【安全課件】第1章燃燒基礎與特征

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1、消消 防防 燃燃 燒燒 學學陳陳 偉偉 紅紅火火 災災 理理 論論 教教 研研 室室緒緒 論論一、燃一、燃 燒燒二、研究燃燒的意義二、研究燃燒的意義三、消防燃燒學三、消防燃燒學四、學習方法四、學習方法一、對燃燒現象的認識一、對燃燒現象的認識古代古代“五行學說五行學說”“燃素說燃素說”燃燒的氧學說燃燒的氧學說現代燃燒學說現代燃燒學說1.1.古代古代“五行學說五行學說” 由于生產力和科技水平低下，對火的認識是充滿迷信色彩，由于生產力和科技水平低下，對火的認識是充滿迷信色彩，火火是是萬物之源，火能化育萬物。萬物之源，火能化育萬物。 古希臘古希臘- -火由天神普羅米修斯從天上偷來；火由天神普羅米修斯從

2、天上偷來； 古中國古中國- -火是由圣人火是由圣人“燧人氏燧人氏”發(fā)明；發(fā)明； 古中國古中國-“-“五行學說五行學說”； 古印度古印度-“-“四大學說四大學說”（地、水、火、風）（地、水、火、風） 古希臘古希臘-“-“四元學說四元學說”（水、土、火、氣）（水、土、火、氣）2.2.燃素學說燃素學說 火火是由是由無數細小的微粒（燃素）構成的物質實體。只含無數細小的微粒（燃素）構成的物質實體。只含有燃素的物質才能燃燒，并在燃燒時被釋放出來，變成灰燼；有燃素的物質才能燃燒，并在燃燒時被釋放出來，變成灰燼；物質燃燒需要空氣的原因在于，空氣能夠吸收燃素。物質燃燒需要空氣的原因在于，空氣能夠吸收燃素。 雖能

3、解釋一些化學現象，但燃素畢竟是僅憑空想臆造出來雖能解釋一些化學現象，但燃素畢竟是僅憑空想臆造出來的，經受不起實踐的檢驗的，經受不起實踐的檢驗。3.3.燃燒的氧學說燃燒的氧學說1774年，普利斯特利（英）在實驗室發(fā)現了氧年，普利斯特利（英）在實驗室發(fā)現了氧！1777年，拉瓦錫（法）提出了燃燒的氧學說年，拉瓦錫（法）提出了燃燒的氧學說“燃燒是可燃物和氧的化合反應燃燒是可燃物和氧的化合反應”4.現代燃燒理論現代燃燒理論 燃燒是可燃物與氧化劑作用發(fā)生的放熱反應，通常伴有燃燒是可燃物與氧化劑作用發(fā)生的放熱反應，通常伴有火焰火焰、發(fā)光發(fā)光和和(或或)發(fā)煙發(fā)煙現象?，F象。二、研究燃燒學的意義二、研究燃燒學的

4、意義1. 1. 對科技、經濟、對科技、經濟、軍事軍事發(fā)展的重要意義發(fā)展的重要意義 ( (新能源、燃燒新技術、高能燃料等新能源、燃燒新技術、高能燃料等) )2.2.研究研究燃燒過程和技術燃燒過程和技術對環(huán)境保護的意義對環(huán)境保護的意義 3.3.* *研究燃燒的發(fā)生、發(fā)展和熄滅規(guī)律對消防安全的重要意義研究燃燒的發(fā)生、發(fā)展和熄滅規(guī)律對消防安全的重要意義三、消防燃燒學三、消防燃燒學 研究燃燒的研究燃燒的發(fā)生、發(fā)展和熄滅發(fā)生、發(fā)展和熄滅的基本規(guī)律，以及的基本規(guī)律，以及防火、防火、防爆和滅火防爆和滅火的一般原理的科學。的一般原理的科學。主要內容：主要內容： 1.1.有關燃燒的化學和物理基礎知識有關燃燒的化學

5、和物理基礎知識 2.2.著火和滅火的基本理論著火和滅火的基本理論 3.3.氣體、液體和固體的燃燒特性氣體、液體和固體的燃燒特性火災：火災：在時間和空間上失去控制的燃燒所造成的災害在時間和空間上失去控制的燃燒所造成的災害典型火災案例：典型火災案例： 1. 2003.2.2 哈爾濱天潭酒店火災哈爾濱天潭酒店火災 2. 2003.2.20 美國羅得島州夜總會火災美國羅得島州夜總會火災 3. “9.11” 恐怖襲擊事件恐怖襲擊事件 4. 2.21上午上午10點點10分，美國紐約斯塔騰島分，美國紐約斯塔騰島油輪大火油輪大火 5. 2.21 (北京時間北京時間22日日) 美國安大略湖附近美國安大略湖附近列

