最新《消防燃烧学》第6章-空气消耗系数及不完全燃烧热损失的检测计算教学讲义PPT课件
2-6第二篇(第六章)--消防综合能力上课课件
消防安全技术综合能力
2015/10/30
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注册消防工程师资格考试培训
主要内容
第一节 建筑内部装修 第二节 建筑外墙的装饰 第三节 建筑外保温系统
消防安全技术综合能力
2015/10/30
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第一节 建筑内部装修
• 建筑内部装修材料分：纺织织物、高分子合成材料、 复合材料和其他材料子分部等四种类型的装修工程。
2）白炽灯、卤钨灯、荧光高压汞灯、镇流器等不得直接设置在可燃装 修材料或可燃构件上。
3）照明灯具的高温部位,当靠近非A级装修材料时,采取隔热、散热等防 火保护措施。灯饰所用材料的燃烧性能等级不得低于B1级。
7.公共场所内阻燃制品标识张贴-建筑制品、织物、塑料或橡胶、泡沫塑料 类、家具及组件、电线电缆等。
• 6)对公共场所内使用的阻燃制品，还要检查阻燃制品标识使用证 书、现场检验标识加贴的情况。
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第二节 建筑外墙的装饰
• 建筑外墙装饰:是考虑城市、小区整体规划的效果或商 业经营宣传的需要，在建筑外墙增加附属的东西使其 更加美观、宣传更加直观。
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第六章 建筑装修和外保温系统检查
学习要求：了解建筑内部装修材料按使用部位和功能划分的具体分类、装修 材料和保温材料的燃烧性能等级划分，建筑幕墙装饰的防火要求等基本知识， 并掌握开展建筑装修和外保温系统开展防火检查的具体内容和方法。
考试大纲： 一级：根据消防技术标准规范，运用相关消防技术，确认建筑装修和建 筑保温系统检查的主要内容和方法，辨识建筑内部装修和外墙保温材料 的燃烧性能，分析建筑装修和外墙保温系统的不安全因素，组织研究建 筑装修和建筑外墙保温系统的消防安全技术问题。 二级：运用消防技术和标准规范，辨识建筑内部装修和外墙保温材料的 燃烧性能，开展建筑内部装修和外墙保温材料的消防安全检查，排查存 在的消防安全隐患，分析原因，提出隐患整改的措施、方法和要求。
消防燃烧学
消防燃烧学1、化学当量比：常用来定量地表示燃料和氧化剂的混合物的配比情况2、空燃比: 化学恰当反应时消耗的空气-燃料质量比，某数值等于1Kg燃料完全燃烧时所需要的空气质量3、燃烧焓: 当1mol的燃料与化学当量的空气混合物以一定的标准参进入稳定了流动的反应器，且生成物也以同样的标准参考状态离开该反应器，把此反应释放出来的热量定义为燃烧焓4、平衡常数5、等压绝热火焰温度;当燃料/空气比及温度一定时，绝热过程燃烧产物所能达到的温度(最理想状态，最高温度)6、活化能：活化分子所具有的平均能量（E）与整个反应物分子的平均能量（E）之差7、化学反应速率常数：又称比例常数，是单位质量的反应速率系数，它在名义上与浓度无关与温度有关。
8、化学反应速率：单位时间内反应物或生成物浓度的变化量9、基元反应：能代表反应机理的由反应微粒一步实现的且不通过中间或过渡状态的反应10、链锁反应：一种在反应历程中含有被称为链载体的低浓度活性中间产物的反应，这种链载体参加到反应的循环中，并且它在每次生成产物的同时又重新生成11、层流火焰传播速度：火焰前锋沿法线方向朝新鲜气传播的速度。
