CO V V m n O air -⨯⎥⎦
⎤⎢⎣⎡-⎪⎭⎫ ⎝
⎛
++
++⨯==
∑)
/(10)33.333.367.2689.8( 32,0kg m O S H C V air -⨯-++=Θ
理论的含义 (1)完全燃烧（2） 化学计量比
例题1－2：试求5m3焦炉煤气燃烧所需要的理论空气量。

煤气组成：CO ～6.8%、H2～ 57％、CH4～22.5%、C2H4～3.7％、CO2~2.3%、N2～4.7％、H2O ～3％
∑
=⨯++⨯+=+1.567.3)44
2(5.22)441()4m n H C m n （
)
(94.20510)1.565721
8.621(76.432,0m V air
=⨯⨯+⨯+⨯⨯=-
实际空气需要量
1、空气消耗系数：完全燃烧时，实际空气量与理论空气量的比值。

表达式：air
air
V V ,0,⋅=αα 对气体可燃物：α＝1.02～1.2，对液体可燃物：α＝1.1～1.3
对固体可燃物：α＝1.3～1.7
2、超量空气：完全燃烧所耗实际空气量与理论空气量之差。

表达式：air
air
V V ,0,-α
非标准状况下的计算：液体固体：适用。

气体：根据题意，注意原始状态和最终状态
燃烧产物：燃烧而形成的气体、液体和固体物质。

完全燃烧产物：不能再继续燃烧的产物。

不完全燃烧产物：能继续燃烧的产物。

烟：由燃烧或热解作用所产生的悬浮于大气中可见的固体和（或）液体微粒。

烟 碳粒子生成的影响因素：a.氧气供给情况:b. 可燃物分子中碳氢比值，c.可燃物分子结构 燃烧产物的危害性 1、燃烧产物的毒害性 a 缺氧窒息作用 b 毒性、刺激性及腐蚀作用 c 高温气体的热损伤作用2、烟气的减光性3、烟气的爆炸性4、烟气的恐怖性 毒性机理：由于它能从血液的氧血红素里取代氧与血红素结合生产羰基化合物，使血液失去输氧功能。

燃烧产物的计算
（一）完全燃烧产物量的计算. 1、固体和液体可燃物理论燃烧产物量 成分％％＝％＋％＋％＋％＋％＋％＋100W A O S N H C
)/(100124.223,02kg m C V CO ⨯=
)/(100324.223,02kg m S V SO ⨯=
)/)(100184.2210024.22(3,02kg m W H V O H ⨯+⨯=
)
/(79.0100
284.223,0,02kg m V N
V air N +⨯=
总产物量:
)/(100
791004.22)281823212(3,0,00,0,0,02
222kg m V N W H S C V V V V V air N O H SO CO P ⨯+⨯++++=+++=，
)
/(10)63.224.18.033.326.3289.8(32,0kg m O W N S H C V P -⨯-++++=
气体可燃物理论燃烧产物量 成分∑=+++++++%
100%%%%%%%%222222O H N O CO S H H
C H CO m
n
各燃烧产物量
)
/(10)(3322,02m m H nC CO CO V m n CO -⨯++=∑
)
/(103322,02m m S H V SO -⨯=
)/(10)2(332222,02m m H C m
S H O H H V m n O H -⨯+++=∑
)
/(79.01033,022,02m m V N V air N ⨯+⨯=-
总产物量
)
/(79.010)2(233,0222222,0,0,0,02
222m m V H C m n N O H S H H CO CO V V V V V air m n N O H SO CO P +⨯⎥
⎦
⎤⎢⎣⎡+++++++=+++=-∑
)
/(10423212176.4 332222,0m m O H C m n S H H CO V m n air -⨯⎥⎦⎤⎢⎣⎡-⎪⎭⎫ ⎝⎛
++++⨯=∑Θ
)
/(10]
76.3 64.788.288.2)44.176.4([332222222,0m m O N O H CO S H H CO H C m n V m n P -⨯-+++++++=∑
实际产物量
（1）固体和液体可燃物实际产物量
)
/()1(3,0,0,kg m V V V air P P ⨯-+=αα
)
/(10)33.333.367.2689.8( 32,0kg m O S H C V air -⨯-++=Θ
)/(100
79100284.223,0,2kg m V N V air N ⨯⨯+⨯=
αα )/(21.0)1(3
,0,2kg m V V air O ⨯⨯-=αα （2）气体可燃物实际产物量 （3）
)
/()1(33,0,0,m m V V V air P P ⨯-+=αα
)
/(10423212176.4 332222,0m m O H C m n S H H CO V m n air -⨯⎥⎦
⎤⎢⎣⎡-⎪⎭⎫ ⎝⎛
++++⨯=∑Θ
)/(79.010033,02
,2m m V N V air N a ⨯⨯+=
α
)
/(21.0)1(33,0,2m m V V air O ⨯⨯-=αα
燃烧产物的百分组成计算
100,,022⨯=
P
CO CO V V Y α
100,,022⨯=
P
N N V V Y α
100,,022⨯=
P
SO SO V V Y α
100
,,022⨯=
P
O O V V Y α
燃烧产物的密度计算
1、固体、液体可燃物燃烧产物密度（1）通过燃烧产物中各组分百分组成计算
)
/(100
4.22322818644432
22222
2222m kg Y Y Y Y Y V m m m m m V m O N O H SO CO O N O H SO CO ⨯++++=
++++=
=产
产产ρ
（2）通过反应物的质量计算
)
/(293.1%)1(3,,0m kg V V A V m P
air
ααρ⋅+-=
=
产
反
2、气体可燃物燃烧产物密度（1）通过燃烧产物中各组分百分组成计算
)
/(1004.22322818644432
222222222
m kg Y Y Y Y Y V m m m m m V m
O N O H SO CO O N O H SO CO ⨯++++=
++++==产产产ρ
（3）通过反应物的质量计算
例1-3 ：试求4kg 木材燃烧的产物量、产物的百分组成及产物的密度。

