一级消防工程师《技术实务》基础考点：燃烧类型

一级消防工程师《技术实务》基础考点：燃烧类型姓名：__________指导：__________日期：__________燃烧类型由于可燃物质存在的状态不同，可分为均一系燃烧和非均一系燃烧。均一系燃烧指的是燃烧反应在同一相中进行，如氢气在氧气中燃烧。与其相反的燃烧反应在两相间即是非均一系燃烧，如石油、木材和塑料等液体和固体的燃烧。可燃性气体的燃烧有混合燃烧和扩散燃烧之分。可燃性气体预先同空气(或氧气)混合，而后进行的燃烧即为混合燃烧。若可燃性气体与周围空气一边混合一边燃烧，则称为扩散燃烧，如可燃性气体自管中喷出在管口发生的燃烧，即为扩散燃烧。混合燃烧反应迅速，火焰传播速度也快，化学爆炸即属于这种形式。在扩散燃烧中，由于氧进入反应带只是部分参与反应，所以常产生不完全燃烧的碳黑。可燃液体的燃烧有蒸发燃烧和分解燃烧之分。液体蒸发产生的蒸气进行燃烧叫蒸发燃烧。难挥发可燃液体的燃烧是受热后分解产生的可燃性气体进行燃烧，故称为分解燃烧。液体的蒸发燃烧和分解燃烧的机理和气体燃烧是相同的。可燃固体燃烧，如木材和煤的燃烧，是由分解产生的可燃气体的燃烧，因此属于分解燃烧。像硫磺和萘这类可燃固体的燃烧，是先熔融蒸发而后进行燃烧。因此可看作蒸发燃烧。固体燃烧一般有火焰产生，故又称火焰型燃烧。当可燃固体燃烧到最后，分解不出可燃气体时，就剩下炭，此时没有可见火焰，燃烧转为表面燃烧或叫均热型燃烧。金属的燃烧也是一种表面燃烧。此外根据燃烧的起因和剧烈程度的不同，又有闪燃、着火以及自燃的区别。根据燃烧的起因不同，燃烧可分为闪燃、着火和自燃三类。物质燃烧时的温度变化T初为可燃物开始加热时的温度。最初一段时间，加热的大部分热量用于熔化或分解，可燃物温度上升较缓慢，到T氧(氧化开始温度)时，可燃物开始氧化。由于温度尚低，故氧化速度不快，氧化所产生的热量，还不足以克服系统向外界所放热量，如果此时停止加热，仍不能引起燃烧。如继续加热，则温度上升很快，到T自氧化产生的热量和系统向外界散失的热量相等。若温度再稍升高，超过这种平衡状态，即使停止加热，温度亦能自行上升，到T′自出现火焰而燃烧起来。T自为理论上的自燃点，T′自为开始出现火焰的温度，即通常测得的自燃点。T自到T′自这一段延滞时间称为诱导期。诱导期在安全上有实用价值。在可燃气体存在的车间中使用的防爆照明，当灯罩破裂或密封性丧失时，即使能自动切断电路熄灭，但灼热的灯丝自3000℃冷到室温还需要一定的时间，爆炸的可能性取决于可燃气体的诱导期。对于诱导期较长的甲烷或汽油蒸气(数秒)，普通灯丝不致有危险，但对于诱导期很短的氢(0.01秒)就需要寻求冷却得特别快的特殊材料作灯丝，才能保证安全。燃烧的活化能理论燃烧是化学反应，而分子间发生化学反应的必要条件是互相碰撞。但并不是所有碰撞的分子都能发生化学反应，只有少数具有一定能量的分子互相碰撞才会发生反应。这少数分子称为活化分子。活化分子的能量要比分子平均能量超出一定值。这超出分子平均能量的定值称为活化能。活化分子碰撞发生化学反应，故称为有效碰撞。当明火接触可燃物质时，部分分子获得能量成为活化分子，有效碰撞次数增加而发生燃烧反应。例如，氧原子与氢反应的活化能为25.10kJ?mol-1，在27℃、0.1MPa时，有效碰撞仅为碰撞总数的十万分之一，不会引发燃烧反应。而当明火接触时，活化分子增多，有效碰撞次数大大增加而发生燃烧反应。燃烧的过氧化物理论在燃烧反应中，氧首先在热能作用下被活化而形成过氧键—O—O—，可燃物质与过氧键加和成为过氧化物。过氧化物不稳定，在受热、撞击、摩擦等条件下，容易分解甚至燃烧或爆炸。过氧化物是强氧化剂，不仅能氧化可形成过氧化物的物质，也能氧化其他较难氧化的物质。如氢和氧的燃烧反应，首先生成过氧化氢，而后过氧化氢与氢反应生成水。反应式如下：H2+O2→H2O2H2O2+H2→2H2O有机过氧化物可视为过氧化氢的衍生物，即过氧化氢H—O—O—H中的一个或两个氢原子被烷基所取代。所以过氧化物是可燃物质被氧化的最初产物，是不稳定的化合物，极易燃烧或爆炸。如蒸馏乙醚的残渣中常由于形成过氧乙醚而引起自燃或爆炸。燃烧的连锁反应理论在燃烧反应中，气体分子间互相作用，往往不是两个分子直接反应生成最后产物，而是活性分子自由基与分子间的作用。活性分子自由基与另一个分子作用产生新的自由基，新自由基又迅速参加反应，如此延续下去形成一系列连锁反应。连锁反应通常分为直链反应和支链反应两种类型。直链反应的特点是，自由基与价饱和的分子反应时活化能很低，反应后仅生成一个新的自由基。氯和氢的反应是典型的直链反应。在氯和氢的反应中，只要引入一个光子，便能生成上万个氯化氢分子，这正是由于连锁反应的结果。