火灾燃烧中有关参数计算共15页
燃烧学讲义第一章
第1章燃烧化学基础燃烧的本质和条件1.1.1 燃烧的本质所谓燃烧，就是指可燃物与氧化剂作用发生的放热反应，通常伴有火焰、发光和发烟的现象。
燃烧区的温度很高，使其中白炽的固体粒子和某些不稳定（或受激发）的中间物质分子内电子发生能级跃迁，从而发出各种波长的光；发光的气相燃烧区就是火焰，它的存在是燃烧过程中最明显的标志；由于燃烧不完全等原因，会使产物中混有一些微小颗粒，这样就形成了烟。
从本质上说，燃烧是一种氧化还原反应，但其放热、发光、发烟、伴有火焰等基本特征表明它不同于一般的氧化还原反应。
如果燃烧反应速度极快，则因高温条件下产生的气体和周围气体共同膨胀作用，使反应能量直接转变为机械功，在压力释放的同时产生强光、热和声响，这就是所谓的爆炸。
它与燃烧没有本质差别，而是燃烧的常见表现形式。
现在，人们发现很多燃烧反应不是直接进行的，而是通过游离基团和原子这些中间产物在瞬间进行的循环链式反应。
这里，游离基的链锁反应是燃烧反应的实质，光和热是燃烧过程中的物理现象。
1.1.2 燃烧的条件及其在消防中的应用1.1.2.1 燃烧的条件燃烧现象十分普遍，但其发生必须具备一定的条件。
作为一种特殊的氧化还原反应，燃烧反应必须有氧化剂和还原剂参加，此外还要有引发燃烧的能源。
1．可燃物（还原剂）不论是气体、液体还是固体，也不论是金属还是非金属、无机物还是有机物，凡是能与空气中的氧或其它氧化剂起燃烧反应的物质，均称为可燃物，如氢气、乙炔、酒精、汽油、木材、纸张等。
2．助燃物（氧化剂）凡是与可燃物结合能导致和支持燃烧的物质，都叫做助燃物，如空气、氧气、氯气、氯酸钾、过氧化钠等。
空气是最常见的助燃物，以后如无特别说明，可燃物的燃烧都是指在空气中进行的。
3．点火源凡是能引起物质燃烧的点燃能源，统称为点火源，如明火、高温表面、摩擦与冲击、自然发热、化学反应热、电火花、光热射线等。
上述三个条件通常被称为燃烧三要素。
但是即使具备了三要素并且相互结合、相互作用，燃烧也不一定发生。
消防燃烧学课件
爆炸升压速度：
爆炸威力指数=最大爆炸压力×平均升压速度。 爆炸总能量：
可燃气体的燃烧
爆炸极限
一、基本概念
1、爆炸下限：可燃气与空气组成的混合气体遇火源能发生爆炸 的最低浓度。 2、爆炸上限：可燃气与空气组成的混合气体遇火源能发生爆炸 的最高浓度。
二、实用意义
（一）评定气体和液体蒸气的火灾危险性大小。 （二）评定气体生产、储存的火险类别。 （三）确定安全生产操作规程。
着火与灭火的基本理论
三、着火条件
1、着火条件 如果在一定的初始条件下，系统将不可能在整个时间 区段保持低温水平的缓慢反应态，而将出现一个剧烈的加 速的过渡过程，使系统在某个瞬间达到高温反应态，这个 初始条件便称为着火条件。 2、正确理解着火条件 ① 达到着火条件，只是具备着火的可能。 ② 着火条件指的是系统初始应具备的条件。 ③ 着火条件是多种因素的总和。
（二）阻火器：阻火器是阻止火焰传播的火焰阻断装置。 金属网阻火器：在器内用若干层有一定 孔径的金属网，把空间分隔成许多小孔隙。 砾石阻火器：器内是用沙粒、卵石、玻璃 球、铁屑等作为充填料，将器内空间分隔 成许多小孔隙。 波纹金属片阻火器：通常由交迭放置的 波纹金属片组成的有三角形孔隙的方形 阻火器和将一条波纹带与一条扁平带绕 在一个芯子上组成的圆形阻火器。
2、爆轰区的特点：
（1）燃烧后气体压力要增加； （2）燃烧后气体密度要增加； （3）燃烧波以超音速传播。
可燃气体的燃烧
层流预混气中正常火焰传播速度
火焰传播机理
1、热理论