已知空气消耗系数α为1.5，木材的组成见例1－1。

木材组成：C ～43％、H ～7％、O ～41、W ～6％、A ～1％ N~2%。

燃烧热：可燃物和助燃物作用生成稳定产物时的化学反应热。

标准燃烧热：在101325Pa 和指定温度（一般为25℃，即298K ）下，1mol 某物质被完全氧化时的恒压反应热，称为该物质的标准燃烧热。

单位 kJ.mol -1 ，符号
,m
c H ∆
热容：在没有相变化和化学变化的条件下，一定量物质，温度每升高1oC 所需要的热量，常用单位kJ/kmol ·K 或KJ/m3·K dT V dQ
dT
n dQ C ⋅⋅=或
热容与热量的关系：dT
C n Q C T T P P p ⎰⋅⋅2
1
K
kJ/kmol ＝单位：
dT
C V Q C T T P P P ⎰⋅⋅2
1
K
kJ/m 3＝单位：
平均热容：
)(122
1
T T dT
C C T T P P -⎰
＝
平均热容与热量的关系：
）－（＝单位：1
2K
kJ/kmol T T C n Q C P P P ⋅⋅ ）－（＝单位：1
23K kJ/m T T C V Q C P P P ⋅⋅
盖斯定律：在整个化学反应过程中保持恒压或恒容且系统没有做任何非体积功时，化学反应热只决于反应的开始和最终状态，与反应过程的具体途径无关。

根据盖斯定律，任一反应的恒压反应热等于产物生成热之和减去反应物生成热之和。

（1）某种物质的反应热可如下计算：∑∑∆∆=∆=反应物产物
－（))
(0..0
..i m f i i m f i
P H V H
V H Q
Vi 表示i 组分反应式中的系数
气态混合物的燃烧热，可用下式粗略计算∑∆⋅=
∆i
m c i
m c H
V H .., Vi 表示i 组分的体积百分
比，后部分为i 组分的燃烧热
燃烧热的计算
复杂结构的可燃物（如石油、煤炭）的热值
热值：单位质量或单位体积的可燃物完全燃烧所放出的热量，用Q 表示。

热值是燃烧热的另一种表现形式，分为质量热值和体积热值。

对固体、液体可燃物)/(1000kg KJ M H Q C
m ∆⋅=
对气体可燃物：
)/(4
.2210003m KJ H Q C
V ∆⋅=
高热值：可燃物中的水和氢燃烧生成的水以液态存在时的热值，用QH 表示。

低热值：可燃物中的水和氢燃烧生成的水以气态存在时的热值，用QL 表示。

复杂结构的可燃物（如石油、煤炭）的热值 门捷列夫经验公式：
[])/()(263008118.4kg kJ S O H C Q H -⨯-⨯+⨯⨯＝ )/(18.4)9(6kg KJ W H Q Q H L ⨯+⨯-=
C 、H 、S 、W 分别为碳、氢、硫和水的重量，O 为氧和氮的总重量百分含量。