12、湍流火焰传播速度：是指湍流火焰前沿法向相对于新鲜可燃气运动的速度，可用流经火焰的可燃预混气的体积流量Q除以湍流火焰的表观面积A f来表示S T≡Q/A f13、邓克尔Damkohler数14、扩散燃烧：燃料和氧化剂没有预先混合，分别输入燃烧室，由扩散过程控制的燃烧。
15、动力扩散燃烧：燃烧的快慢既与化学动力因素有关，也与混合过程有关16、斯蒂芬stefan流：在相分界面处由于扩散作用和物理化学过程的作用而产生的垂直于相分界面处的总体物质流。
17、费克扩散定律：双组分混合物中，组分A的扩散通散与该组分质量分数梯度绝对值成正比，反之相反，比例系数称为扩散系数。
18、可燃极限：在一定的温度或压力条件下，并不是所有混合气成分都能够着火，而是存在着一定的浓度范围，超过这个范围，混合气就不可能着火19、蒸发常数k20、淬熄距离d q：当管径或容器尺寸小到某个临界值时，由于火焰单位容积的散热量太大，生热量不足，火焰便不能传播。
气体不完全燃烧热损失计算方法
气体不完全燃烧热损失计算方法
气体不完全燃烧导致的热损失通常可以通过计算燃料的完全燃烧时产生的热值与实际燃烧时产生的热值之间的差异来估算。
以下是一个一般的计算方法：
●计算完全燃烧时的理论热值：燃料在完全燃烧时会产生最大的热值。
你可以查阅
相关的燃料热值表格或文献，找到你使用的燃料在完全燃烧时的理论热值，通常以焦耳（J）或千卡（kcal）为单位。
●测量实际燃烧时的热值：在实际操作中，由于气体不完全燃烧，实际燃烧时产生
的热值会低于理论值。
你可以使用热值计算仪器或设备，例如燃气分析仪，来测量实际燃烧时的热值。
●计算热损失：热损失可以通过计算理论热值与实际热值之间的差异来估算。
公式
如下：
热损失=理论热值−实际热值
请注意，这个差异表示了由于不完全燃烧而导致的能量损失。
●考虑燃料组成：如果你知道燃料的详细组成，可以进一步考虑其中的不同组分在
燃烧过程中的影响。
例如，燃料中可能包含一些不易完全燃烧的组分，如挥发性有机物（Volatile Organic Compounds，VOCs）等。
●改善燃烧效率：为了降低热损失，可以采取改进燃烧设备、优化空气燃料比、提
高燃烧温度等方法，以尽可能实现更完全的燃烧。
请注意，这只是一个简化的方法，实际的计算可能需要考虑更多因素，如燃烧设备
的效率、燃烧温度、燃料的物理性质等。
在进行具体的热损失计算时，建议咨询专业工程师或使用相关工程工具。
燃烧学讲义
燃烧学讲义现代的工业炉大部分都以燃料作为炉子热能来源，对于燃烧过程的评价及其特点的分析，从总的来说可以归纳为以下几个方面的主要问题：（1）燃烧温度：燃烧温度应满足炉内被加热钢料对炉温的要求。
（2）燃烧速度：它影响着炉内温度的高低和高温区集中的程度。
燃烧速度的特性指标是燃烧室容积热强度、简称“燃烧强度”，它表示单位容积内单位时间完全燃烧掉的燃料量（米3/米3•小时、千克/米3•小时或千焦/米3•小时），燃烧强度大，说明燃烧速度快（或用火焰传播速度表示），火焰短，高温区集中。
（3）燃烧完全程度：它影响到炉内温度，炉内气氛和燃料消耗量以及对大气的污染程度等。
燃烧完全程度一般由炉内气体成分或烟气成分决定。
假如可以用烟气中化学损失来表示，也可用“燃烧完全系数”表示。
炉内气氛的特点经常用CO/CO2和H/H2O等气体成分的比值来表示。
（4）燃烧的稳定性和可调性：为了调节燃烧装置的燃烧能力。
在所要求的调节范围内，燃烧过程应当稳定进行，比如要保持火焰的连续性，不回火，不脱火，不爆炸，不灭火。
每种燃烧装置都允许一定的调节范围，其大小通常用“调节倍数”或简称为“调节比”来表示。
一、燃烧温度1、燃烧温度的概念燃烧温度即燃料燃烧时生成的气态燃烧产物（烟气或炉气）所能到达的温度。
在实际条件下燃烧温度与燃料种类，燃料成分（即发热量），燃烧条件（指空气、煤气蓄热情况）以及传热条件等因素有关。
总起来说无非是决定于燃烧过程中的热平衡关系。
