消防燃烧学(新)

第一章火灾燃烧基础知识一、填空1、燃烧从本质上讲，是一种特殊的氧化还原反应。

2、燃烧三要素：要发生燃烧反应，必须有可燃物、助燃物和点火源。

3、根据火三角形，可以得出控制可燃物、隔绝空气、消除点火源、防止形成新的燃烧条件阻止火灾围的扩大四种防火方法。

4、根据燃烧四面体，可以得出隔离法、窒息法、冷却法、化学抑制法四种灭火方法。

5、燃烧按照参与燃烧时物质的状态分类，可分为气体燃烧、液体燃烧和固体燃烧；按照可燃物与助燃物相互接触与化学反应的先后顺序分类，燃烧可分为预混燃烧和扩散燃烧；按照化学反应速度大小分类，燃烧可分为热爆炸和一般燃烧；按照参加化学反应的物质种类分类，燃烧可分为化合反应燃烧和分解反应燃烧两类；按照反应物参加化学反应时的状态分类，燃烧可分为气相燃烧和表面燃烧；按照着火的方式分类，燃烧可分为自燃和点燃等形式。

6、热量传递有三种基本方式：即热传导、热对流和热辐射。

7、释放热量和产生高温燃烧产物是燃烧反应的主要特征。

8、物质的传递主要通过物质的分子扩散、燃料相分界面上的斯蒂芬流、浮力引起的物质流动、由外力引起的强迫流动、紊流运动引起的物质混合等方式来实现。

9、物质A在物质B中扩散时，A扩散造成的物质流与B中A物质的浓度梯度成正比，这个梯度可有三种表示方法，分别是浓度梯度、分压梯度和质量分数梯度。

10、管道高度越高，管道外温差越大，烟囱效应越显著。

11、烟气是火灾使人致命的主要原因。

烟气具有的危害性包括：缺氧、窒息作用；毒性、刺激性及腐蚀性作用；烟气的减光性；烟气的爆炸性；烟气的恐怖性；热损伤作用。

12、烟气的主要成分：CO、CO2、HCI、SO2、NO2、NH3等气态产物。

二、简答1、燃烧的本质：是一种特殊的氧化还原反应。

燃烧的特征：燃烧时可以观察到火焰、发光、发烟这些特征。

例如：蜡烛燃烧时可以观察到花苞型火焰，实际火灾中的火焰呈踹流状态；停电时蜡烛发出的光可以照亮周围，实际火灾中物质燃烧的火光能够照亮夜空；蜡烛棉芯较长时很容易观察到火焰上方有黑烟冒出，在蜡烛上方放臵冷瓷器时，可以观察到烟炱，实际火灾中更可以观察到浓烟滚滚的现象。