燃烧温度的计算 理论依据：能量守恒
第二章 燃烧的物理基础
热传导/导热 定义：相互接触而温度不同的物体或物体中温度不同的各个部分之间，当不存在宏观的相对位移时，由微观粒子的热运动引起的能量从高温部分传向低温部分的现象。

傅里叶定律：在不均匀温度场中，由于导热形成的某点的热流密度正比于该时刻同一地点的温度梯度，方向相反。

)
(W/m 2dx
dT
K
q q x con d
-=''='
'&&
x
q &'' 热通量，又称为热流密度；
在单位时间，经单位面积传递的热量。

不同物质导热系数K 不同，同种物质的导热系数随材
料的结构、密度、温度、湿度等因素而变化
温度场 ：某一时刻，某一空间一切点温度的总计。

均匀温度场：不随地点变化的温度场。

稳定温度场：不随时间变化的温度场。

热对流：定义：流体中温度不同的各个部分之间有相对的宏观运动，把热量从一处带到另一处的现象。

对流换热：工程上，常把具有相对位移的流体与所接触的固体壁面之间的热传递过程。

牛顿冷却定律
)
(W/m 2T
h q conv ∆=''&
conv
q &''单位时间内，单位壁面积上的对流换热量
流动状态由当地雷诺数Re x 大小决定。

μ
x
ρu x
∞=
Re
为动力黏度系数μ
时，流动为紊流状态；
当时，流动为过渡状态。

当时，流动为层流状态；当6655103Re 103Re 102 102Re ⨯>⨯<<⨯⨯<x x x μρD
u ∞=Re 管内流动 时，流动为紊流状态；
当时，流动为过渡状态。

当时，流动为层流状态；当44
10Re 10Re 2300 2300Re ><<<x x x
热辐射 定义：物体转化本身的热能向外发射辐射能的现象。

凡温度高于0K 物体都有向外发射辐射粒子的能力；
辐射力：单位时间，物体单位表面积向周围半球空间发射的所有波长范围内的总辐射能。

用E 表示，单位W/m2
辐射力受物质种类和温度的影响。

在相同温度下，所有物体中辐射力最大的物体称为黑体。

斯蒂芬－玻尔兹曼定律)
(W/m 24
b rad σT
E q
==''& Eb ： 黑体辐射力
角系数：表示离开表面的辐射能中直接落到另一表面上的百分数。

显光火焰：扩散火焰，发烟量较大，特征是黄光；
稳态导热： 物体内的温度分布不随时间而变化的导热过程。

非稳态导热：物体内的温度分布随时间而变化的导热过程。

导热微分方程理论基础：能量守恒定律 + 傅里叶定律 导热微分方程
t T c ρQ z T y T x T K 2
22222∂∂='''+⎪⎪⎭
⎫ ⎝
⎛∂∂+∂∂+∂∂&， t T α1K Q z T y T x T 222222∂∂='''+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+∂∂+∂∂&，
c ρK =α，α热扩散率/导温系数，m2/s 。

无限大平板 无限长圆柱体
012
2='''++K
Q
dx dT x dx T d &
球体
022
2='''++K Q
dx dT x dx T d &
三种典型一维情况的稳态导热微分方程通式
02
2='''++K Q
dx dT x dx T d &β
β＝0，对无限长平板；β＝1，对无限长圆柱体；β＝2，对球体；β＝3.28，对正方体。

费克扩散定律：在单位时间内、单位面积上流体A 扩散造成的物质流与A 在流体B 中的浓度梯度成正比。

扩散：物质由高浓度低浓度方向转移的现象。

斯蒂芬流定义：在相分界面处，由于扩散作用和物理或化学过程的作用而产生的、垂直于相分界面的一总体物质流。

斯蒂芬流（即水的蒸发流）等于扩散物质流加上混合气总体运动时所携带的水汽物质流。

斯蒂芬流必要条件：1.在相分界面处既有扩散现象存在;2.又有物理或化学过程存在; 燃烧引起的浮力运动
1. 热烟气首先将充满房间的顶部；
2.周围的冷空气流向燃烧区进行补充；
3.流入的空气被加热使体积膨胀，比重减少而上升。

