第五讲 燃烧的着火理论-zqb.ppt

第五讲 燃料的着火理论 着火过程 着火过程 着火和熄火均受化学动力学控制。凡有利于提高化学反应速度的，着火成功率就高；反之熄火快。 着火与混合气的压力、温度、浓度、壁面的散热率、（点火能量）气流运动有关。 着火和燃烧过程的安全及火灾预防控制密切相关，如：农业生产粮食、煤炭工业的煤热自燃；某些时候，我们又需要及时、安全点燃，如火箭推进系统强迫点火，火炬系统的点火。 本讲内容 着火机理和着火方式 热自燃理论（ Semenov自燃理论 ） 热力着火的自燃范围和感应周期 可燃气体混合物的点燃理论 强迫着火的基本概念 燃点（℃） 松节油 53 硫 207 樟脑 70 灯油 86 松木 250 是有一外加的热源向局部地区的可燃混合物输送热量，使之提高温度和增加活化分子的数量，迫使局部地区的可燃混合物完成着火过程而达到燃烧阶段，然后以一定的速度向其它地区扩展，导致全部可燃混合物的燃烧，例如靠电火花或炽热物体来加热局部区域的可燃混合物。 即时、快捷着火是关键 强迫着火, 安全生产可能遇见的点火源 自热自燃：内部蓄热，超过自燃点，是瞬间整体着火。 强迫着火：是外部点燃，局部点着火，然后扩散传播整体着火。 热着火是在利用外部能源条件或自加热方式下，使反应混合物（可燃物+氧化剂）达到一定温度，且混合体系反应产生的热量大于环境的散热，从而使反应混合物的温度进一步升高，这样无限循环，最终导致全面燃烧反应。 对于一个放热反应，如果严格绝热条件下，只要反应物足够，则都能发展为着火。 若没有严格绝热条件，若反应放出的热大于散发的热量，也会发展为着火。 若反应为链锁反应，且自由基生成速率大于自由基消耗速率（即分支链反应，是自加速反应），则反应在定温条件下也会导致着火（或爆炸）。 主要依靠链锁分支而不断积累活化分子，最终达到剧烈的反应速度的释放热量而爆燃称为链锁爆燃。 在可燃混合物的着火过程中，主要依靠热量的不断积累而自行升温，最终达到剧烈的反应速度的爆燃称为热力爆燃。 如果可燃混合物的着火过程，主要依靠链锁分支而不断积累活化分子，最终达到剧烈的反应速度的释放热量而爆燃称为链锁爆燃。 热自燃理论--热力爆燃理论 Semonov(谢苗诺夫)的可燃气体混合物的热力爆燃理论; 热力爆燃的感应期; 弗朗克--卡门涅茨基失稳分析法; 热力爆燃理论的必威体育精装版发展 1 数学模型 2 n级反应的临界着火条件 热自燃理论--热力爆燃理论 从前面分析，可看出，自燃着火有两个条件: (1) 可燃混合物应有一定的能量储存过程。 (2) 在可燃混合物的温度不断提高，以及活化分子的数量不断积累后，其反应从不显著的反应速度自动地转变到剧烈的反应速度。 热自燃理论-- Semonov热力爆燃理论 19世纪末和20世纪初，人们逐渐认识到热力自燃的成因是由于热的不平衡产生的； 苏联科学家Semonov通过对热图的分析，联系切点的数学表达式，推导了热力自燃界限的定量判据，首次从理论上提出了定量的热自燃判别准则。 尽管Semonov热力自燃理论最初是说明是针对可燃气体混合物体系的热力自燃过程的，但Semonov热力自燃理论不仅适用于可燃气体混合物体系，也适用于某些凝聚相物质，包括爆炸性的（炸药、火药）和非爆炸性的液体和固体系统。（p 88) 热自燃理论-- Semonov热力爆燃理论 有一体积为V(m3)的容器，其中充满有化学均匀可燃气体混合物，其浓度为C(kg/m3)，容器的壁温为T0(K)，容器内的可燃气体混合物正以速度w(kg/m3s)在进行反应，化学反应后所放出的热量，一部份加热了气体混合物，使反应系统的温度提高，另一部份则通过容器壁而传给周围环境。 基本假设 1.容器V内各处的混合物浓度及温度都相同。 2.在反应过程中，容器V内各处的反应速度都相同。 3.容器的壁温T0及外界环境的温度，在反应过程中保持不变，而决定传热强度的温度差就是壁温和混合物之间的温压。 4.在着火温度附近，由于反应所引起的可燃气体混合物浓度的改变是略而不计的。 数学模型 反应放热：Q1=wqV 对一级反应： 环境散热： 热量守恒： 散热线Q2与放热曲线Q1相切的数学条件 (1) c点散热与放热相等，即: Q1=Q2 (2) 在二曲线相切点c处的斜率应相等，即 散热线Q2与放热曲线Q1相切的数学条件 即： 两式相除： 解一元二次方程： 散热线Q2与放热曲线Q1相切的数学条件 由于RT0/E数值较小，利用级数展开，取前三项，得： 则热力自燃