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燃烧形式与燃烧过程

2.2.2 燃烧形式 扩散燃烧 当可燃气体(如氢、乙炔、汽油蒸气等)从管口、管道和容器的裂缝等处流向空气时,由于可燃气体分子和空气分子互相扩散、混合,当浓度达到可燃极限范围的部分时,形成火焰使燃烧继续下去的现象。 扩散燃烧的速度取决于扩散速度,一般燃烧较慢。 2.2.2 燃烧形式 混合燃烧 可燃气体与助燃气体在容器内或空间中充分扩散混合,其浓度在爆炸范围内,此时遇火源即会发生燃烧,这种燃烧在混合气所分布的空间中快速进行,称为混合燃烧。 燃烧速度由化学反应控制,速度快,也称动力燃烧。 混合燃烧容易进行完全;扩散燃烧不容易进行完全,有不完全燃烧产物。 2.2.2 燃烧形式 气体泄漏燃烧 直接点燃:喷射火 火熄灭再遇火:装置外爆炸 泄漏后点燃:爆炸或闪火 如系统内形成混合系,则 喷射速度大于燃烧速度:喷射火 喷射速度小于燃烧速度:回火爆炸 2.2.2 燃烧形式 2.2.2 燃烧形式 2.2.2 燃烧形式 蒸发燃烧 可燃液体如酒精、乙醚、苯等,它们的燃烧就是由于液体蒸发产生的蒸气被点燃起火而形成的。蒸气点燃产生了火焰,它放出的热量进一步加热液体表面,从而促使液体持续蒸发,使燃烧继续下去。 2.2.2 燃烧形式 分解燃烧 指在燃烧过程中可燃物首先遇热分解,再由热分解产物和氧反应产生火焰。木材、煤、纸等固体可燃物的燃烧属于此类,油、脂等高沸点液体和蜡、沥青等低熔点的固体烃类的燃烧也属此类。 2.2.2 燃烧形式 表面燃烧 不能挥发、分解或汽化的木炭、焦碳、金属等的燃烧,燃烧过程在固体表面进行,通常产生红热的表面,不产生火焰,叫表面燃烧。 2.2.3 燃烧过程 气体燃烧 气体最容易燃烧,在火源作用下加 热到燃点,就能氧化分解燃烧。 液体燃烧 可燃液体通常加热蒸发,在气相燃 烧。 固体燃烧 加热熔化、蒸发,气相燃烧,如石蜡、硫等。 加热分解放出气体燃烧,如木材、橡胶等。 固体表面燃烧:如木炭、焦碳、金属燃烧,无火焰。 木材燃烧 木材的组成 木材的种类、产地不同,木材的组成也不同。但主要成分是碳(约50%)、氢(约6.4%)和氧(约42.6%)元素,还有少量的氮(0.01~0.2%)和其它元素(0.8~0.9%),但不含有其它原料中常有的硫。 木材燃烧 木材燃烧过程 T<110℃,放出水分,加热到110 ℃,干燥、蒸发出少量树脂 T~130℃,开始分解,开始分解出水汽、CO2 T~150℃,变色 T : 150℃~200℃,分解主要放出水和二氧化碳,不燃烧 T200℃,放出一氧化碳、氢、碳氢化合物,开始燃烧 T300℃,析出气体最多,有形结构开始断裂,燃烧最激烈 分解气体析出完,残留木炭,表面燃烧 木材燃烧 木材燃烧阶段 2.2.3 燃烧过程 例:煤的热解过程 T <105℃:析出吸留气体和水分; T =200~300℃:软化成塑,析出CO、CO2、CO4 ; T =300~550℃:析出焦油、[CH]、CO、CO2 ; T =500~750℃:半焦分解,析出含H较多气体; T =760~1000℃:半焦成焦炭,析出少量 以H 为主的气体。 2.2.3 燃烧过程 2.3 燃烧理论 2.3.1 活化能理论 活化分子 活化能 温度对反应的影响 2.3.1 过氧化物理论 氧分子在热能作用下形成过氧键,这种基团加在被氧化物上形成过氧化物: R-O-O-H 或 R-O-O-R 过氧化物有强氧化性且不稳定,容易继续发生反应或分解。 该理论部分解释了燃烧可以在较低温度下进行的事实。 例:H2+O2→ H2O2 H2O2 +H2→ 2H2O 2.3.1 链锁反应理论 基本概念 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 链锁反应理论是由前苏联科学家谢苗诺夫提出的。他认为物质的燃烧经历以下过程: 可燃物质或助燃物质先吸收能量而离解为自由基。 自由基极其活泼,与其他分子反应,活化能很低。 自由基与其他分子相互作用形成一系列连锁反应,将燃烧热释放出来。 2.3.1 链锁反应理论 链锁反应历程: 链引发:在热、光或引发剂等的作用下,起始分子吸收能量产生自由基的过程。 链发展: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。 2.3.1 链锁反应理论 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。 注: M分子表示用外界加热或光(短波长光)来破坏氯分子团 造成自由基消失的原因有:自由基相互碰撞生成分

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