火焰能在混气中传播是由于火焰中加速的结果。
2、扩散理论
火焰能在新鲜混气中传播是由于火焰中的自由基向新鲜冷混
着火与灭火的基本理论
谢苗诺夫自燃理论
消防燃烧学
04
空气需要量是 燃烧控制的重 要参数，关系 到燃烧效率和 污染物排放。
燃烧产物生成量
燃烧产物：二氧化 碳、水蒸气、氮氧 化物等
01
生成量与燃烧条件 有关：如温度、压 力、氧气浓度等
02
04
燃烧产物的利用： 如二氧化碳用于合 成燃料、氮氧化物 用于制造化肥等
03
燃烧产物对环境的 影响：如温室效应、 酸雨等
两者关系
01
空气需要量： 燃料燃烧所需
的氧气量
02
燃烧产物生成 量：燃料燃烧 后产生的气体、
烟尘等物质
03
关系：空气需 要量与燃烧产 物生成量成正 比，即空气需 要量越大，燃 烧产物生成量
越多
04
影响：空气需 要量不足会导 致燃烧不充分， 产生有毒气体 和烟尘，影响 环境质量和人
04
确认周围环境安全，确 保自身安全
灭火措施
冷却灭火：降低 温度，使可燃物
无法继续燃烧
窒息灭火：隔绝 氧气，使可燃物
无法继续燃烧
隔离灭火：将可 燃物与火源隔离，
阻止火势蔓延
化学抑制灭火： 使用灭火剂，使
燃烧反应中断
逃生技巧
保持冷静：遇到 火灾时，保持冷 静，不要惊慌失 措。
寻找逃生路线： 观察周围环境， 寻找最近的逃生 路线，如安全出 口、楼梯等。
利用消防设施： 使用灭火器、消 防栓等消防设施 进行灭火，为自 己争取逃生时间。
保护呼吸系统： 用湿毛巾或衣物 捂住口鼻，防止 吸入有毒气体。
匍匐前进：在浓 烟环境中，尽量 匍匐前进，避免 吸入过多有毒气 体。
寻求帮助：如果 无法自行逃生， 可以拨打119报警 电话，寻求消防 员的帮助。
火灾过程的基本参数及燃烧速度理论(精)
第二节 火灾过程的基本参数及燃烧速度理论
一、物质燃烧过程及其温度分布 二、火灾过程的基本参数* 三、燃烧速度理论
物质燃烧过程的种类和状况各种各样（如动力燃烧和扩散燃烧，均相燃 烧和异相燃烧，层流燃烧和湍流燃烧，爆燃和爆轰，完全燃烧和不完全燃烧 等），发生燃烧的条件各异（可燃物质的状态和布置，燃烧区的传质、传热 等）。因此，火灾本身各不相同，需要对一些火灾参数进行研究和探讨。 (一) 闪点、燃点、自燃点、热分解温度、氧指数 (为何只是固体的) 可燃固体的燃烧方式多种多样，有蒸发式燃烧、分解式燃烧、表面燃烧、 阴燃及动力爆炸。因固体燃烧特性比较复杂，反应可燃材料被点燃能力的指 标因此就较多，主要有： 1、闪点和燃点 某些低熔点的可燃固体发生闪燃的最低温度就是闪点；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。闪点和燃 点是评价固体火灾危险性的重要参数。一般情况下，闪点和燃点越低，火灾 危险性越大。表1-1、1-2分别列出了部分聚合物材料的闪点和燃点。
98.7 13.8 26.3 74.1 18.8 23.8 50.2 21.3 16.3 21.3 58.5
第二节 火灾过程的基本参数及燃烧速度理论
火灾、爆炸事故后果模拟计算
火灾、爆炸事故后果模拟计算在化工生产中，火灾、爆炸和中毒事故不但影响生产的正常运行，而且对人员有较大的身体危害，导致人员的伤亡。
本文运用地面火灾、蒸气云爆炸和中毒的三种数学模型，对年产2万吨顺酐装置的原料库来进行分析，分析各种事故对人员可能造成的危害，借以帮助企业在生产中采取相应的措施。
事故后果分析是危险源危险性分析的一个主要组成部分，其目的在于定量描述一个可能发生的重大事故对工厂、对厂内人员、厂外居民甚至对环境造成危害的严重程度。
