燃烧学复习资料整理---中国矿业大学

燃烧学复习提纲第一章1、燃烧的本质及燃烧的条件（充分条件及必要条件）、燃烧三角形；答：燃烧的本质：所谓燃烧是指可燃物与氧化剂作用发生的放热反应，通常伴有火焰、发光或发烟的现象。燃烧的条件：充分条件：可燃物和助燃物要有一定的数量和浓度，点火源要有一定的温度和足够的能量。必要条件：可燃物、助燃物、点火源。燃烧三角形：可燃物、氧气、点火源。2、理论空气量、理论烟气量、过量空气系数；答：理论空气量：是指单位量的燃料完全燃烧所需要的最少的空气量，通常也称为理论空气需要量。固体：2-20OCHSOV=++-22.4101243232，20O0airVV=0.21，，气体：220O222113V=CO+H+HS+n102224nmmCHO，20O0airVV=0.21，，理论烟气量：固体：20,22.412100coCV20,22.432100SOSV20,0,22.40.7928100NairNVV20,22.422.4181002100NWHV气体：220,210COnmVCOCOnCH220,S2HS10OV220222V102OnmmHHOHSCH，H22020,V100.79airNV，N过量空气系数：实际空气需要量通常大于理论空气需要量。,0,VairairVα——过量空气系数α＝1时，燃料与空气量比称为化学当（计）量比α1时，实际供给的空气量少于理论空气量。燃烧不完全α1时，实际空气量多于理论空气量，才能保证完全燃烧气态可燃物α＝1.02－1.2；液态可燃物α＝1.1－1.3；固态可燃物α＝1.3－1.7。原因：燃料与空气的混合不均匀3、燃烧相关计算（燃烧空气量、烟气量及其组成的计算）。答：见习题合集。第三章1、可燃物的着火方式（自燃、点燃）、着火条件的定义答：自燃：可燃物在无外部火源作用下，因受热或自身发热并蓄热而发生的燃烧的现象。点燃：可燃物局部受到火花、炽热物体等高温热源的强加热作用而着火，然后依靠燃烧波传播到真个可燃烧中。着火条件：如果在一定的初始条件下，系统将不能在整个时间区段保持低温水平的缓慢反应态，而将出现一个剧烈的加速的过度过程，使系统在某个瞬间达到高温反应态，即达到燃烧态，那么这个初始条件就是着火条件。正确理解着火条件：①、达到着火条件只是具备了着火的可能；②、着火条件指的是系统初始应具备的条件；③、着火条件是多种因素的总和。2、谢苗诺夫着火理论的核心思想及临界判据、如何应用谢苗诺夫理论提出的可燃物着灭火的技术措施；答：核心思想：某一反应体系在初始条件下，进行缓慢的氧化还原反应，反应产生的热量，同时向环境散热，当产生的热量大于散热时，体系的温度升高，化学反应速度加快，产生更多的热量，反应体系的温度进一步升高，直至着火燃烧。临界判据：放热大于散热，热量积聚，温度上升，反应速度上升，系统最终着火；放热小于散热，热量散失，温度下降，反应速度下降，系统最终不着火。着灭火措施：着火：降低α；增加P；提高T0;灭火：减小α；降低P；减小T0。3、卡门茨基着火理论及其临界判据、链锁反应理论的核心及其临界判据，氢氧混合物的着火半岛现象。答：卡门茨基着火理论及其临界判据：理论：自热体系能否着火，取决于该体系能否得到稳态温度分布。临界判据：若能得到稳态温度分布，则系统不会着火；若不能得到稳态温度分布，则系统会着火。链锁反应理论的核心及其临界判据：核心：链链锁反应理论认为，反应的自动加速不一定要靠热量的积累，也可以通过链锁反应逐渐积累自由基的方法使得反应自动加速，直至着火；系统中自由基数目能否发生积累是链锁反应的关键，是反应过程中自由基增长因素与消毁因素相互作用的结果。临界判据：①在0fg的情况下，自由基数目不能积累，反应速率不会自动加速，反应速率随着时间的增加只能趋势某一微小的定值，因此，fg系统不会着火；②在0fg的情况下，自由基数目积累，随着时间的增加，反应速率呈指数级加速，系统会发生着火；③在0fg的情况下，反应速率随时间增加呈线性加速，系统处于临界状态。