烟囱效应：在垂直的围护物中，由于气体对流，促使烟尘和热气流向上流动的效应。

影响因素：)gH ρ-ρP 12(=∆ 1.管道越高，烟囱效应越显著。

2.管道内外温差越大，管道内外气体密度相差越大，烟囱效应越显著。

第二章 着火与灭火理论分析
着火：可燃体系因某种原因引起自动升温,反应自动加速,最后出现火焰的过程。

着火方式 1.自燃：可燃物在没有外部火花、火焰等火源的作用下，因受热或自身发热并蓄热所产生的自然燃烧。

2. 引燃：可燃物局部受到火花、炽热体等高温热源的强烈加热而着火、燃烧，然后燃烧传播到整个可燃物中。

简言之：火焰的局部引发及其相继的传播。

自 燃：热自燃：可燃物因被预先均匀加热而产生的自燃，整体温度T ↗, 达某一温度着火。

化学自燃：可燃物在常温下因自身的化学反应所产生的热量造成的自燃。

引燃：可燃物局部受到火花、炽热体等高温热源的强烈加热而着火、燃烧，然后燃烧传播到整个可燃物中。

简言之：火焰的局部引发及其相继的传播。

自然和引燃的区别：整体/局部加热
（1）系统达到着火条件并不意味着已经着火，而只是系统已具备了着火的条件。

（2）着火这一现象是就系统的初态而言的，它的临界性质不能错误地解释为化学反应速度随温度的变化有突跃的性质。

（3）着火条件不是一个简单的初温条件，而是化学动力学参数和流体力学参数的综合体现。

对一定种类可燃预混气而言，其着火条件可由下列函数关系表示：f（T0, h, P, d, ｕ∞）=0谢苗诺夫Semenov自燃理论：
热自然理论的基本出发点：体系能否着火取决于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，系统就会出现热量积累，温度升高，反应加速，出现自燃。

反之不能自燃。

放热速率qg=f(T,P) 散热速率ql=f(T0,H)
a点是稳定点，是化学反应速度很小的缓慢氧化态。

b点是不稳定点，b点是达不到的。

着火的临界条件：放、散热曲线相切于C点
Tc近似取作自燃点,T02为临界环境温度，即Ta,cr
相交:不能自燃；相切：发生自燃的临界条件；相离：放热>散热，热量积累温度升高，一定能自燃。

自燃重要的准则：壁温T02是个临界值，超过这个温度，反应就会不断加速直至着火，该温度称为临界环境温度，用Ta,cr表示。

斜率h02是个临界值，超过这个对流换热系数，反应就会不断加速直至着火，该斜率称为临界对流换热系数，用ha,cr表示。

反应压力P02是个临界值，体系超过这个压力，反应就会不断加速直至着火，该压力称为临界反应压力，用Pa,cr表示
放热速率的影响因素:
1、发热量:放热量越大，越容易自燃；放热量越小，越不容易自燃。

2、温度:温度升高，化学反应速度提高，放热量增大，易发生自燃。

3、催化物质:催化物降低反应活化能，加快反应速度。

4、比表面积：在散热条件相同的情况下，比表面积越大，越容易自燃。

5、新旧程度：不同的物质有不同的影响
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。

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：通风不良角落处的浸油纱团或棉布；
3、堆积方式：大量堆积的粉末或叠加的薄片物体，其中心部位近似绝热状态。

如：桐油布雨伞、雨衣。

表面积/体积比，此比值越大，散热能力越强，自燃点越高。

热自燃理论中的着火感应期
直观定义：可燃体系由开始发生化学反应到着火燃烧的一段时间。

热着火理论中的定义：可燃体系在已满足热着火条件的情况下，由初始状态到温度开始骤然上升瞬间所需要的时间。

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。

谢苗诺夫自燃理论
结论
（1）浓度极限：在压力或温度保持不变条件下，可燃物存在着火浓度下限和上限，如果体系中可燃物的浓度太大或太小，不管温度或压力多高，体系都不会着火。

（2）温度极限：在压力或浓度保持不变的条件下，体系温度低于某一临界值，体系不会着火；温度再低于一更小的临界值，不论压力或浓度多大，体系都不会着火。

（3）压力极限：在温度或浓度保持不变的条件下，体系压力低于某一临界值，体系不会着火；压力再低于一更小的临界值，不论温度或浓度多大，体系都不会着火
弗兰克-卡门涅茨基自燃理论
简化假设（1）反应速率由阿氏方程描述（2）着火前，反应物浓度不变（3）边界温度与环境温度相等（4）热力学参数不随温度变化
谢氏理论：自热体系能否着火取决于其放热因素和散热因素的相互关系
F－K 理论：自热体系能否着火，取决于体系能否得到稳态的温度分布
δ大于δcr无解着火
遇水自燃反应的共同特点：（1）放出可燃气体；（2）释放大量热量。

