防火防爆理论与技术

防火防爆理论与技术名词解释1. 受热自燃：可燃物质由于外界的加热，温度升高至自燃点，而发生的自行燃烧的现象。

2. 自热自燃：可燃物质由于本身的化学反应，物理或生物作用等所产生的热量使温度升高至自燃点，而发生自行燃烧的现象。

3. 蒸发潜能（热）:单位重量的液体在温度保持不变的情况下转化为蒸气时所吸收的热量4. 可燃液体燃烧饱和蒸汽压：单位时间内，溢出液面的蒸气和回到液面的蒸气量相等时，其所形成的蒸气压力。

5. 爆炸极限：在一定的压力和温度下，只有当可燃物在混合气体中的浓度处于一定的范围内才发生燃烧或爆炸，即存在着火浓度极限，或爆炸浓度极限。

6. 最小传播断面：爆炸性混合物的火焰尚能传播而不熄灭的最小断面为最小传播断面。

7. 感度：炸药在外界能量作用下发生爆炸的难易程度8. 扩散燃烧：边混合边燃烧，燃烧谏度受扩散谏度控制。

扩散燃烧可以是单相的，亦可以是多相的9. 预混燃烧：可燃气体和氧化剂两者先混合再燃烧称为预混燃烧。

10. 标准燃烧热:1298K O.IMPa11. 直链反应：每消耗一个活性基团同时又生成一个活性基团，直到链终止。

就是链传递过程中，活性基团的数目保持不变。

12. 支链反应：一个活性基团在链传递过程中，除了生成最终产物外，还将产生2个或2个以上的活性基团，即活性基团的数目在反应过程中时逐渐增加的13. 爆热：单位质量的炸药爆炸时所放出的热量14. 爆温:指炸药在爆炸瞬间所放出的热量将产物加热到的最高温度15. 爆压：炸药在一定的容积内爆炸后，其气体产物的热容不再变化时的压力。

16. 殉爆: 一装药爆炸后能引起与其相隔一定距离的另一装药爆炸的现象17. 氧指数：刚好维持物质燃烧时的混合气体中最低氧含量的体积百分数。

氧指数越小的高聚物，火灾危险性越大。

（22,22—27，27）18. 闪燃：可燃液体蒸发出少量可燃蒸气，遇到火源产牛一闪即灭（延续时间小于5S）的燃烧现象。

二、简答题1■谢苗诺夫热自然理论着火理论的条件.着火条件的函数表达式：丰cq仙-f (T o, h , P , d , u ：：)二0T O--环境温度；h--对流换热系数;P--预混气压力；d--容器直径；u®--环境气流速度T01 T 02 T 03热生成速率q厂QVk o C A C B e — E/RT散热速率q，2二S (T -T o)在反应初期CA，CB与反应开始前的最初浓度CA0，CB0很相近，Q、V、K0 均为常数，因此放热速度q1和混合气温度T之间的关系是指数函数关系，散热速度q2与混合气温度之间是直线函数关系。

着火的临界条件：2条曲线相切于B点。

放热和散热曲线相切于B点一一自燃的临界状态T B――自燃温度(自燃点) T02――自燃临界环境温度T a,cr2. 爆炸极限影响因素爆炸下限：能使火焰蔓延的最低浓度。

爆炸上限： .............. 高……。

(1)初始温度：爆炸性混合物的初始温度越高，则爆炸极限范围越大，即爆炸下限降低而爆炸上限增高(2)初始压力：一般压力增大，爆炸极限扩大。

压力降低，贝燧炸极限范围缩小(3)惰性介质即杂质：若混合物中含惰性气体的百分数增加，爆炸极限的范围缩小，惰性气体的浓度提高到某一数值，可使混合物不爆炸(4)容器：容器管子直径越小、爆炸极限范围越小。

当管径(或火焰通道)小到一定程度时，火焰不能通过(5)点火能源：火花的能量、热表面的面积、火源与混合物的接触时间等，对爆炸极限均有影响3. 氢氧着火半岛着火半岛现象：对氢氧的混合气体，氢氧反应有三个着火极限在第一、二极限之间的爆炸区内有一点P(1)保持系统温度不变而降低压力，P点则向下垂直移动，自由基器壁消毁速度加快，当压力下降到某一数值后，f < g, ©< 0 ,第一极限提高混合气的温度，可使临界着火压力降低，谢苗诺夫把这一关系归纳为q i 二q2dTdq 2dTP j = Ae iA和B都是常数，与活化中心、反应的物质和不可燃添加剂的性质以及器壁形状、尺寸等有关。