如果收入的热量大于支出的热量则将反映出燃烧温度逐渐升高。
反之则将反映出燃烧温度逐渐下降直到热平衡时燃烧温度才会稳定下来。
由此看来燃烧温度实质上就是一定条件下有热平衡所决定的某种平衡温度。
所以分析燃烧过程中热收入和热支出的平衡情况，从中找出估算燃烧温度的方法及提高燃烧温度的具体措施。
根据能量守恒和转化规律可知：燃烧过程中燃烧产物的热收入和热支出必然相等。
热收入各项有：①燃料燃烧的化学热（燃料的低发热值）②蓄热空气的物理热Q空=Ln•c 空•t空③燃料带入的物理热Q燃=c燃•t燃热支出各项有：①燃烧产物所含的热量Q产=Vn•c产•t产②由燃烧产物向周围介质的散热损失以Q介表示，它包含炉墙的全部热损失，加热金属和炉子构件等的散热损失。
《消防燃烧学》演示文稿
q放
C
Байду номын сангаас
q散
B A
T0
T2 T3 T1
T
T1 T3 T2， 说明自燃点不是常数
3.在自由基链锁着火理论中，其基本思想是什么？着火的条 件是什么？基于该理论，灭火的措施有哪些？
在氧化反应体系中，一方面，随着热量的积累反应自动加速，但也可 以通过分支的链锁反应，迅速增加活化中心（自由基）浓度来使反应 不断加速直至着火爆炸。其思想的基本出发点是：链锁反应体系着火 与否取决于该体系自由基的生成速度和销毁速度之间的关系。
4.下列现象或实验结果可用哪种着火理论解释？
(1)可燃气体爆炸存在浓度极限； (2)可燃物燃烧或爆炸存在着火感应期； (3)氢气/氧气体系有三个着火极限； (4)当可燃气体的压力低于某一极限压力时，不能燃 烧或爆炸； (5)卤代烷有很好的灭火效能。
谢苗诺夫热着火理论：1、2、4 链锁着火理论：2、3、4、5
链锁反应理论中的灭火措施
1.降低系统温度，以减慢自由基增长速度。 因为在链传递过程中由链分支而产生的自由基增长是 一个分解过程，需吸收能量。温度高，自由基增长快； 温度低，自由基增长慢， 2.增加自由基在固相器壁消毁速度。 为增加自由基碰撞固相器壁的机会，可以在着火系统 中加入惰性固体颗粒，如粉末灭火剂、砂子等。 3.增加自由基在气相中的消毁速度。 可在着火系统中喷洒卤代烷等灭火剂；或者在防火材 料中加入卤代烷阻燃剂，如溴阻燃剂。
燃烧学讲义第六章
第6章可燃固体的燃烧6.1固体燃烧概述6.1.1固体燃烧的形式根据各类可燃固体的燃烧方式和燃烧特性，固体燃烧的形式大致可分为五种。
（1）蒸发燃烧硫、磷、钾、钠、蜡烛、沥青等可燃固体，在受到火源加热时，先熔融蒸发，随后蒸汽与氧气发生燃烧反应，这种形式的燃烧一般成为蒸发燃烧。
樟脑，萘等易升华物质，在燃烧时不经过熔融过程，但其燃烧现象也可看作是一种蒸发燃烧。
（2）表面燃烧可燃固体（如木炭、焦炭、铁、铜等）的燃烧反应是在其表面由氧和物质直接作用而发生的，称为表面燃烧。
这是一种无火焰的燃烧，有时又称之为异相燃烧。
（3）分解燃烧可燃固体，如木材、煤、合成塑料、钙塑材料等，在受到火源加热时，先发生热分解，随后分解出的可燃挥发份与氧发生燃烧反应，这种形式的燃烧一般称为分解燃烧。
（4）熏烟燃烧（阴燃）可燃固体在空气不流通，加热温度较低、分解出的可燃挥发份较少或逸散较快、含水分较多等条件下，往往发生只冒烟而无火焰的燃烧现象，这就是熏烟燃烧，又称阴燃。
（5）动力燃烧（爆炸）指可燃固体或其分解析出的可燃挥发份遇火源所发生爆炸式燃烧，主要包括可燃粉尘爆炸、炸药爆炸、轰燃等几种情形，其中，轰燃是指可燃固体由于受热分解或不完全燃烧析出可燃气体，当其以适当比例与空气混合后再遇火源时，发生的预混燃烧。
例如能析出一氧化碳的赛璐珞、能析出氰化氢的聚氨酯等，在大量堆积燃烧时，常会产生轰燃现象。
这里需要指出的是，上述各种燃烧形式的划分不是绝对的，有些可燃固体的燃烧往往包含着两种或两种以上的形式。
