消防工程学--第2-5章-火灾基础.pptx

火 灾 基 础; 火灾-燃烧现象，火灾过程发生、蔓延和熄灭三个阶段，燃烧学基本理论分析研究。可燃物、氧化剂和点火源是燃烧的三要素。; 燃烧的条件; 可燃物的种类多，根据其存在的形态可分为气体、液体和固体可燃物。 三种类型可燃物着火过程不同。;可燃混合气体着火方式：自燃着火和强迫着火或点燃。－着火过程。 自燃：一定体积可燃混合气体预热－某一温度，可燃物缓慢氧化还原反应，放热，气体温度增加，反应速度加速，生成更多热量，反应速度急剧增大－着火。 强迫着火：可燃混合气体内某部分用点火源点着相邻一层混合气→燃烧波自动传播到混合气其余部分。点火源：火焰、高温体、电火花等。 着火机理：热自燃机理和链式自燃机理。; 热自燃机理 谢苗诺夫热自燃理论：外部热源加热下，反应混合气某温度，可燃混合气化学反应放热容器器壁散热，混合气温↑，混合气反应速率和放热速率↑，→极快反应速率而达到着火。 优点：解释可燃混合气(烃类预混可燃气)热自燃过程的许多现象，如爆炸浓度界限等。;系统的热平衡工况;谢苗诺夫公式;自燃温度和着火临界压力与燃料和空气的组分有关 （图2-3，2-4，P18）; 缺点：不少气体燃烧现象不符合热自燃理论。如氢／氧体系在低压下其可燃界限呈“半岛”形，且有三个爆炸浓度极限，如图2-5所示。 说明并非在所有情况下着火都是由于放热的积累而引起的自动加速反应。; 链式自燃机理 链式自燃机理：混燃气中，自由基反应链分支，使活化中心(自由基)迅速增殖，反应速率急剧升高而导致着火。 反应自动加速不一定靠热量积累，通过自由基链式反应(有分支的链式反应)能积累活化中心，使反应自动加速，直至着火。;化学反应的分类 ;化学反应速率 ;化学反应机理 ;活化分子碰撞理论观点 ;链锁反应理论观点 ;链锁过程;总反应： 链引发： 链传递： 链终止：; 直链反应： 反应中载体数目始终未增加。 上述反应是直链反应。 支链反应： 在等温条件下，基元反应产生的链载体数目比消失的多，链传递过程呈技叉发射状。支链及反应速率是加速的。; 链锁反应解释氢氧反应着火极限（略） 氢／氧反应体系中，存在链的分支，H与其他基团反应可生成三个H，使得H浓度迅速增加，同时也存在自由基的销毁过程。包括气相销毁(自由基在气相中与稳定分子碰撞失去活性)和器壁销毁(自由基与器壁碰撞失去活???)。设第一、第二极限之间的爆炸区内有一点P(见图2-5)，保持系统温度不变而降低系统压力，P点则向下垂直移动。此时因氢氧混合气体压力较低，自由基扩散较快，氢自由基与容器器壁碰撞的机会较多，因此易发生器壁销毁，压力越低销毁速度越快。当压力下降到某一值后，自由基销毁速度可能大于自由基生成速度，于是系统由爆炸转变为不爆炸，爆炸区与非爆炸区之间出现了第一极限。; 如果保持系统温度不变，而升高压力，P点则向上垂直移动。这时因气体压力较高，密度较大，自由基与稳定分子碰撞的机会增多，气相销毁的速度加快。当压力增加到一定值时，自由基销毁速度可能会大于自由基增长速度，于是系统由爆炸转为不能爆炸，爆炸区与非爆炸区之间出现了第二极限。 压力再升高，又会出现新的自由基连锁反应，导致自由基增长速度增加，系统又发生爆炸，这就是爆炸的第三极限; 实际燃烧－无纯粹热自燃或链式自燃→同时存在、相互促进。 可燃混合气自行加热加强热活化和链反应基元反应。低温时链反应使系统加热，加强分子热活化→不能单一自燃理论解释。高温时，热自燃是着火主要原因，低温时支链反应是主要原因。 着火反应两特征： ① 具有一定着火温度Ti。反应系统＝Ti，反应速率急剧增大，气压↑，伴放热、发光等现象。 ② 着火温度前有感应期（着火延迟时间）。着火延迟时间内，反应速率极慢，可燃混气浓度变化小。; 强迫着火 强迫着火或点燃(引燃)：冷反应混合物被炽热高温物体(如电火花、高温固体质点、点火火焰等)在局部迅速加热，并在高温物体附近引发火焰，局部火焰点燃邻近混合气并传播，整个混合气燃烧。 强迫点火和自燃着火：原理一致，化学反应急速加剧。具体进行时不同： 强迫着火仅在混合气局部(点火源)附近进行，自燃在整个可燃混合气中进行。 自燃：全部可燃气在一定环境温度下。强迫着火:全部混合气较冷状态。保证点燃和传播，强迫着火温度(点火温度)比自燃温度高得多。 强迫着火：可燃气形成局部火焰、火焰在混合气体中传播两阶段。;2.2 液体可燃物着火;2.3 固体可燃物的着火过程示意图 ; 可简化为等容绝热过程 温度2000℃ 气压6－8个atm;第3章 火灾蔓延 ; 层流状态火焰因可燃混合气流速不高，无扰动，火焰表面光滑，燃烧状态平稳。 层流火焰：热传导和分子扩散－热量和活化中心供给邻近未燃可燃混合气薄层，使火焰传播。;湍流火焰：可燃混合气流速较高或流通截面