【安全课件】第1章燃烧基础与特征

消防燃烧学陈伟红火灾理论教研室绪论一、燃烧二、研究燃烧的意义三、消防燃烧学四、学习方法一、对燃烧现象的认识古代“五行学说”“燃素说”燃烧的氧学说现代燃烧学说1.古代“五行学说”由于生产力和科技水平低下，对火的认识是充满迷信色彩，火是万物之源，火能化育万物。古希腊-火由天神普罗米修斯从天上偷来；古中国-火是由圣人“燧人氏”发明；古中国-“五行学说”；古印度-“四大学说”（地、水、火、风）古希腊-“四元学说”（水、土、火、气）2.燃素学说火是由无数细小的微粒（燃素）构成的物质实体。只含有燃素的物质才能燃烧，并在燃烧时被释放出来，变成灰烬；物质燃烧需要空气的原因在于，空气能够吸收燃素。虽能解释一些化学现象，但燃素毕竟是仅凭空想臆造出来的，经受不起实践的检验。3.燃烧的氧学说1774年，普利斯特利（英）在实验室发现了氧！1777年，拉瓦锡（法）提出了燃烧的氧学说“燃烧是可燃物和氧的化合反应”4.现代燃烧理论燃烧是可燃物与氧化剂作用发生的放热反应，通常伴有火焰、发光和(或)发烟现象。二、研究燃烧学的意义1.对科技、经济、军事发展的重要意义(新能源、燃烧新技术、高能燃料等)2.研究燃烧过程和技术对环境保护的意义3.*研究燃烧的发生、发展和熄灭规律对消防安全的重要意义三、消防燃烧学研究燃烧的发生、发展和熄灭的基本规律，以及防火、防爆和灭火的一般原理的科学。主要内容：1.有关燃烧的化学和物理基础知识2.着火和灭火的基本理论3.气体、液体和固体的燃烧特性火灾：在时间和空间上失去控制的燃烧所造成的灾害典型火灾案例：1.2003.2.2哈尔滨天潭酒店火灾2.2003.2.20美国罗得岛州夜总会火灾3.“9.11”恐怖袭击事件4.2.21上午10点10分，美国纽约斯塔腾岛油轮大火5.2.21(北京时间22日)美国安大略湖附近列车火灾6.12.４日悉尼森林火灾目前火灾科学研究重点：1.特殊场所火灾行为研究（地下空间、油品、化工企业火灾、特殊场所）2.材料的阻燃处理技术研究（改性阻燃处理技术、材料燃烧性能测试）3.火灾监控技术4.火场心理学研究及逃生研究消防文化建设四、学习方法及建议1.注重基础知识的学习2.重视基本理论的分析和运用3.理解掌握各类物质的燃烧特点4.特别重视实验和观察、分析能力建议：1.认真做好笔记，独立完成作业2.注重课外复习和讨论3.要勤于思考考试说明：总成绩=平时成绩×5%+实验成绩×15%+考试成绩×80%试题类型：1.名词解释（10分）2.填空（20分）3.简答、分析（40分）4.计算（30分）第一章燃烧基础与特征1.燃烧的化学基础知识2.燃烧的物理基础知识二、质量相对浓度同体积内，某一物质质量与总物质的质量之比第一节浓度表示方法总总SSSGGf)/(3cmmolVnCSS三、摩尔浓度单位体积内所含某物质的摩尔数一、质量浓度单位体积内所含某种物质的质量)/(3cmgVGSS四、摩尔相对浓度同体积内，某物质的摩尔数与总摩尔数之比)/(3cmmolCCnnXSSS总总第一节浓度表示方法22222222,768.0,232.0)/(1077.12733ONONONNOXXCCffcmgC、、、、、试求空气中的，且下，空气的浓度为例题：常压、)/(10904.01077.1768.0)/(10273.01077.1232.01333333222222cmgfcmgfOONNON空空、）（解：)/(1023.32810904.0)/(1053.83210273.0/23633632222222222cmmolMCcmmolMVMmVnCCCNNOOOOOOON、）（79.01023.31053.81023.321.01023.31053.81053.836666662222222222NONNNOOOONCCCXCCCXXX、）（第二节燃烧中物质的传递一、整体物质流的携带作用2COO2O21.产生原因：1.强迫对流（机械通风）2.自然对流（浮力引起的热对流）2.烟囱效应在垂直的围护物中，由于气体对流，促使烟尘的热气流向上流动的效应。烟囱效应示意图PT1P212T2P111HPP22HPP121221PPTT)(1212HPP结论：（1）高度越高，烟囱效用越显著（2）温差越大，烟囱效用越显著烟囱效应的危害对高层建筑火势发展的促进作用二、扩散引起的物质传递1.扩散：物质由高浓度向低浓度转移的现象2.产生的原因：浓度差的存在3.费克扩散定律（Fick’Law）单位时间内，单位面积上流体扩散造成的物质流与其浓度梯度成正比yDJAABAKg/（m2·s）结论：1.