一、苯储罐泄漏池火灾后果分析苯系易燃液体，在苯贮罐区苯泄漏后遇到点火源就会被点燃而着火燃烧。
由于贮罐区设有防火堤，苯泄漏后积聚在防火堤之内，它被点燃后的燃烧方式为池火。
模拟有关数据参数如下。
苯储罐区有两台800m3、两台500m3的苯储罐，苯储罐单罐直径10.5m，每两台罐为一组，贮罐区防火堤尺寸为33×16 m，模拟液池半径为18.3m；苯储罐单台最大贮存量600t，泄漏量为15%时，足以在防火堤内形成液池；周围环境温度设为25℃；（1）燃烧速度当液池中的可燃液体的沸点高于周围环境温度时，液体表面上单位面积的燃烧速度dm/dt为：………（公式F5-1）0.001H cdm/dt =C P（T b－T0）＋H式中dm/dt～单位表面积的燃烧速度，kg/m2.sH c～液体燃烧热，J/kg。
苯H c=41792344J/kg。
C P～液体的定压比热容，J/kg.K。
苯C P=1729 J/kg.K。
T b～液体的沸点，K b=353.1K。
T0～环境温度，环境温度为25℃，K。
= 298K。
H～液体的气化热，J/kg。
苯H=428325J/kg。
（25℃）计算：dm/dt=0.001×41792344/﹝1729（353.1－298）＋428325﹞=0.0798 kg/m2.s（2）火焰高度模拟液池为园池，半径为18.3m，其火焰高度可按下式计算：dm/dth=84r﹝﹞0.61………（公式F5-2）ρ0（2gr）1/2式中h～火焰高度，m；r～液池半径，m；取r=18.3mρ0～周围空气密度，kg/m3；取ρ0=1.185kg/m3（25℃）g～重力加速度，9.8m/s2；dm/dt～单位表面积的燃烧速度，己知0.0798kg/m2.s计算：h=84×18.3×{0.0798/[1.185×（2×9.8×18.3）1/2]}0.61=49.3m（3）热辐射通量当液池燃烧时放出的总热辐射通量为：Q=（兀r2＋2兀rh）dm/dt·η·H c/﹝72（dm/dt）0.6＋1﹞…（公式F5-3）Q～总热辐射通量，W；η～效率因子，可取0.13～0.35。
消防灭火应用计算技术说明
灭火应用计算技术说明（建筑、油罐类）建筑类一、水枪的参数计算流量（1）2P =0.00348d q l l/sq——直流水枪的流量，l mm；d——直流水枪喷嘴的直径，4 pa——直流水枪的工作压力，10。
P充实水柱2）（P =K S k充S——直流水枪的充实水柱长度，m；k K——充实水柱系数，19mm口径喷嘴的K值为2.8 充（2）控制面积A=q/ql枪2；——直流水枪的控制面积，m A 枪q——直流水枪的流量，l/sl2或l/s.ml/s.m q——火场供水强度，（3）控制周长L=A/h s枪枪L——直流水枪的控制周长，m；枪h——直流水枪的控制纵深，m。
s（3）控制高度?Ssin H=H k0H——枪口的水平高度，m。
0（4）控制纵深h= S-S esk S——水枪手距火场的安全距离。
e表1 水枪技术参数项目充实水柱控制面积控制周长控制高度控制纵深（m）m m（m m（型号）（））（）5 54 15 10.8 10.6 QZ1951212.562.517二、水带压力损失计算（1）水平铺设：P=P+P Xddx4Pa；10 P——每条水平铺设水带的压力损失，dx24Pa；），10 P——水带阻抗与过水流量（KQ d4Pa, 低压取010。
P——修正系数，中压部分一般取0.5×X（2）垂直铺设：P==βL+P+P Xddy4Pa, 低压取0。