2、正确理解燃烧的条件：燃烧的条件分为必要条件和充要条件。

必要条件包括三个，可燃物、助燃物和点火源。

充要条件有六个，除了可燃物、助燃物和点火源之外，还要满足一定的可燃物浓度，一定的助燃物浓度或含氧量，一定的着火能量相互作用，燃烧才可能方式和持续进行。

3、根据燃烧的条件，可以提出的防火和灭火方法：火灾是在时间或空间上失去控制的燃烧所造成的灾害。

正确地应用燃烧条件是进行火灾预防和扑救的基础。

根据着火三角形，可以从下述四个方面进行火灾的预防：一是控制可燃物，二是隔绝空气，三是消除点火源，四是设臵阻火装臵，阻止火焰蔓延；或在建筑物之间预留防火间距。

根据燃烧四面体，可以得出以下灭火方法：一是隔离法，二是窒息法，三是冷却法，四是化学抑制法。

4、燃烧产物（包指烟）的危害性：火灾中的燃烧产物（火灾烟气）是火灾致命的主要原因。

火灾烟气是一种混合物，具有的危害性如下：一是烟气具有缺氧、窒息作用，如氧气浓度过低或二氧化碳浓度过量。

二是烟气具有毒性、刺激性及腐蚀性的作用，如一氧化碳与血红蛋白结合，二氧化硫、盐酸等酸性产生的刺激性和腐蚀性。

三是烟气具有热损伤作用，发生轰然时室烟气的温度在600度以上，将会对人体产生不可挽回的损伤。

四是烟气的减光性，火灾烟气中的烟粒子对可见光是不透明的，在火场上弥漫的烟气会严重影响人们的视线。

五是烟气的爆炸性，烟气中的不完全燃烧产物，如CO、H2S、苯等易燃物，使火场有发生爆炸的危险。

六是烟气的恐怖性，火灾发生后，烟气的恐怖性会使人们的逃生速度大为降低，辨别方向的能力进一步减弱。

5、烟囱效应的形成：如教材图1-3烟囱效应示意所示，界面2处的压力P1=P+Hr,P2=PHr0，当T=T0时，P1=P2；当燃烧发生时，烟囱的温度T>T0，导致烟囱部的密度反而小于外界密度，γ<γ0，所以P1<P2,外部空气不断地烟囱，烟囱的热空气向上运动，从而形成烟囱效应。

烟囱效应受到两个因素的影响：高度和外温差。

从原理公式可以看出高度越大，P1和P2的差值越大，烟囱效应越显著。

这是高层建筑火灾通过楼梯间和电梯并迅速向上发展的原因；外温差越大，P1和P2差值越大，烟囱效应越显著。

烟囱效应对高层建筑发生火灾时的危害特别大。

在发生火灾时，楼梯通道、电梯井如不采取防火措施，就会起到烟囱的作用。

6、物质浓度、体系温度和反应活化对反应速度速率的影响。

根据质量作用定律，物质浓度对反应速度的影响：当温度不变时，某化学反应的反应速度与该瞬间各反应物浓度的乘积成正比例，如果该反应按照某化学反应方程式一步完成（简单，基元反应），则每种反应物浓度的方次即等于化学反应方程式中的反应比例常数。

根据燃烧反应的速率方程，可燃物燃烧时，活化能越大，燃烧速度越慢，火场温度越低，燃烧速度越慢。

根据燃烧反应的速率方程的表达式，燃烧反应速度与温度；氧气浓度；活化能有关。

第二章着火与灭火基本理论一、填空1、可燃物的着火方式可分为：化学自燃；热自然和点燃三种。

2、可燃物的着火方式可分为自燃和引燃两类。

其中不需要外界加热，而是在常温下依据自身的化学反应而发生着火的现象称为化学自燃；需将可燃物和氧化剂的混合物加热到某一温度时能发生自动着火称为热自燃。

3、从加热角度来看热自燃和点燃的区别，热自燃是整体加热，点燃是局部加热。

4、热自燃理论认为，着火是反应放热因素与散热因素相互作用的结果。

5、热生成速率qg的表达式为△HcVKnCAexpk-E/RT，热损失速率ql的表达式为ql=hs(T－T0)；qg温度的指数函数；ql为温度的线性函数；斜率为hs。

6、放热曲线和散热曲线的位臵关系由三个因素决定，；7、发热量越大，体系越容易自燃；发热量相同，表面；8、导热系数越小，散热速度越小，越易自燃；9、着火条件是化学动力学参数和流体力学参数的综合；10、弗兰克-卡门涅茨基自燃理论的自燃判断准则是；11、链式反应三步骤为：链引发、链传递和链终止；12、反应物分子断裂产生自由基的过程可借助于光照；13、链式反应根据链6、放热曲线和散热曲线的位臵关系由三个因素决定，它们是压力、对流换热系数、环境初始温度。