例如，在适当的外界条件下，木材、棉、麻、纸张等的燃烧会明显地存在分解燃烧、阴燃、表面燃烧等形式。
6.1.2评定固体火灾危险性的参数固体燃烧特性比较复杂，评定其火灾危险性的参数主要包括：（1）熔点、闪点和燃点固体熔点是固体变为液体的初始温度；某些低熔点可燃固体发生闪燃的最低温度就是其闪点；固体燃点是指对可燃固体加热到一定温度，遇明火发生持续燃烧时固体的最低温度。
《消防燃烧学》课程考试大纲
《消防燃烧学》课程考试大纲课程名称：消防燃烧学英文名称：Combustion Fundamentals of Fire课程编号：04hzzyb506课程类别：专业技术基础课学 时：60适用专业：消防指挥(普通本科)考试总要求本课程的考试目标是考查学生对《消防燃烧学》基本概念、基本理论、基本方法和常用火灾预防与控制技能的掌握情况，检测学生分析问题、解决问题的能力。
为了便于考查，将概念和理论的考试分为“了解”和“理解”两个层次，对方法和技能的考试要求分为“会”、“掌握”和“熟练掌握”三个层次。
考试内容与要求要考查的《消防燃烧学》知识分为燃烧的化学基础、燃烧的物理基础、着火与灭火的基本理论、可燃气体的燃烧、可燃液体的燃烧和可燃固体的燃烧六部分。
一、燃烧的化学基础（一）燃烧本质和条件1．理解燃烧的本质；2．掌握燃烧的条件及其在消防中的应用。
（二）燃烧反应速度方程1．理解质量作用定律；2．理解阿累尼乌斯公式；3．掌握燃烧反应速度方程的推导。
（三）燃烧时空气需要量计算1．掌握固体和液体可燃物理论空气需要量的计算方法；2．掌握气体可燃物理论空气需要量的计算方法；3．掌握实际空气需要量的计算方法。
（四）燃烧产物及其计算1．了解燃烧产物的危害性；2. 了解燃烧产物的基本概念；3．了解燃烧产物的毒害作用；4．掌握有关燃烧产物的计算。
（五）燃烧热及燃烧温度计算1．了解燃烧温度的计算方法；2. 了解热容的基本概念及分类；3．掌握燃烧热和热值的计算方法。
二、燃烧的物理基础（一）热量传递概述1．了解热传递的基本概念，掌握其遵循的基本定律；2．了解热对流的基本概念，掌握其遵循的基本定律；3．了解热辐射的基本概念，掌握其遵循的基本定律。
（二）热传导1．了解非稳态导热的数值解法；2．了解一维稳态导热和非稳态导热微分方程的建立和求解过程；3．掌握导热微分方程式的理论推导及各种情况下的导热微分方程式的表达形式；4．掌握集总热容分析法及其应用条件。
《消防燃烧学》教案
《消防燃烧学》教案.doc第一章：绪论1.1 课程介绍介绍消防燃烧学的概念、研究对象和意义。
解释火灾的发生与发展过程。
1.2 火灾燃烧的基本条件讲解可燃物、氧化剂和点火源的概念。
解释火灾燃烧的三要素及其相互作用。
1.3 火灾类型及燃烧特性介绍不同类型的火灾及其燃烧特性。
分析常见火灾案例，探讨火灾的原因和教训。
第二章：燃烧的基本原理2.1 燃烧的化学反应讲解燃烧的化学反应过程，包括氧化还原反应。
解释燃烧产物的形成和影响。
2.2 燃烧速率与燃烧特性介绍燃烧速率的影响因素，如可燃物性质、氧气浓度和温度。
讲解燃烧过程中的火焰传播和燃烧产物扩散。
2.3 燃烧的热效应解释燃烧过程中的热效应，包括燃烧热和热辐射。
探讨热效应在火灾蔓延中的作用。
第三章：火灾蔓延与控制3.1 火灾蔓延的物理过程讲解火灾蔓延的物理过程，包括火焰传播、热辐射和烟雾传播。
分析火灾蔓延速度和范围的影响因素。
3.2 火灾控制策略介绍火灾控制的方法和措施，如灭火剂的选用和灭火设备的应用。
讲解火灾现场的应急处理和人员疏散原则。
3.3 火灾蔓延的模拟与预测介绍火灾蔓延模拟的方法和技术。
讲解火灾蔓延预测的意义和应用。
第四章：燃烧设备与火灾实验4.1 燃烧设备介绍常用的燃烧设备和实验装置，如燃烧炉、燃烧箱和火焰喷射器。
讲解燃烧设备的使用方法和注意事项。
