液体的燃烧过程及燃烧形式

燃烧学——液体的燃烧过程及燃烧形式燃烧学液体的燃烧过程1液体的特性液体的燃烧形式燃烧学燃烧学【Q】为什么能闻到香味？液体放在容器里，为什么会变少？液体都具有挥发性，在一定温度下，液体都会由液态转变为气态。液体蒸发的速度取决于液体的性质和温度。燃烧学将液体置于密闭容器中，液体表面能量大的分子克服邻近分子的吸引力，脱离液面进入空间成为蒸气分子。蒸气分子由于运动撞到液体表面或器壁被凝结。初始状态，由于空间中无蒸气分子，蒸发速度最大，凝结速度为零。随着蒸发过程的继续，蒸气分子增加，凝结速度增加。燃烧学【Q】蒸发和凝结过程会停止吗？不会。最终，液体和气体会达到气液平衡状态。这种平衡是一种动态平衡，液面分子仍在蒸发，蒸气分子仍在凝结，只是蒸发速度和凝结速度相等。燃烧学蒸发热液体蒸发过程中，失去高能量分子使液体分子平均动能较小，液体温度逐渐降低。液体要保持原有温度，必须从外界吸热。使液体在恒温恒压下汽化或蒸发所必须吸收的热量，即为液体的汽化热或蒸发热。燃烧学蒸发热一方面用于增加液体分子动能来克服分子间引力使分子逸出液面进入气态，另一方面用于分子汽化时体积膨胀所做的功。因此，不同分子因分子间引力不同，其蒸发热也不同。一般地说，液体分子间引力越大，其蒸发热越大。燃烧学饱和蒸气压在一定温度下，液体和它的蒸气处于平衡状态时，蒸气所具有的压力即为饱和蒸气压。液体的饱和蒸气压与液体的性质和温度有关。相同温度下，液体分子间引力越强，蒸气压越低；同一液体，温度不同时，温度升高，饱和蒸气压增大。燃烧学液体的沸点是指液体的饱和蒸气压与外界压力相等时的温度。在此温度时，汽化在整个液体中进行，即为沸腾；而在低于此温度时的汽化，仅在液面上进行。因此，液体沸点与外界气压密切相关，液体沸点随外界气压升高而升高。燃烧学液体的沸点和蒸发热水在不同压强下的沸点压强/Pa沸点/℃6494188101325100202650119.61013250179燃烧学液体的燃烧过程1液体的特性液体的燃烧形式2燃烧学任何液体都能在任何温度下蒸发形成蒸气并与空气或氧气混合扩散，当达到爆炸极限时，遇点火源发生燃烧或者爆炸，因此液体的燃烧主要是以气相形式进行，其燃烧历程为轻质液体燃烧过程燃烧学轻质液体的蒸发纯属物理过程，液体分子只要吸收一定能量克服周围分子的引力即可进入气相并进一步氧化分解，发生燃烧。通常情况下，其燃烧过程为着火初期，液面温度不高，蒸发速度慢，燃烧速度低，产生的火焰不高。火焰热辐射使液面温度升高，蒸发速度加快，燃烧速度和火焰高度增大，直至液体沸腾，烧完为止持续燃烧重质液体燃烧过程燃烧学重质液体的蒸发，除了有相变的物理过程外，在高温下还伴随有化学裂解。重质液体的各组分沸点、密度和闪点等相差很大，燃烧速度一般先快后慢。轻质先蒸发先燃烧，重质液体沉降，蒸发速度降低导致燃烧速度减小。随着燃烧进行，温度升高，热辐射加快液体燃烧。燃烧学液体的燃烧过程液体的特性液体的燃烧形式23燃烧学蒸发燃烧是指可燃液体受热后边蒸发边与空气混合扩散、边燃烧，呈现火焰的气相燃烧形式。①常压下液体自由表面的燃烧（池状燃烧）边蒸发扩散边氧化燃烧，燃烧速度较慢且稳定。闪点较高的液体呈池状不太容易点燃，一般吸附在灯芯上点燃。燃烧学②液体的喷流式燃烧在压力作用下，从容器或管道内喷射出来的液体呈喷流式燃烧。液体在喷流过程中，分子具有较大动能，喷出后迅速蒸发扩散，燃烧速度快，火焰高。燃烧学动力燃烧（预混燃烧）可燃液体的蒸气、低闪点液雾预先与空气（或氧气）混合，遇火源产生带有冲击力的燃烧。快速喷出的低闪点液雾，由于蒸发面积大、速度快，在与空气进行混合的同时即已形成可燃混合气体，遇点火源就产生动力燃烧，使未完全汽化的小雾滴在高温下立即参与燃烧。燃烧学沸溢式和喷溅式燃烧初沸点：原油中密度最小的烃类沸腾时的温度。终沸点：原油中密度最大的烃类沸腾时的温度。沸程：不同密度不同沸点的所有成分转变为蒸气的最低和最高沸点的温度范围。单组分液体只有沸点无沸程。燃烧学沸程较宽的混合液体，如原油、蜡油、沥青、润滑油等，由于没有固定的沸点，在燃烧过程中，火焰向液面传递的热量首先使低沸点组分蒸发并进入燃烧区燃烧，而沸点较高的重质部分，则携带在表面接受的热量向液体深层沉降，形成一个热的锋面向液体深层传播，逐渐渗入并加热冷的液层。这一现象称为液体的热波特性，热的锋面称为热波。燃烧学沸溢燃烧：原油粘度比较大，且含有一定量的水分。原油中的水一般以乳化水和水垫两种形式存在。乳化水是指在原油开采过程中，原油中的水由于强力搅拌形成细小的水珠悬浮于油中。放置久后，油水分离，水因密度大沉降在底部形成水垫。燃烧学热波在向液体深沉运动中，由于热波温度远高于水的沸点，因而使乳化水汽化，大量的水蒸气形成气泡穿过油层向液面逸出，使液面猛烈沸腾起来，即为沸溢。燃烧学喷溅燃烧：随着燃烧的进行，当热波达到水垫时，水垫的水大量蒸发，蒸汽体积迅速膨胀，把水垫上面的液体层抛向空中燃烧。燃烧学•喷溅发生的时间式中：t—预计发生喷溅的时间(h)；H—储罐中油面高度(m)；h—储罐中水垫层的高度(m)；vt—原油燃烧线速度(m/h)；v1—原油的热波传播速度(m/h)；K—提前系数，储油温度低于燃点取0，高于燃点取0.1(h/m)。KHvvh-Htt1【例】已知某油罐储存原油10000t，油温30℃，发生了火灾，罐内有40根立柱，每根立柱横截面积0.25m2，罐长48m宽48m，原油密度0.9t/m3，含水量1%，原油燃烧线速度0.1m/h，热波传播速度0.78m/h。试预计该油罐着火着火后可能发生喷溅的时间。燃烧学燃烧学解：油面高度为水垫层的高度为预计喷溅时间为mmH36.4))25.0404848(9.010000(mmh0436.0))25.0404848(1%110000(hh0.780.0436-4.36t905.4)1.0(