氢氧混合物的着火半岛现象：假设在第一、二极限之间的爆炸区内取一点P①保持系统温度不变而降低压力，P点则向下垂直移动，由于压力较低、自由基扩散速度加快，自由基器壁消毁速度加快，当压力下降到某一数值后，,0fg。----------------------第一极限②保持系统温度不变而升高压力，P点则向上垂直移动，由于压力较高，增大了自由基扩散过程中与气相稳定分子的碰撞，自由基气相消毁速度加快，当压力增加到某一数值后，,0fg。----------------------第二极限③压力再增高，将会引起新的链锁反应：22HOMHOMg高压222HOHHOOHgg导致自由基增长速度增大，于是又能发生爆炸。----------------------第三极限4、三种自燃理论的适用对象、条件及范围，相互的异同点。答：①适用于气体混合物，可以认为体系内部温度均一；对于比渥数Bi较小的堆积固体物质，也可认为物体内部温度大致相等；不适用于比渥数Bi大的固体。②适用于比渥数Bi大的固体（物质内部温度分布的不均匀性）。③反应中存在自由基。5、点燃与自燃的异同，常用的点燃方式的临界判据。答：点燃与自燃的异同：自燃：可燃物在无外部火源作用下，因受热或自身发热并蓄热而发生的燃烧的现象。点燃：可燃物局部受到火花、炽热物体等高温热源的强加热作用而着火，然后依靠燃烧波传播到真个可燃烧中。常用的点燃方式的临界判据：①炽热物点燃：②电火花点燃：存在最小点火能。6、可燃系统灭火过程的S型特点。答：第四章1、气体燃烧状态图及各区域的燃烧特点；答：（P，1/）是初态通过（P，1/）点，将平面分成四个区域。过程的终态只能发生在Ⅰ、Ⅲ区，不可能发生在Ⅱ、Ⅳ区交点A、B、C、D、E、F、G、H等是可能的终态。区域（Ⅰ）是爆震区，而区域（Ⅲ）是缓燃区。区域（Ⅰ），1/P1/,PPP，即经过燃烧后气体压力增加、燃烧后气体密度增加、燃烧以超音速传播（M∞1）。区域（Ⅲ），1/P1/，PP，即经过燃烧后气体压力减小或接近不变、气体密度减小、燃烧以亚音速进行（M∞1）。2、火焰锋面的结构及其特点、层流火焰锋面的简化计算；答：火焰锋面的结构：一层一层的混合气依次着火，薄薄的化学反应区开始由点燃的地方向未燃混合气传播，它使已燃区与未燃区之间形成了明显的分界线，称这层薄薄的化学反应发光区为火焰前沿（锋面）；火焰前沿的厚度是很薄的，只有十分之几毫米甚至百分之几毫米，分析问题中可将其看作——“几何面”（锋面）。火焰锋面的特点：火焰前沿可分为两部分：预热区和化学反应区；火焰前沿存在强烈的导热和物质扩散。3、可燃气体爆炸极限确定的几个方法、混合气体爆炸极限计算；答：方法：①通过1摩尔可燃气在燃烧反应中所需氧原子的摩尔数（N）计算有机可燃气爆炸极限（体积百分数）100%4.7611400%4.764xNxN下上②利用可燃气体在空气中完全燃烧时的化学计量浓度0x计算有机物爆炸极限00=0.554.8xxxx下上注：该式适用于以饱和烃为主的有机可燃气体，但不适用于无机可燃气体。③通过燃烧热计算有机可燃气的爆炸下限x1122xxQxQ…=C④多种可燃气体组成的混合物爆炸极限的计算（莱—夏特尔公式）312123100%iixPPPPNNNN…+P1、P2、P3—混合气中各组分的体积百分数，%N1、N2、N3—混合气中各组分的爆炸极限，%注意：应用莱—夏特尔公式时，组成混合气体的各组分之间不得发生化学反应。⑤含有惰性气体的可燃混气爆炸极限的计算方法如果可燃混气中含有惰性气体，如N2、CO2等，计算其爆炸极限时，仍然利用莱—夏特尔公式但需将每种惰性气体与一种可燃气编为一组，将该组气体看成一种可燃气体成分。该组在混合气体中的体积百分含量为该组中惰性气体和可燃气体体积百分含量之和。