东北大学防火防爆复习

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资源描述

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PremixedGasFlames预混合火焰GaseousDiffusionFlames气体扩散火焰LiquidFuelDropletsandSprays液滴喷射FuelParticlesandDustClouds燃料颗粒与粉尘云FlameSpreadAlongSurfaces沿表面的火焰扩散SmolderingCombustion闷火燃烧CombustionSynthesis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Fixedcorbon(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/KgorKJ/m3HighquantityQw(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)LowquantityQg(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*10-3J/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Explosionlimitofpurematerial(volume)Llow=100/(4.76(N-1)+1)%LUpper=4*100/(4.76N+4)%N:numberofoxygenatomneededtoburnpermolgasExplosionlimitofmixurematerial(volume)100Lm=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Flamehight:Lc=K'cV(燃料的体积流量)/D(气体扩散系数)=KcuR2/DKc-coefficient(修正系数);D-diffusioncoeff.u-velocityofgas(可燃气平均流速);R-radiusofpipe(喷口当量半径)Reynoldsnumber2000:lamiarflowReynoldsnumber2000-10000:transferflowReynoldsnumber10000:turbolenceflow(湍流)Flamehight:Lt=R*(0.7(1+n)-0.29]/B(湍流结构系数)R-radiusofpipe;n-ratioofgastoairunderconditionofStoichiometriccombustion(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UpperFlammableLimit(UFL)着火上限在空气中的浓度高于此限亦不着火爆炸LowerFlammableLimit(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Afterburnningfort(time),theradiusofcarbonparticleisr2=r20-Ktr0-initialCparticleradiusK-burnningconstantTotalbruntimeofCparticleist0=r20/K1kg燃料所需要:理论空气量实际空气量转化:)/(10)838(2,02kgkgOSHCGO)/(10)838(7.04.223232,0,022kgmOSHCGVoO)/(10)31.431.448.3449.11(10)838(232.01232.022,0,02kgkgOSHCOSHCGGOair)/(10)838(21.07.021.032,0,02kgmOSHCVVOair)/(10)33.333.367.2689.8(32,0kgmOSHCVair产物计算:)/(100791004.22)281823212(3,0,00,0,0,02222kgmVNWHSCVVVVVairNOHSOCOP,)(21.310043124.2243,0,22mVVCOCO)(43.3)1006184.22100724.22(43,0,22mVVOHOHHeatofCombustion:可燃物和助燃物作用生成稳定产物时的化学反应热,也称燃烧热。StandardHeatofCombustion:在l01325Pa和指定温度下,lmol某物质被完全氧化时的恒压反应热,称为该物质的化学反应热。燃烧热=产物生成热-反应物的生成热生成热HeatofFormation:化学反应中由稳定单质反应生成某化合物时的反应热,称为该化合物的生成热SandardHeatofFormation:在101325Pa和指定温度下,由稳定单质反应生成lmol某物质的恒压反应热,称为该物质的生成热。)(56.2030.17100795.11004.2228243,2mVN)(82.130.1710021)15.1(3,2mVO煤(褐煤、烟煤、无烟煤)褐煤煤化程度不高,挥发分含量大,吸水性强,粘结性弱;烟煤碳化程度较高挥发分较少,吸水性较小;无烟煤碳化程度最高,挥发分少,含碳量达90%煤分块状燃烧和粉状燃烧1、煤的自燃性,炭化低挥发分高自燃强;2、黄铁(FeS2)矿氧化,体积膨胀煤块破碎增大煤表面积,加快煤的吸附作用和氧化反应速率3、煤的脆性,脆性大易破碎易自燃4、煤的吸附作用5、部分煤中含有一些有机质6、煤堆过大,堆放久,通风差,热量散发不出去到自燃点防止煤堆自燃基本方法改善煤堆散热条件(60°)高聚物分塑料、橡胶、合成纤维特点:发热量高,燃烧速度快,火焰温度高,发烟量大,燃烧产物毒性大燃烧过程:热熔融,热分解,着火,稳定燃烧木材燃烧特征:温度超过200-250°C时,木材发生改变颜色并开始发生热解;温度超过300°C时,木材的物理结构开始被迅速破坏;木材Lv一般在1800——7000J/g阴燃:固体可燃物发生一种没有气相火焰的燃烧现象。火灾四个时期:Incipient初期Stage、Smoldering焖烧Stage、Flaming燃烧Stage、Heat加热Stage爆炸定义:爆炸是物质系统一种迅速的物理或化学变化,在变化过程中,瞬间放出其内含能量,并借助系统内原有气体或爆炸生成气体的膨胀,对系统周围介质做功,使工质发生巨大的破坏效应,并伴随有强烈的发光和声响。气相爆炸气体分解爆炸:纯组分气体出于分解反应产生大量的热而引起的爆炸可燃气体混合物爆炸:可燃气体或可燃液体蒸气与助燃气体在引火源的作用下引起的爆炸;可燃粉尘爆炸:可燃固体的微细粉尘,以一定浓度呈悬浮状态分散在空气等助燃气体中,在引火源作用下引起的爆炸;可燃液体雾滴爆炸:可燃液体在空气中被喷成雾状,剧烈燃烧时引起的爆炸;可燃蒸气云爆炸:可燃蒸气云产生于设备蒸气泄漏喷出后所形成的滞留状态。密度比空气小的气体浮于上方,反之则沉于地面,滞留于低洼处。气体随风漂移形成连续气流,与空气混合达到其爆炸极限时,在引火源作用下即可引起爆炸。化学爆炸三个阶段:第一阶段,物质受到外界激发发生高速化学反应,释放出大量热能和生成大量气体;第二阶段,热能加热气体产物,以一定的形式(定容、绝热)转化为压缩能;第三阶段,强压缩能急剧绝热膨胀对外作功,使周围物质变形、移动或破坏。化学爆炸要素:(1)大量放热(2)变化过程快(3)变化过程能自动进行传播:自维持(4)生成大量气体可燃气体爆炸:单一气体爆炸:气体分解爆炸;混合气体爆炸:可燃气体与空气,可燃蒸汽与空气混合爆炸影响因素:T、P、点火能可燃性气体或蒸汽预先按一定比例与空气的混合物,称为爆炸性混合气体。当混合物中可燃气体的含量接近化学当量时,燃烧最快或最剧烈。爆炸极限:(1)爆炸极限的概念:爆炸极限是指可燃气体或蒸气与空气混合后,

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