活泼金属、金属氢化物、硼烷、金属磷化物、金属碳化物、金属粉末、保险粉。

消防安全要求：（1）储运中防止包装破损，防止吸水、吸潮（2）防止与酸接触（3）着火后，严禁用水扑救，特别是金属粉末，易引发粉尘爆炸。

在空气中能自燃的物质：黄磷、烷基铝、硝化纤维素、
煤、植物、涂油物的自燃：（1）在一定条件下，它们都与氧发生缓慢氧化反应，同时放（2）自燃是一个缓慢过程（3）在储存过程中散热条件不好。

煤自燃原因（1）吸附作用（2）黄铁矿的氧化作用（3）泥煤中微生物作用（4）通风不好，热量蓄积
植物自燃：1、原因：（1）在一定湿度条件下，微生物繁殖产生热量，温度升高（2）升温进一步促进植物中的纤维素发生缓慢氧化，达到自燃。

条件：（1）有一定湿度；（2）堆积在一起，集热不散。

3、预防措施：控制水分，定期测温，注意通风，严防雨水。

链锁反应着火理论
链锁反应：由一个单独分子变化而引起一连串分子变化的化学反应。

自由基：在链锁反应体系中存在的一种活性中间物，是链锁反应的载体。

链引发：借助于光照、加热等方法使反应物分子断裂产生自由基的过程。

链传递：自由基作用于反应物分子时，产生新的自由基和产物，使反应一个传一个不断进行下去。

链终止：自由基销毁使链锁反应不再进行的过程。

气相销毁、固相销毁
气相销毁：自由基与自由基、惰性分子等作用时形成稳定分子的过程。

固相销毁：自由基碰到固体壁面将能量传递给壁面的过程。

链锁反应分类：直链反应：在链传递过程中，自由基的数目保持不变的链锁反应支链反应在链传递过程中，一个自由基在生成产物的同时，产生两个或两个以上自由基的链锁反应。

链锁反应理论的基本出发点：链锁反应体系着火与否取决于该体系自由基的生成速度和销毁速度之间的关系。

φ=0是临界条件
此时对应的温度为自燃温度，在此温度以上，只要链引发发生，系统就会自发着火。

氢—氧化学计量混合物的爆炸三个极限的原因：（1）下限的存在原因：体系压力太低，使自由基固相销毁占主导作用的结果；
（2）上限的存在原因：体系压力较高，使自由基气相销毁占主导作用的结果；
（3）第三极限的存在原因：出现新链锁反应，使自由基增长速度增大。

强迫着火：强迫着火的特征 1.强迫着火包括可燃物局部形成初始火焰中心，以及火焰向未燃区域传播两个阶段。

2. 强迫着火的点火源温度要远高于自燃温度。

3. 点燃过程比自燃复杂很多。

电火花引燃可燃混气的机理和条件
1、最小引燃能：能在给定的可燃混气中引起着火的最小火花能量。

即引燃可燃混气所需要的最小电极放电能量。

2、电极熄火距离：无论多大的火花能量都不能使混气引燃，这个不能引燃混气的电极间的最大距离称为电极熄火距离。

3、最小引燃能与电极间距的关系(Emin)min = Kdq2
影响电火花引燃的主要因素
(1)热容越大，Emin越大，混气不易燃烧。

(2)导热系数k越大，Emin越大，混气不易引燃。

(3)燃烧热ΔHc大，Emin小，混气易引燃。

(4)混气压力P大，密度ρ∞大，Emin小，混气易引燃。

(5)混气初温T∞高，Emin小，混气易引燃。

(6)混气活化能E大，Emin越大，混气不易引燃。

灭火分析
热理论中的灭火措施（1）降低系统的氧气或可燃气的浓度；（2）降低系统的环境温度；（3）改善系统的散热条件，使系统的热量更容易散发出去；（4）重要结论：对灭火来讲，降低氧气或可燃气的浓度的作用大于降低环境温度；相反对防止着火来讲，降低环境温度的作用大于降低氧气或可燃气浓度的作用。