4.2 火灾实验方法讲解火灾实验的设计原则和方法。
介绍常见的火灾实验，如火焰传播实验和燃烧产物分析实验。
4.3 实验数据处理与分析讲解实验数据的收集和处理方法。
分析实验结果，探讨火灾燃烧特性和蔓延规律。
第五章：燃烧防护与安全5.1 燃烧防护措施介绍燃烧防护的基本原则和方法。
讲解燃烧防护材料的选择和使用。
5.2 火灾现场的应急处理讲解火灾现场的应急处理流程和注意事项。
介绍火灾现场的人员疏散和救援措施。
5.3 消防安全管理与教育讲解消防安全管理的重要性和管理措施。
介绍消防安全教育和培训的方法和内容。
第六章：火灾燃烧动力学6.1 火焰传播与蔓延讲解火焰传播的基本原理和影响因素。
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完全燃烧情况下(Ln,O2－L0,O2)为烟气中剩余氧量
Ln,O2 - L0,O2=O2’. Vn/100
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方法1氧平衡原理计算n值
因此得到n值
nO2'aRO2'bH2O' aRO2'bH2O'
3、引入K表示理论需氧量与燃烧产物中RO2’量的比 值
KaRO 2'bH 2O ' 或KL0,O 2
第二节 空气消耗系数的计算
空气消耗系数的计算
1、提出问题：空气消耗系数n值是一个很重要的指标，
对燃烧过程有很大影响，需要确定
2、分析问题：正在工作的炉子，由于存在吸气和漏风
现象，很难测定实际空气消耗量Ln，也就难以用下式求n
n Ln L0
3、解决问题：需要用烟气成分计算空气消耗系数
按氧平衡原理计算n值 按氮平衡原理计算n值
RO 2'
VRO 2
n O2 ' KRO2 ' KRO2 '
K值可根据燃料成分求得，各燃料K值查表6－3
为什么要引入参数K
14
引入K的意义
在引入K前，n值用燃烧产物表示时，有H2O成分， H2O成分有多少以气态形式存在是很不确定的，取 决于温度
在用仪器测量烟气成分时，都是检测干烟气，一般 不测量H2O成分数据（测量了也不准确）
β 是一个燃料特征系数，决定于燃料成分。对于各种燃料其数值 列于表6－1中
RO2＝CO2＋SO2，即两种成分之和 各成分的上标 ’ ——表示是燃烧产物（烟气）成分
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气体分析方程的导出
1、定义VRO2、RO’2,max、β(存在C、S成分上限) （1）VRO2是完全燃烧时燃烧产物中RO2（CO2＋
RO’2,max，再将RO’2,max的表达式代入β的定义式(6-2)
6
V0,d与Vn,d的关系
对于完全燃烧：Vn,d=V0,d+(Ln-L0) （此时n>=1）
如果不完全燃烧：
(V n ,d)完 = (V n ,d)不 1 0 0 0 .5 C O 1 ' 0 0 0 .5 H 2 ' 2 C H 4 '
SO2）的数量（注意：不要求n＝1） （2）RO’2,max定义为干理论燃烧产物中的RO2最大
理论含量（干成分%，注意n＝1）
RO'2,max
VRO2 V0,d
100
（6－1）
（3）β由右式定义
RO'2,max
21
1
（6－2）
5
气体分析方程的导出
2、用烟气成分计算RO’2,max，要计算 VRO2和V0,d
《消防燃烧学》第6章-空气消 耗系数及不完全燃烧热损失的
检测计算
对烟气的检测和计算
目标：通过对燃烧产物（烟气）的成分进行气体 分析，实现对空气消耗系数和燃烧完全程度的计 算
途径：气体成分的测量仪器有：奥氏气体分析器、 气体色层分析仪、气相色谱仪、光谱分析仪等
方法：然后按燃料性质和烟气成分反算各项指标 关键问题：需要掌握空气消耗系数和不完全燃烧
