我国火灾特征:突发性强,发案率高,损失严重,灾害状况复杂,容易形成连锁灾害,人为致灾因素多
燃烧:可燃物与氧化剂(二者通常条件下独立存在)之间剧烈的化学反应,二者缺一都会导致反应无法进行,某种物质发生燃烧必定会生成一些特定的产物
Premixed Gas Flames预混合火焰
Gaseous Diffusion Flames 气体扩散火焰
Liquid Fuel Droplets and Sprays液滴喷射
Fuel Particles and Dust Clouds 燃料颗粒与粉尘云
Flame Spread Along Surfaces沿表
面的火焰扩散
Smoldering Combustion 闷火燃烧
Combustion Synthesis 燃烧合
成
可燃物分类:形态(气态、液态、固态)来源(天然、人造)LNG天然气、LPG液化石油气
可燃物组成(工业分析、元素分析、成分分析),工业分析:水分Moisture(外在水分和内在水分)、灰分Ash(主要由Ca、Al、Si、Fe等元素组成的无机矿物质,即可燃固体加热到规定温度时燃烧后的残留物)、可燃挥发分Volatile(由C, H, O, S, N等元素组成的气态物质,即可燃物加热到一定温度时在隔绝空气条件下分解出来的气态有机物质)、固定碳Fixed corbon(由碳组成的固体),元素分析:基本可燃化学元素(C, H, O, S, N)和不可燃组分(水分Moisture、灰分Ash)
干湿换算:Xs =Xg *(100-H2Os)/100 热效应:反应体系在等温条件下发生某种化学反应,如果除了膨胀功之外不做其他功,则此体系吸收或释放的热量称该反应的热效应
燃烧热:1mol可燃物在等温等压下完全燃烧所释放的热量。Kj/mol
热值单位:KJ/Kg or KJ/m3
High quantity Qw(高位热值:可燃物在常温下完全燃烧后,将产物冷却到初始温度,并使其水蒸气凝结为水放出的能量)
Low quantity Qg(低位热值:可燃物在常温下完全燃烧后,将产物冷却到初始温度,但水分以蒸汽的形式存在放出的能量/可燃物能够利用的热值) Qg=Qw-2594*WH20/1000
热释放速率:这一参数体现火灾中放热强度随时间的变化,是决定火灾温度高低以及烟气产生量的重要参数。
燃烧三个基本条件:可燃物(一定化学能、可与氧化剂发生剧烈化学反应并放出大量热)、氧化剂(具有较强氧化能力、可与可燃物发生燃烧反映)、引燃源(引起氧化剂与可燃物之间发生燃烧的能量)。
可燃物着火分自燃(物质在通常环境条件下自行发生的燃烧现象)和点燃(常温下,高温能源作用于可燃物的某个局部,使该局部受强烈加热而首先着火,随后,发生燃烧反应区域逐渐扩大传播到可燃物的其他部分或整个反应空间)
自燃分化学自燃(可燃物质在常温下依靠自身化学反应而燃烧)和热自燃(物质在某些因素作用下周围温度逐渐升高,当达到一定温度发生燃烧) 链反应包括链引发(反应过程产生活性基团)、链传递(活性基团与反应物发生反应同时产生新的活性基团)、链终止(活性基团失去能量成为稳定分子,结果是反应终止)
链反应分直链(每消耗一个活性基团同时又生成一个活性基团)和支链(一个活性基团在链传递过程中,除了生成最终产物,还将生成两个或两个以上的活性基团/支链反应不断加速)
燃点:将物质在空气中加热时,开始并继续燃烧的最低温度
电火花点火:火灾重要原因 最小点火能:一定温度压力下,电火花的能量大于某一极限值。
极限距离:电极距离小到一定程度,混合气体不能用电火花点燃 Emin=Kd2q ,K(比例常数)=7.12*10-3 J/cm2大多数碳氢化合物 (混合气的比热容cp大,Emin大;混合气的导热系数大,Emin大;混合气的活化能大,Emin大;混合气的压力大,初温高,Emin小;可燃气的燃烧热Qf大,Emin小) 火灾分类:A绿(通常火灾),B红(液体火灾),C蓝(电气火灾),D黄(金属火灾)
灭火:降低系统内可燃物和氧气浓度;降低反应区温度;加大活性基团销毁(增加活性基团在气态中销毁速度;增加活性基团在固体壁面销毁速度;降低反应系统温度)
可燃气体燃烧:预混燃烧(可燃气体和氧化剂先混合再燃烧)和扩散燃烧(可燃气体和氧化剂边混合边燃烧)