而该组气体的爆炸极限可先列出该组惰性气体与可燃气的组合比值，再从图中查出该组气体的爆炸极限，然后代入莱—夏特尔公式进行计算。4、可燃气体爆炸浓度极限三角坐标图的应用；答：①三角坐标表示方法：三角形的每条边作为一种组分的坐标；三个顶点表示一种纯组分；每边上的任一点表示由该边连接的两种组分组成；三角形内任一点表示三元系统的任一组成；Q点的每一组分在系统中的浓度可通过该点作顶点；对边的平行线，与该组分坐标线的交点表示。②三角坐标性质性质1：直线MN上的任一点所表示的混合物中的F组分含量相同。性质2：直线FP上的任一点所表示的混合物中S、I组分的比值（S%/I%）相同。%%IPSSPI推论：在Q点所表示的混合物中加入F组分，则Q点沿PF直线向F点移动。③F-S-I体系爆炸浓度极限图，以可燃气—氧气—氮气体系为例5、爆轰的形成机理、形成过程及条件。答：形成过程和机理：现有一根装有可燃预混合气的长管，管子一端封闭，在封闭端点燃混合气，形成一燃烧波。开始的燃烧波是正常火焰传播，由正常火焰传播产生的已燃气体，由于温度升高，体积会膨胀。体积膨胀的已燃气体就相当于一个活塞—燃气活塞，压缩未燃混合气，产生一系列的压缩波，这些压缩波向未燃混合气传播，各自使波前未燃混合气的ρ、P、T发生一个微小增量，并使未燃混合气获得一个微小的向前的运动速度，因此，后面的压缩波波速比前面的大。当管子足够长时，后面的压缩波就有可能一个赶上一个，最后重叠在一起，形成激波。激波一旦形成，激波后面的压力非常高，使未燃混合气着火，经过一段时间后，正常火焰传播就与激波引起的燃烧合二为一，爆轰发生。激波后的已燃气体又连续向前传递一系列压缩波，并不断提供能量以阻止激波强度的衰减，从而得到一稳定的爆轰波。形成条件：1、初始正常火焰传播能形成压缩扰动2、管子要足够长或自由空间的预混气体积要足够大：①爆轰前期间距：正常火焰峰与爆轰形成位置之间的距离称爆轰前期间距。②对于光滑的管子，该爆轰前期间距为管径的数十倍。③对于表面粗糙的管子，爆轰前期间距为管径的2～4倍。3．可燃气浓度要处于爆轰极限范围内：爆轰极限范围一般比爆炸极限范围要窄4．管子直径大于爆轰临界直径：管子能形成爆轰的最小直径称爆轰临界直径，约为12～15mm。6、常用气体爆炸预防的技术措施。答：①严格控制火源；②防止预混可燃气的产生；③用惰性气体预防气体爆炸；④切断爆炸传播的途径。第五章1、什么是闪燃？同系物闪点的变化规律？闪点的计算。答：闪燃：这种在可燃液体上方，蒸气与空气的混合气体遇火源发生的一闪即灭的燃烧现象即称之为闪燃。同系物闪点变化规律：（1）同系物闪点随分子量增加而升高；（2）同系物闪点随沸点的升高而升高；（3）同系物闪点随比重的增大而升高；（4）同系物闪点随蒸气压的降低而升高；（5）同系物中正构体比异构体闪点高。闪点的计算：①根据波道查的烃类闪点公式计算对于烃类可燃液体，其闪点服从波道查公式：0.6973.7fbtt其中：tf为闪点，tb为沸点。②根据可燃液体碳原子数计算对于可燃液体，可按下式计算其闪点：2277.310410fctn其中：nc为可燃液体分子中碳原子数。③根据道尔顿公式计算根据爆炸极限的经验公式，当液面上方的总压为P时，可燃液体的闪点所对应的可燃液体的蒸气压Pf为:14.761fPPN其中：N为燃烧1摩尔可燃液体所需的氧原子数。④根据布里诺夫公式计算0fAPPD其中：Pf为闪点温度下可燃液体饱和蒸气压，Pa；P为可燃液体蒸气和空气混合气体的总压，通常等于1个大气压；A为仪器常数，D0为可燃液体蒸气在空气中于标准状态下的扩散系数；β为燃烧1mol可燃液体所需的氧分子摩尔数。⑤利用可燃液体的爆炸下限计算闪点（温度）时液体的蒸气浓度就是该液体蒸气的爆炸下限L液体的饱和蒸气浓度和蒸气压的关系为:100%ffPPP；100fLPP若已知