7、发热量越大，体系越容易自燃；发热量相同，表面积与体积比值越大，散热能力越强，越不易自燃；较低自燃点物质的加入可使高自燃点的物质自燃点降低。

8、导热系数越小，散热速度越小，越易自燃。

9、着火条件是化学动力学参数和流体力学参数的综合体现。

10、弗兰克-卡门涅茨基自燃理论的自燃判断准则是：δ大于某一临界值δer.11、链式反应三步骤为：链引发、链传递和链终止。

12、反应物分子断裂产生自由基的过程可借助于光照和加热等方法。

13、链式反应根据链传递前后自由基数目之比，可分为直链反应和支链反应。

14、链式反应着火理论认为，反应自动加速并不一定要依靠热量的积累，也可以通过链式反应逐渐积累自由基的方法使反应自动加速，直至着火。

15、链式反应系统中自由基数目能否发生积累是链式反应工程中自由基增长因素与自由基销毁因素相互作用的结果。

16、对于支链反应，分支链生成自由基的反应速度常数用?表示，它受温度的影响很大；温度升高，其值增大，即活化分子的质量分数增大。

17、对于支链反应，链终止反应速度常数用g来表示，其受温度的影响不大。

18、￠＝0时，链锁反应的反应速度随时间线性增加；￠>0时，链锁反应的反应速度加速增加；当￠<0时，反应速度时间趋于定值。

19、根据链锁反应理论，要使已着火系统灭火，必须增大自由基的销毁速度。

20、电火花点火的机理有两种理论，分别是热理论和电理论；低温时电理论起主要作用，当电压升高后，热理论起主要作用。

21、电火花放电可以通过电容放电和感应放电来实现。

22、电火花引燃可燃混气时，火花能量必须大于引燃最小能量；电极距离必须大于电极熄火距离。

23、高温质点强迫着火的判据是高温质点表面附近可燃介质的温度分布曲线的斜率等于零。

24、关于引燃能的说法错误的是导热系数越大，所需的容越大，所需的最小引燃能越大，混合气体越不容易被点燃；二是燃烧热越大，所需的最小引燃能越小，混合气体越容易被点燃。

25、关于引燃能的说确的是：一混合气体压力越大，所需的最小引燃能越小，混合气体越容易被点燃；二混合气体初始温度越高，所需的最小引燃能越小，混合气体越容易被点燃；三混合气体活化能越大，所需的最小引燃能越大，混合气体越不容易被点燃。

26、电极距离必须大于电极熄火距离，电极能量大于最小引燃能，电火花才能引燃混合气体成功。

27、对于已着火体系，可以采取稀释氧浓度的方法进行灭火，当氧浓度低于12％，或水蒸气浓度高于35％，或二氧化碳浓度高于30％-35％时，绝对多数燃烧都会熄灭。

28、降低环境温度使系统灭火时，必须使温度降到比着火时的环境温度低，这种现象称为灭火滞后。

29、对灭火来讲，降低氧气或可燃气气体浓度比降低环境温度的作用更大；相反，对防止着火来说，降低环境温度的作用大于降低氧气或可燃气气体浓度的作用。

30、与水反应发生自燃的物质的共同特点是：放出可燃气体和大量的热，可燃气体在局部高温环境中与氧结合发生自燃。

二、简答1、可燃物的着火方式的种类和各自特点：一般分为以下几类：⑴化学自燃：例如火柴受摩擦而着火；炸药受撞击而爆炸；金属钠在空气中的自燃；烟煤因堆积过高而自燃。

这类着火现象通常不需要外界加热，而是在常温下依据自身的化学反应发生的，因此习惯上称为化学自燃。

⑵热自燃：如果将可燃物与氧化剂的混合物均匀加热，随着温度的升高，当混合物加热到某一温度时就会自动着火（这时着火发生在混合物的整个容器中），这种着火方式习惯上称为热自燃；⑶点燃（或称强迫着火）：是指由于从外部能源，诸如电热线圈、电火花、炽热质点、点火火焰等得到能量，使混合气体的局部围受到强烈的加热而着火。

这时火焰就会在靠近点火源处被引发，然后依靠燃烧波传播到整个可燃混合物中，这种着火方式习惯上称为热引燃。

大部分火灾都是因引燃所致。

2、体系具备着火条件是否就一定着火：着火条件是：如果在一定的初始条件下，系统不可能在整个时间区段保持低温水平的缓慢反应态(即非燃烧态)，那么这个初始条件便称为着火条件。

要正确理解着火条件需注意以下几点：⑴系统达到着火条件并不意味着已经着火，而只是系统已具备了着火的条件；⑵着火条件是就系统的初态而言的，它的临界性质不能错误地解释为化学反应速度随温度的变化有突跃的性质。

⑶着火条件不是一个简单的初温条件，而是化学动力学参数和流体力学参数的综合体现。

3、利用放热曲线和散热曲线的位臵关系，分析说明改变环境温度时，谢苗诺夫热自燃理论中着火的临界条件：4、Bi数的物理意义是：用来表征对流传热能力和固体导热能力相对大小的参数，当Bì小于0.1时，可认为物体部各处温度相等。