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方法1 氧平衡原理计算n值
思路：1、首先将n值用氧气量来表示
nLnLn,O 2 L0,O 2(Ln,O 2L0,O 2)
LБайду номын сангаас L0,O 2
L0,O 2
2、用烟气成分表示，L0,O2为理论需氧量，完全燃烧 后全部转化为RO2和H2O，那么必然可以用下式表示
L0,O2 =aVRO2+bVH2O=(aRO2’+bH2O’).Vn/100
2、利用上式，仅测得CO2’和O2’的情况下，可 计算CO’（假定没有SO2’）
CO '21O2'(1)CO 2' 0.605
3、如果完全燃烧，则没有可燃成分
(1)R2O 'O 2'21
( 1 ) R 2 ' ( 0 . 6 O ) C 0 ' O 2 ' 5 0 . 1 O H 2 ' ( 8 0 . 5 ) 5 C 8 4 ' 2 10
热损失的检测计算原理和方法
2
第一节 燃烧产物气体成分的测定和验证
3
气体分析方程 ——判断测量烟气数据准确性
在使用仪器及相应方法测量得到烟气成分数据后， 需要验证所得数据的准确性
满足气体分析方程的数据就是有效的(误差范围内)
(1)R2'O (0 .60 5 )C' O O 2' 0 .18 H 2'5 (0 .5 8 )C4'H 21
定义β就是要依据燃料本身的特征值（与燃烧过程无 关）来判断所测量烟气成分是否具有准确性
实际上从式(6-2)看出做为检测的特征值β和RO’2,max是 一样的，两者有确定的简单关系，用β是为了简便
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气体分析方程的简化应用
1、如果H2’及CH4’很小，则可忽略不计，方程 简化为
( 1 ) R 2 ' ( O 0 .6 0 ) C 5 ' O 2 O ' 21
如何用产物成分表示Ln-L0（过剩空气量）。一部分 是n>1过剩的，一部分是由于不完全燃烧未参加反应 而剩余的，故 O 2 ' O 2 ',过 （ 0 .5 C O ' 0 .5 H 2 2 C H 4 '
LnL0O2 ',过10 10Vn,d12010
=12010（ O2 ' 0.5CO'0.5H22CH4 ')10 10Vn,d
根据VRO2的定义，可直接写出 VR2 OV n,d(R2O 'C 10 ' O C 04H ')
依据烟气中成分同样可以得到V0,d和Vn,d间的关系
计算过程依据可回顾第四章
V 0 ,d V n ,d 1 0 4 .7 0 O 2 6 ' 0 .8 H 1 2 8 ' 1 0 .8 C 0 8 ' 7 O .5 C 2 4 'H 3、得气体分析方程，上两式子代入定义式(6-1)得到
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V0,d与Vn,d的关系
因此，n>=1时，
V 0 ,d V n ,d ( 1 0 0 4 .7 6 O 2 ' 0 .8 8 H 2 ' 1 .8 8 C O ' 7 .5 2 C H 4 ') 1 0 1 0
在n<1时，上式同样成立 把上式和VRO2代入RO’2,max的计算式，即可得气
体分析方程
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定义RO’2,max及β的意义
对于确定的燃料，其成分中含C、S元素的量是确定的， 因此在烟气中CO2＋SO2有理论上的最大值，这就是 RO’2,max
根据物质守恒，烟气中所有含C、S元素成分之和不能 超过RO’2,max。如果测量的数据超过了，那就是错误 的。如果相差太大那么就是测量误差大或燃烧状况很 不理想