(2)保持系统温度不变而升高压力，P点则向上垂直移动自由基气相消毁速度加快，当压力身高到某一数值后，f < g, © < 0 , ----------------------------- 第二极限同样，谢苗诺夫把该界限表达为BA'和B'都是常数。

P j二A e T i(3)压力再增高，又会发生新的链锁反应H 02 M > H02 MH02H2》H20 OH导致自由基增长速度增大，于是又能发生爆炸，------------------- 第三极限4■影响液体燃烧速度的因素(1)液体的初温影响；(2)容器直径大小的影响；(3)容器中液体高度的影响；随着容器中液位的下降，直线燃烧速度相应降低.这是因为随着液位下降，液面到火焰底部的距离加大，所以火焰向液面的传热速度降低。

(4)液体中的含水量的影响；液体中含水时，由于从火焰传递出的热量有一部分要消耗于水分蒸发，因此液体的燃烧速度下降。

而且含水量越多，燃烧速度越慢。

(5)风的影响，风速增大到某个程度，风有利于空气和液体蒸气的混合，可使燃烧速度加快。

燃烧速度趋于一个固定值。

5. 着火分析(1)采取那些方法可使不自燃的体系达到临界着火条件，并用示意图表示。

(2) 说明采用不同方法时体系的自燃点是否相同？比较其大小解：体系不自燃时，欲使体系达到临界着火条件，采用方法为(1) 提高器壁温度(2) 减少对流换热系数或减少表面积(3) 增大体系压力或提高反应物浓度降低活化能T I>T3>T2,说明自然点不是常数。

6. 灭火分析根据热自燃理论，正在稳定燃烧的体系, 几种灭火的可能措施？使之熄灭的条件是什么？用图示法表示111）降低环境温度2）增加散热3）降低氧气或可燃物浓度7■简述链式反应理论链式着火理论：在氧化反应体系中，一方面，随着热量的积累反应自动加速，但也可以通过分枝的链锁反应，迅速增加活化中心（自由基）来使反应不断加速直至着火爆炸。

链反应一般包括链引发，链传递，链终止三个阶段。

一个自由基H?参加反应后，经过一个链传递形成最终产物H20的同时产生三个H?分为两大类：直链反应、支链反应链锁着火临界条件：自由基的生成速度等于自由基销毁速度8.粉尘爆炸影响因素（一）粉尘的物理化学性质含可燃挥发份越多的粉尘，爆炸的危险性越大，且其爆炸压力和升压速度越高（二）粉尘的粒度和浓度粒度越小的粉尘，比表面积越大，在空气中的分散度越大且悬浮的时间越长，吸附氧的活性越强，氧化反应速度越快，因此就越容易发生爆炸，即其最小点火能和爆炸浓度下限越小；可燃粉尘必须在其浓度处于爆炸浓度极限范围内才能发生爆炸。

粉尘浓度越高，着火温度越低，（三）可燃气体和惰性成分的含量可燃气体，降低粉尘爆炸最小点火能和爆炸下限降低，爆炸压力及升压速度惰性气体，不但会缩小粉尘爆炸的浓度范围，而且会降低粉尘爆炸的压力及升压速度。

（四）粉尘的爆炸环境条件（五）火源强度或点火方式火源温度越高、火源越强时，粉尘的爆炸下限较低。

（六）容器的容积同可燃气体爆炸一样，容积越大，粉尘爆炸的最大升压速度越小。

9■动蒸发的的影响因素（1）燃料的沸点和饱和蒸气压：沸点越低，蒸发性越高；蒸汽压越大，蒸发性越高（2）扩散系数：扩散系数愈大，蒸气的扩散速率愈大，液体蒸发性越高。