6、車火災列車火災 6. 12.日日 悉尼悉尼森林火災森林火災目前火災科學研究重點：目前火災科學研究重點：1.特殊場所火災行為研究特殊場所火災行為研究 （地下空間、油品、化工企業(yè)火災、特殊場所）（地下空間、油品、化工企業(yè)火災、特殊場所） 2.材料的阻燃處理技術研究材料的阻燃處理技術研究 （改性阻燃處理技術、材料燃燒性能測試）（改性阻燃處理技術、材料燃燒性能測試）3.火災監(jiān)控技術火災監(jiān)控技術4.火場心理學研究及逃生研究火場心理學研究及逃生研究消防文化建設消防文化建設四、學習方法及建議四、學習方法及建議1.1.注重基礎知識的學習注重基礎知識的學習2.2.重視基本理論的分析和運用重視基本理論的分析和運用

7、3.3.理解掌握各類物質的燃燒特點理解掌握各類物質的燃燒特點4.4.特別重視實驗和觀察、分析能力特別重視實驗和觀察、分析能力建議：建議： 1.1.認真做好筆記，獨立完成作業(yè)認真做好筆記，獨立完成作業(yè) 2.2.注重課外復習和討論注重課外復習和討論 3.3.要勤于思考要勤于思考考試說明：考試說明：總成績總成績=平時成績平時成績5%+實驗成績實驗成績15%+考試成績考試成績80%試題類型：試題類型： 1.名詞解釋（名詞解釋（10分）分） 2.填空（填空（20分）分） 3.簡答、分析（簡答、分析（40分）分） 4.計算（計算（30分）分）第一章第一章 燃燒基礎與特征燃燒基礎與特征1. 燃燒的化學基礎知

8、識燃燒的化學基礎知識2. 燃燒的物理基礎知識燃燒的物理基礎知識二、質量相對濃度二、質量相對濃度 同體積內，某一物質質量與總物質的質量之比同體積內，某一物質質量與總物質的質量之比第一節(jié)第一節(jié) 濃度表示方法濃度表示方法總總SSSGGf)/(3cmmolVnCSS三、摩爾濃度三、摩爾濃度 單位體積內所含某物質的摩爾數單位體積內所含某物質的摩爾數一、質量濃度一、質量濃度 單位體積內所含某種物質的質量單位體積內所含某種物質的質量)/(3cmgVGSS四、摩爾相對濃度四、摩爾相對濃度 同體積內，某物質的摩爾數與總摩爾數之比同體積內，某物質的摩爾數與總摩爾數之比)/(3cmmolCCnnXSSS總總第一節(jié)第

9、一節(jié) 濃度表示方法濃度表示方法22222222,768. 0,232. 0)/(1077. 12733ONONONNOXXCCffcmgC、試求空氣中的，且下，空氣的濃度為例題：常壓、)/(10904. 01077. 1768. 0)/(10273. 01077. 1232. 01333333222222cmgfcmgfOONNON空空、）（解：)/(1023. 32810904. 0)/(1053. 83210273. 0/23633632222222222cmmolMCcmmolMVMmVnCCCNNOOOOOOON、）（79. 01023. 31053. 81023. 321. 0102

10、3. 31053. 81053. 836666662222222222NONNNOOOONCCCXCCCXXX、）（第二節(jié)第二節(jié) 燃燒中物質的傳遞燃燒中物質的傳遞一、整體物質流的攜帶作用一、整體物質流的攜帶作用2COO2O21. 產生原因：產生原因： 1.強迫對流強迫對流（機械通風）（機械通風） 2.自然對流自然對流（浮力引起的熱對流）（浮力引起的熱對流）2.煙囪效應煙囪效應 在垂直的圍護物中，由于氣體對流，促使煙塵的熱氣流在垂直的圍護物中，由于氣體對流，促使煙塵的熱氣流向上流動的效應。向上流動的效應。煙囪效應示意圖煙囪效應示意圖PT1P212T2P111HPP22HPP121221PPTT)

11、(1212HPP結論：結論：（1）高度越高，煙囪效用越顯著）高度越高，煙囪效用越顯著（2）溫差越大，煙囪效用越顯著）溫差越大，煙囪效用越顯著煙囪效應的危害煙囪效應的危害 對高層建筑火勢發(fā)展的促進作用對高層建筑火勢發(fā)展的促進作用二、擴散引起的物質傳遞二、擴散引起的物質傳遞1.擴散：物質由高濃度向低濃度轉移的現象擴散：物質由高濃度向低濃度轉移的現象2.產生的原因：產生的原因：濃度差的存在濃度差的存在3.費克擴散定律費克擴散定律（FickLaw） 單位時間內，單位面積上流體擴散造成的物質流與其濃單位時間內，單位面積上流體擴散造成的物質流與其濃度梯度成正比度梯度成正比yDJAABAKg/（m2s）結論