链锁反应理论的灭火分析1、链锁反应理论中灭火的关键：要使已着火的系统灭火，关键在于使系统中自由基的增长速度小于其销毁速度。

2、链锁反应理论中的灭火措施：（1）降低环境温度，以减慢自由基的增长速度；（2）增加自由基在固相器壁的销毁速度；（3）增加自由基在气相中的销毁速度。

综合热理论和链锁反应理论灭火基本措施如下：（1）降低着火系统温度；（2）断绝可燃物；
（4）稀释空气中的氧气浓度；（4）抑制着火区内的链锁反应。

A类火灾指普通可燃物如木材、布、纸、橡胶及各种塑料燃烧而形成的火灾；
B类火灾系液体，如原油、汽油、煤油、酒精等燃烧引起的火灾；
C类火灾是可燃气体如氢气，甲烷，乙炔燃烧引起的火灾；
D类火灾是可燃金属如镁、铝、钛、锆、钠和钾等燃烧引起的火灾。

第四章可燃气体的燃烧
爆轰区特点：
（1）燃烧后气体的压力增大（2）燃烧后气体的密度增大（3）燃烧波以超音速传播
层流预混气中正常火焰传播速度
火焰前沿：定义：火焰在预混气中传播时，区分已燃区和未燃区的一层薄薄的化学反应发光
区。

火焰前沿特点:1、火焰前沿可分为：预热区和化学反应区；2、火焰前沿存在强烈的导热和物质扩散。

火焰传播速度：是火焰沿火焰面垂直方面的运动速度，用Sl 表示。

爆炸极限定义：可燃气体、蒸气或粉尘与空气组成的混合物遇火源能发生爆炸的浓度极限(体积百分数)。

爆炸极限的影响因素:（一）火源能量的影响,火源能量越大,爆炸极限越宽,危险性越大（二）初始压力的影响,初始压力越大,爆炸极限越宽,危险性越大（三）初温的影响,初始温度越高,爆炸极限越宽,危险性越大（四）惰性气体的影响,惰气含量越高,爆炸极限越窄,危险性越小分解爆炸（一）分解爆炸条件1、一定是放热反应2、存在火源或热源3、系统初始压力大于分解爆炸临界压力。

由于分解爆炸不需要氧气，爆炸上限100%，压力越大越容易分解爆炸。

爆轰的发生：
激波：弱压缩波在传播过程中叠加形成的、使介质状态参数突跃变化的强压缩波。

爆轰的产生过程：1、形成“燃气活塞”；2、产生系列压缩波；3、形成激波；4、正常火焰传播与激波合二为一，产生爆轰。

爆轰形成条件：（一）初始正常火焰传播能形成压缩扰动；（二）管道足够长或容器空间足够大；三）可燃气浓度处于爆轰极限浓度范围内；（四）管道直径大于爆轰临界直径。

爆轰临界直径：管道中的可燃混气能形成爆轰的管道的最小直径。

爆轰前期距离：管道中的可燃混气从开始燃烧到发生爆轰之间的距离。

爆轰波破坏特点：（一）爆轰波波速快，可能使常用的防爆泄压装置失效；（二）爆轰波波压大，碰到器壁时会产生反射增压现象；（三）爆轰波对生物具有杀伤作用；（四）爆轰波体现为动压冲击作用。

预防和控制可燃气体爆炸的基本原则：一、严格控制火源二、防止形成爆炸性混合气体三、切断爆炸传播途径（抑爆技术）四、防爆泄压（卸压技术）
爆炸界限图（考画图）
湍流燃烧：空气和可燃气的流动呈湍流状态的燃烧。

湍流燃烧特点：比层流火焰短、火焰增厚发光区模糊、有明显噪声
湍流燃烧特点成因：1、湍流使火焰弯曲，增大了燃烧面积；2、湍流加剧了热和自由基的传递速度，使单位面积上的燃烧速度加快；3、湍流使已燃气、未燃气混合时间缩短。

层流扩散火焰高度：与容积容量成正比，即与可燃气的流速和喷嘴横截面积成正比。

湍流扩散火焰的高度：只与喷嘴横截面积成正比，而与流速无关。

蒸气压：在一定条件下，液体和其蒸气处于平衡状态时，蒸气所具有的压力，称为饱和蒸气压（蒸气压）。

2、蒸气压主要由液体的性质（液体分子间的作用力）和温度决定。

3、分子间力：范德华力、氢键
拉乌尔定律：在某一温度下，稀溶液的蒸气压等于纯溶剂的蒸气压乘以溶剂的摩尔分数。

蒸发热：在一定的温度和压力下，单位质量液体完全蒸发所吸收的热量。

摩尔蒸发热：在一定的温度和压力下，1摩尔液体完全蒸发所吸收的热量。