P——每条水平铺设水带的压力损失，10 dyβ——垂直铺设水带系数，沿楼梯为0.6，沿窗口或阳台为0.8.L——每条水带的长度，m。
4Pa。
10 P——修正系数，中压部分一般取1×X表2 水带技术参数水带直径50 65 80 90 ）（mm 水带类型0.008 0.015 0.15 0.035 胶里水带0.0160.030.0860.30麻质水带）串联铺设：（3.)PD=n.Pd n=(n1+n2+n3+n4………4）并联铺设（等长水带ql=Q/n 按一条计算，三、灭火供水强度确定2，问需要多，灭火时间250m1000m例：某仓库发生火灾，燃烧面积60min，燃烧周长少供水量？数量的确定1.例：上述案例中需要几支QZ19水枪？若出SP50水炮，还需几支枪2 0.21l/s.m对于固体可燃物，其灭火强度一般在0.12——22 <50kg/m火灾荷载密度, 0.12l/m灭火强度按22 0.2l/m火灾荷载密度≧50kg/m，灭火强度按20.4l/m , <50kg/m 火灾荷载密度灭火强度按20.8l/m ，灭火强度按火灾荷载密度≧50kg/m表3 建筑火灾荷载密度火灾荷载密度Kg/建筑名25-50住宅和办公50-250加工和储存固体可燃材250-500仓库、冷藏库、商500-750橡胶制品、鞋、工业品仓库500-2000锯材仓库、高架仓库（1）面积确定法：q.A] =[ n枪q l q ——一支水枪的灭火流量，QZ19为6.5l/s l []——向上取整0.2?1000q.A]?31 n=[]=[枪q6.5l0.2?1000?50?n 炮][ = 有水炮的情况下： n枪 6.5水枪数与水炮数的关系：6.5n+50n-200=04 水枪数与水炮数的关系炮枪表水枪数量 24 16 83水炮数量 12（2）周长确定法：q.L] =[n枪q l q——一支水枪的灭火流量，QZ19为6.5l/s——向上取整l[]L——火场周长m0.8?250]=31枪=[ n 6.5其它计算同上四、灭火用水量的确定灭火流量按实际水枪数来确定Q=60t（n枪q枪+n炮q炮）t——灭火时间min例：（1）都使用水枪情况下Q=60×60×31×6.5=725400L（2）使用两支水炮Q=60×60（16×6.5+2×50）=734400L五、车辆数的确定车辆的出动数量确定由水枪数量、供水距离和供水车的特性共同决定，水枪数量决定主战车数量，供水距离和供水车的特性决定供水车数量供水距离计算：（一）单车接力供水水平：?P?P?H1qb?2?].LL?[d P d L——消防车供水距离，m；?——铺设水带系数，使地形情况可取0.7——0.9；L——单条水带长度，m；d?——消防水泵扬程系数，一般取0.8——1.0；10PaP——消防泵扬程，b4Pa ——分水器或水枪进口压力，10P q；104PaP ——每条水带的4；压力损失，d。
(完整)燃烧与爆炸理论及分析
目录燃烧与爆炸理论及分析 (2)1。
引言 (2)2. 可燃物的种类及热特性 (2)2。
1 可燃物的种类 (2)2。
2可燃物的热特性 (3)3。
燃烧理论 (6)3。
1 燃烧的条件 (6)3.2 着火形式 (7)3。
3 着火理论 (7)3.4灭火分析 (14)4。
爆炸理论 (19)4。
1 爆炸种类及影响 (19)4.2 化学爆炸的条件 (23)14.3 防控技术 (24)5. 结论 (25)燃烧与爆炸理论及分析摘要：本文主要叙述了当前主要的燃烧及爆炸理论.首先介绍了燃烧条件、着火形式以及具体的燃烧理论，然后对四种燃烧理论分别进行了灭火分析。