12、：結論：1.濃度變化越大，擴散速度就越快濃度變化越大，擴散速度就越快2.擴散系數表示物質擴散能力的大小，除與物質種類有關外，擴散系數表示物質擴散能力的大小，除與物質種類有關外， 還與還與溫度溫度和和壓力壓力有關有關三、燃燒時物質的傳遞2COO2O21.氧氣如何傳遞？在何處濃度最大？2.CO2如何傳遞？在何處濃度最大？第三節(jié)第三節(jié) 燃燒的本質燃燒的本質一、燃燒、火災和爆炸一、燃燒、火災和爆炸 可燃物與氧化劑發(fā)生的可燃物與氧化劑發(fā)生的放熱放熱反應，通常伴有反應，通常伴有火焰、發(fā)光和發(fā)煙火焰、發(fā)光和發(fā)煙的現象。的現象。 在時間和空間上失去控制的燃燒稱為在時間和空間上失去控制的燃燒稱為火災火災 爆炸爆

13、炸在本質還是可燃物的燃燒，不同的是由于化學反應的速度在本質還是可燃物的燃燒，不同的是由于化學反應的速度極快，放出大量的熱使燃燒產物和周圍空氣體積急劇膨脹，對周極快，放出大量的熱使燃燒產物和周圍空氣體積急劇膨脹，對周圍建筑物產生很大的破壞作用，同時伴有巨大的聲響。圍建筑物產生很大的破壞作用，同時伴有巨大的聲響。二、燃燒本質二、燃燒本質 本質上是一種特殊的氧化還原反應。本質上是一種特殊的氧化還原反應。(放熱、火焰、發(fā)光、發(fā)煙放熱、火焰、發(fā)光、發(fā)煙)三、氧化劑三、氧化劑 氧是火災中最常見的氧化劑。化工火災和倉庫火災中則氧是火災中最常見的氧化劑。化工火災和倉庫火災中則多種多樣。根據生產和儲存的火災危險

14、性可以分為兩類。多種多樣。根據生產和儲存的火災危險性可以分為兩類。甲類氯酸鹽、過氧化氫、過氧化鈉、次氯酸鹽乙類發(fā)煙硫酸、發(fā)煙硝酸、高錳酸鉀、重鉻酸鉀四、還原劑四、還原劑 可燃物即燃燒反應的還原劑，可以分為五類。可燃物即燃燒反應的還原劑，可以分為五類。1.氣體分為氣體分為2類類2.液體分為液體分為3類類3.固體分為固體分為5類（極易燃、易燃、可燃、難燃、非燃）類（極易燃、易燃、可燃、難燃、非燃）第四節(jié) 燃燒反應速度方程一、濃度對化學反應速度的影響一、濃度對化學反應速度的影響質量作用定律質量作用定律dDgGbBaA)(反應級數banCCkWbBaAS二、溫度對化學反應速度的影響二、溫度對化學反應速

15、度的影響阿累尼烏斯公式阿累尼烏斯公式)exp(0RTEKk三、燃燒反應的速度方程式三、燃燒反應的速度方程式)211()exp(0baRTECCKWbBaAS)exp(20RTEffKWoxFS結論：結論：1.火場氧和可燃物濃度越低，燃燒反應速度越慢火場氧和可燃物濃度越低，燃燒反應速度越慢 2.火災溫度越低，燃燒反應速度越慢火災溫度越低，燃燒反應速度越慢 3.可燃物活化能越高，燃燒反應速度越慢可燃物活化能越高，燃燒反應速度越慢第五節(jié) 燃燒熱一、燃燒熱的表示方法一、燃燒熱的表示方法2.熱熱 值：單位質量或體積可燃物完全燃燒所放出的熱量。值：單位質量或體積可燃物完全燃燒所放出的熱量。1.燃燒熱：燃燒

16、熱：1摩爾有機化合物在摩爾有機化合物在25C，1atm下完全燃燒時所放出下完全燃燒時所放出 的熱量成稱為該有機物的燃燒熱的熱量成稱為該有機物的燃燒熱)/(0molkJC燃燒熱與熱值的換算燃燒熱與熱值的換算VCmGCQQM10004 .22100000形式存在時的熱值燃燒產物中的水以氣態(tài)低熱值形式存在時的熱值燃燒產物中的水以液態(tài)高熱值:)(:)(LHQQ）（）（）（）（）（）（二、熱值計算公式：kgkJWSOHCQkgkJWHQQkgkJSOHCQLHLH/626246812 . 4/92 .25/26300812 . 4注意：注意： O取取O和和N之和之和值此物質的低熱值和高熱試計算；，下：例