浓度变化越大，扩散速度就越快2.扩散系数表示物质扩散能力的大小，除与物质种类有关外，还与温度和压力有关三、燃烧时物质的传递2COO2O21.氧气如何传递？在何处浓度最大？2.CO2如何传递？在何处浓度最大？第三节燃烧的本质一、燃烧、火灾和爆炸可燃物与氧化剂发生的放热反应，通常伴有火焰、发光和发烟的现象。在时间和空间上失去控制的燃烧称为火灾爆炸在本质还是可燃物的燃烧，不同的是由于化学反应的速度极快，放出大量的热使燃烧产物和周围空气体积急剧膨胀，对周围建筑物产生很大的破坏作用，同时伴有巨大的声响。二、燃烧本质本质上是一种特殊的氧化还原反应。(放热、火焰、发光、发烟)三、氧化剂氧是火灾中最常见的氧化剂。化工火灾和仓库火灾中则多种多样。根据生产和储存的火灾危险性可以分为两类。甲类氯酸盐、过氧化氢、过氧化钠、次氯酸盐乙类发烟硫酸、发烟硝酸、高锰酸钾、重铬酸钾四、还原剂可燃物即燃烧反应的还原剂，可以分为五类。1.气体分为2类2.液体分为3类3.固体分为5类（极易燃、易燃、可燃、难燃、非燃）第四节燃烧反应速度方程一、浓度对化学反应速度的影响—质量作用定律dDgGbBaA)(反应级数banCCkWbBaAS二、温度对化学反应速度的影响—阿累尼乌斯公式)exp(0RTEKk三、燃烧反应的速度方程式)211()exp(0baRTECCKWbBaAS)exp(20RTEffKWoxFS结论：1.火场氧和可燃物浓度越低，燃烧反应速度越慢2.火灾温度越低，燃烧反应速度越慢3.可燃物活化能越高，燃烧反应速度越慢第五节燃烧热一、燃烧热的表示方法2.热值：单位质量或体积可燃物完全燃烧所放出的热量。1.燃烧热：1摩尔有机化合物在25ºC，1atm下完全燃烧时所放出的热量成称为该有机物的燃烧热)/(0molkJC燃烧热与热值的换算VCmGCQQM10004.22100000形式存在时的热值燃烧产物中的水以气态低热值形式存在时的热值燃烧产物中的水以液态高热值:)(:)(LHQQ）（）（）（）（）（）（二、热值计算公式：kgkJWSOHCQkgkJWHQQkgkJSOHCQLHLH/]62624681[2.4/92.25/]2630081[2.4注意：O取O和N之和值此物质的低热值和高热试计算；；；；；；，下：例题：某液体的组成如kgAWSNOHCC3%.4~%5~%8~%2~%6~%45~%30~%40~)(2109243]82626453004081[2.43]2630081[2.4JSOHCQH）（）（解：)(1764993)5459(2.25210924392.25JWHQQHL）（)(200592)5459(2.2521092492.25JWHQQHL）（三、热量的传递1.导热传热2.对流传热3.辐射传热傅立叶定律牛顿冷却公式斯-玻定律三、热量的传递1.热量传递的方式（1）导热传热：由于温差的存在使得热量由高温部分传递低温部分，或者由温度较高的物体传递到与之接触的温度较低的另一物质的过程。傅立叶定律：在捕均匀的温度场中，由于导热形成的某地点的热流密度正比于该时刻同地点的温度梯度。dxdTKq（2）对流传热：流体各部分之间发生相对位移时所发生的热量传递过程。)(12''TThq（3）辐射传热：物体表面直接向外界发射可见和不可见光，在空间传递热量的过程。FTTCQn])100()100[(41422.研究火灾中热量传递的意义（1）为确定防火规范提供理论依据（2）为制定灭火预案提供理论指导第六节火焰一、何谓火焰？二、气体、液体和固体燃烧时的火焰有何区别？一、火焰定义：物质燃烧时存在的气相燃烧区发光二、气体燃烧时的火焰1.分类：扩散火焰和预混火焰扩散燃烧预混燃烧2.气体火焰的结构：3.气体火焰的形状：理想气体火焰流速增大流速减小三、液体、固体火焰液体和固体主要呈扩散燃烧，火焰是扩散火焰123蜡烛火焰结构第七节烟一、定义由燃烧或热解作用所产生的悬浮在大气中可见的固体和（或）液体微粒二、烟的结构烟主要由大量的碳粒子组成。三、碳粒子的生成过程热解、裂解、脱氢、聚合、环化1.氧气供给情况2.可燃物中碳氢比例3.可燃物分子结构四、影响烟的生成的因素五、烟的生成在火灾中的危害1.降低火场能见度，不利于逃生2.具有较强的毒害作用3.有可能发生“轰燃”，危害更大六、烟的测量1.仪器：烟箱2.原理：烟密度与吸收率之间呈线性关系第八节火灾监测原理1.放热、2.发光、3.发烟一、燃烧反应的特点二、火灾监测器分类1.感温式、2.感光式、3.感烟式、4.感气式