着火/爆炸浓度极限:对于常温常压下的某种可燃气体与空气混合气,能够被点燃的可燃气最小/大浓度
Explosion limit of pure material (volume) Llow= 100 / (4.76(N-1)+1) % LUpper= 4*100 / (4.76N+4) %
N: number of oxygen atom needed to burn per mol gas Explosion limit of mixure material (volume) 100 Lm= V1/L1 + V2/L2+…+Vn/Ln
影响爆炸极限因素:初温初压、氧化剂可燃气体浓度、容器体积
射流扩散燃烧:可燃气体从储存容器或输送管道中喷出且当即被点燃
外围纯空气区,空气与燃烧产物混合区(1区),燃烧产物与可燃气混合区(2区),中央纯可燃气区 层流Flame hight:
Lc=K'c V(燃料的体积流量)/D(气体扩散系数)=KcuR2/D Kc-coefficient(修正系数); D-diffusion coeff.
u-velocity of gas(可燃气平均流速); R-radius of pipe(喷口当量半径)
Reynolds number <2000 : lamiar flow
Reynolds number 2000-10000 : transfer flow Reynolds number >10000 : turbolence flow
(湍流)Flame hight:
Lt=R*(0.7(1+n)-0.29]/B(湍流结构系数)
R-radius of pipe; n-ratio of gas to air under condition of
Stoichiometric combustion(可燃气在空气中发生化学当量比燃烧时的燃料—空气比)
液体燃烧包括蒸发和气相燃烧
Upper Flammable Limit (UFL)着火上限在空气中的浓度高于此限亦不着火爆炸 Lower Flammable Limit (LFL)着火下限在空气中的浓度低于此限亦不着火爆炸 可燃液体挥发的蒸汽与空气混合达到一定浓度遇明火发生一闪即逝的燃烧叫闪燃。发生闪燃时的最低温度叫闪点。
提高闪点因素:提高分子量;提高沸点;提高密度;降低蒸气压
液体燃烧形式:蒸发燃烧(可燃液体通过一定管道,利用燃烧放出部分热量加热管道的燃料,使其蒸发再如可燃气体燃烧),液雾燃烧(可燃液体破碎为直径几微米或几百微米小液滴,悬浮边蒸发边燃烧),液面燃烧(池火)和沸溢燃烧(水在重油下)
中国:可燃液体(闪点>45)易燃液体(闪点<45) NFPA(美国消防协会)
液体着火前吸热:燃料液滴加热到它的汽化温度;吸收汽化潜热,发生相变,成为可燃蒸汽,再次可燃气体被加热到着火温度然后燃烧
雾化燃烧:一定量的可燃液体雾化越细,产生小液滴越多,液体总表面积越大蒸发越快(液雾的燃烧强度大于池火)
可燃固体燃烧:预热、干燥、挥发分析出与燃烧、固相燃烧 固体颗粒大小影响其燃烧速率的重要因素
After burnning for t(time),the radius of carbon particle is r2=r20-Kt
r0-initial C particle radius K-burnning constant
Total brun time of C particle is
t0=r20/K
1kg燃料所需要:
8 G?(C?8H?S?O)?10?2(kg/kg)0,O23
G0,o28?23V??22.4?0.7?(C?8H?S?O)?10(m/kg)0,O 2323
G 0,air?0,O2?1(8C?8H?S?O)?10?2G0.2320.2323
?(11.49C?34.48H?4.31S?4.31O)?10?2(kg/kg)
V0,O20.78 0,air?V??(C?8H?S?O)?10?2(m3/kg)0.210.213 VC?26.67H?3.33S?3.33O)?10?2(m3/kg)0,air?(8.89
理论空气量实际空气量转化:
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