（3）蒸发潜热：当外界条件相同时，液体的蒸发潜热愈高，蒸发的速度也愈低＜（4）粘度：粘度小，雾化时摩擦小，颗粒细，蒸发面积大，蒸发速度快。

（5） 表面张力：表面张力较小的燃料，雾化容易，蒸发表面增加，蒸发更为完 善。

（6） 空气温度：温度愈高，液体的蒸发速度愈大（7） 蒸发表面：液体的蒸发表面愈大，单位时间内的蒸发量也愈大。

三、论述题1■雨果尼奥曲线（自己去找老师第一章PPT31页左右，图和公式很多复制太麻烦） 2■激波的形成（见第四章 PPT60页往后里，自己看吧，复制太麻烦） 3■爆轰爆轰的发生（a 正常火焰传播0— 0前面形成一系列压缩波d —d,d '— d',d 〃一d 〃……（b ） 正常火焰传播0—0前方爆轰波U — U 已形成，并使未燃混合气着火； （c ） 正常火焰传播与爆轰波引起的燃烧合二为一 爆轰形成条件1 •初始正常火焰传播能形成压缩扰动初始正常火焰传播能否形成压缩扰动，是能否产生爆轰波的关键。

2 •管子要足够长或自由空间的预混气体积要足够大 3 •可燃气浓度要处于爆轰极限范围内爆轰极限范围一般比爆炸极限范围要窄 4 •管子直径大于爆轰临界直径管子能形成爆轰的最小直径称爆轰临界直径，约为 12〜15mm 。

四、计算题1■爆炸极限的计算例1■有燃气体含C2H6 40%, C4H10 60%,取1m3该燃气与19m3空气混合。

该 混合气体遇明火是否有爆炸危险？ （ C2H6和C4H10在空气中的爆炸上限分别为 12.5%、8.5%，下限为 3.0%、1.6%）空）O * & d _______O d r d爆轰形成过程示意图解:乙烷：P 仁40% 丁烷：P2=60%100% = 2.0% x± = 40 60 —+ ------- 3 1.6混合气中可燃气浓度：1/ （1+19） =5% 故，该混合气体遇火爆炸。

100% 40 60------- + -------12.5 8.52.0% < 5% < 9.7% 二9.7%2■燃烧温度的计算例：已知木材的质量百分数组成：C —40%，6%，（1） （2） （3）（4）H —10%，0—41%, N —2%，A — 1% 1kg 木材完全燃烧理论空气量，烟气的组成，体积 （a = 1）木材的高低热值 =1.5， =1.5 完全燃烧所需的空气量, 燃烧温度 烟气的组成，体积 ［解］: （1）V0 ,O 2<1232 V0 ,air烟气的组成: 0 ,CO 2V0, N 2 V 0,H 2040 12 1 .02 104 3m— 22 .4 10 -2 32 \ 二 22 .4 10 -41 320,020.21CO 2, H 2O, N22 .4 12 C 100 1 .02 0 .214 .862 22 12 .4 1000.747 m 322 .4 28 N 100 0.79 V 0,air 22^ 28孟 0.794.86 3-3 .855 m——+ 22 4 工 x -M- 100 ' 18 100 丝4过如+22处丄x2 100 18—二 1.195 m 3100V 0,CO 2V 0,yq （2）木材的高低热值+ V 0,N2 +V 0,H2O = 0.747 + 3.855 + 1.195 = 5.797m 3Q H - 4.18 '81C 300H - 26 O - S丨二4.18 81 40 300 10- 26 4V 2 1二21409.96KJQ L =Q H - 6 9H W 4.189 10 6 4.18二21409 .96 - 6二19002 .28 KJ(3) a= 1.5完全燃烧所需的空气量，烟气的组成，体积a= 1.5烟气的组成：CO 2, H 2O, N 2 ,023 m V H2O - 1 .195 m 3V CO 2二0.747V N2二3 .8550.79 1 .53-1 )V°,air = 5 .775 mV02二0.21 1 .5-1V0, air二0.51 m 3V yq=V°,yq+© _1)V°,ai「= 5.797 + (1.5 _1尸4.86 = 8.227 m33■爆炸三角形例题：已知乙烯在氧气中的爆炸浓度极限为3〜80%，氮气惰化时的爆炸临界点为(氧气10%，氮气87%，乙烯3%)。