17、題：某液體的組成如kgAWSNOHCC3%.4%5%8%2%6%45%30%40)(2109243826264530040812 . 4326300812 . 4JSOHCQH）（）（解：)(1764993)5459(2 .25210924392 .25JWHQQHL）（)(200592)5459(2 .2521092492 .25JWHQQHL）（三、熱量的傳遞三、熱量的傳遞1.導熱傳熱導熱傳熱2.對流傳熱對流傳熱3.輻射傳熱輻射傳熱傅立葉定律傅立葉定律牛頓冷卻公式牛頓冷卻公式斯斯-玻定律玻定律三、熱量的傳遞三、熱量的傳遞1.熱量傳遞的方式熱量傳遞的方式（1）導熱傳熱：）導熱傳熱：由于由于溫

18、差溫差的存在使得熱量由高溫部分傳遞低溫的存在使得熱量由高溫部分傳遞低溫部分，或者由溫度較高的物體傳遞到與之接觸的溫度較低的另部分，或者由溫度較高的物體傳遞到與之接觸的溫度較低的另一物質的過程。一物質的過程。傅立葉定律：在捕均勻的溫度場中，由于導熱形成的某地點的熱流密傅立葉定律：在捕均勻的溫度場中，由于導熱形成的某地點的熱流密度正比于該時刻同地點的溫度梯度度正比于該時刻同地點的溫度梯度。dxdTKq（2）對流傳熱：）對流傳熱：流體各部分之間發(fā)生相對位移時所發(fā)生的熱量流體各部分之間發(fā)生相對位移時所發(fā)生的熱量傳遞過程。傳遞過程。)(12 TThq（3）輻射傳熱：）輻射傳熱：物體表面直接向外界發(fā)射可見

19、和不可見光，在物體表面直接向外界發(fā)射可見和不可見光，在空間傳遞熱量的過程?？臻g傳遞熱量的過程。FTTCQn)100()100(41422.研究火災中熱量傳遞的意義研究火災中熱量傳遞的意義 （1）為確定防火規(guī)范提供理論依據）為確定防火規(guī)范提供理論依據 （2）為制定滅火預案提供理論指導）為制定滅火預案提供理論指導第六節(jié) 火焰一、何謂火焰？一、何謂火焰？二、氣體、液體和固體燃燒時的火焰有何區(qū)別？二、氣體、液體和固體燃燒時的火焰有何區(qū)別？一、火焰一、火焰定義：物質燃燒時存在的氣相燃燒區(qū)發(fā)光定義：物質燃燒時存在的氣相燃燒區(qū)發(fā)光二、氣體燃燒時的火焰二、氣體燃燒時的火焰1.分類：分類：擴散火焰和預混火焰擴散

20、火焰和預混火焰擴散燃燒擴散燃燒預混燃燒預混燃燒2.氣體火焰的結構：氣體火焰的結構：3.氣體火焰的形狀：氣體火焰的形狀：理想氣體火焰理想氣體火焰流速增大流速增大流速減小流速減小三、液體、固體火焰三、液體、固體火焰液體和固體主要呈擴散燃燒，火焰是擴散火焰液體和固體主要呈擴散燃燒，火焰是擴散火焰123蠟燭火焰結構蠟燭火焰結構第七節(jié) 煙一、定義一、定義 由燃燒或熱解作用所產生的懸浮在大氣中可見的固體和由燃燒或熱解作用所產生的懸浮在大氣中可見的固體和（或）液體微粒（或）液體微粒二、煙的結構二、煙的結構 煙主要由大量的碳粒子組成。煙主要由大量的碳粒子組成。三、碳粒子的生成過程三、碳粒子的生成過程 熱解、裂

21、解、脫氫、聚合、環(huán)化熱解、裂解、脫氫、聚合、環(huán)化 1.氧氣供給情況氧氣供給情況 2.可燃物中碳氫比例可燃物中碳氫比例 3.可燃物分子結構可燃物分子結構四、影響煙的生成的因素四、影響煙的生成的因素五、煙的生成在火災中的危害五、煙的生成在火災中的危害 1.降低火場能見度，不利于逃生降低火場能見度，不利于逃生 2.具有較強的毒害作用具有較強的毒害作用 3.有可能發(fā)生有可能發(fā)生“轟燃轟燃”，危害更大，危害更大六、煙的測量六、煙的測量 1.儀器：煙箱儀器：煙箱 2.原理：煙密度與吸收率之間呈線性關系原理：煙密度與吸收率之間呈線性關系第八節(jié)第八節(jié) 火災監(jiān)測原理火災監(jiān)測原理 1.放熱、放熱、 2.發(fā)光、發(fā)光、 3.發(fā)煙發(fā)煙一、燃燒反應的特點一、燃燒反應的特點二、火災監(jiān)測器分類二、火災監(jiān)測器分類 1. 感溫式、感溫式、 2.感光式、感光式、 3.感煙式、感煙式、 4.感氣式感氣式