然后阐述了爆炸的种类、爆炸条件过程及防控技术. 最后对本文的内容作了总结，并且通过分析提出自己的观点。
关键词：燃烧理论;爆炸理论;防控技术。
1. 引言火灾是一种特殊形式的燃烧现象。
爆炸（化学）是一种快速的燃烧，为了科学合理地预防控制火灾及爆炸（化学），应当对燃烧的基本理论有一定的了解.燃烧是可燃物与氧化剂之间发生的剧烈的化学反应，要使它们发生化学反应需要提供一定的外加能量,反应的结果则会放出大量的热能.燃烧前后的物质与能量变化可以要据物质与能量守恒定律确定.2。
可燃物的种类及热特性2.1 可燃物的种类可燃物是多种多样的。
按照形态，可分为气态、液态和固态可燃物，氢气（H)、一氧化碳22(CO）等为常见的可燃气体,汽油、酒精等为常见的可燃液体,煤、高分子聚合物等为常见的可燃固体.可燃物之所以能够燃烧是因为它包含有一定的可燃元素.主要是碳(C)、氢(H）、硫（S）、磷（P)等。
碳是大多数可燃物的主要可燃成分，它的多少基本上决定了可燃物发热量的大小。
碳的发热量为 3.35×107J/kg，氢的发热量为 1。
42×108J/kg，是碳的 4 倍多.了解可燃元素及由其构成的各类可燃化合物的燃烧特性可定量计算燃烧过程中的物质转换和能量转换。
有些元素发生燃烧后可以生成完全燃烧产物，也可生成不完全燃烧产物,不完全燃烧产物还可进一步燃烧生成完全燃烧产物。
火灾释热速率
1.热释放速率的确定 2.锥形量热计 3.家具量热计
4.释热速率的估算方法
5.设定火灾功率
1.热释速率的确定
释热速率是表示火灾发展的主要 参数。 理论上，只要知道火灾中可燃物 的质量燃烧速率就能够按照下士计算 释放速率： Q=φ×m×△H
可通过试验来认识典型物品的火灾燃烧 特性，并根据估计特定火灾中的释热速率 火灾试验是一种破坏性试验。家具、衣 服等物品一旦经过火烧基本上边彻底报废 ，因此全尺寸火灾试验的耗费相当大，一 般只能进行有限度的全尺寸火灾试验，应 当充分利用已经的得到室内常用物品的燃 烧性能数据。
三件物品依次着火的总释热速率曲线
在实际应用中，设定的释热速率还常用数表形 式给出，如下表。 这种简化处理比较粗糙，但若设定的合理，基 本上能够满足火灾安全分析的需要。
某建筑火灾的设定释热速率
谢谢同学观看
请老师批评指正
锥形量热计使用前应当进行标定， 标定材料用厚度为25㎜的黑色聚甲基 丙烯酸甲酯（PMMA）。这种材料的 材质均匀，燃烧稳定，当加热到300℃ 以上时，几乎完全分解为易燃气体， 黑色则可保证吸热性能稳定。试验表 明：PMMA燃烧过程的再现性很好。
在此之前，采用甲烷燃烧器（ 蜂巢式喷嘴）来校正量热计，因为 甲烷火焰的发热量稳定（50MJ/kg ），可根据其释热速率来得到氧气 的浓度变化，与实测值进行比较， 从而对锥形量热计进行校正。
关于火灾增长系数，纳尔森指出，火灾的初期增 长可分为慢速、中速、快速、超快速四种类型， 见下图。
火灾增长的四种形式
上述各类火灾增长系数依次是0.002931、 0.01127、0.04689、0.1878. 池火、快速沙发火大致为超快速型；纸箱、板 条架燃烧属于快速型；棉花如聚酯纤维弹簧床 燃烧为中速型。 有些可燃物按t2规律燃烧一段时间后，释热速 率便趋向于某一确定值，例如泄漏气体的射流 火、油池火、某些热塑料火等，其释热速率随 时间的变化见下图。
燃消防烧学
一、名词解释1.着火感应期：混气由开始发生反应到燃烧出现的一段时间。
2.碘值：是指100克油脂与碘完全反应时需要碘的克数。
3.强迫着火:当一个冷的反应混合物被一个热源迅速地局部加热时，在热源附近就会引发火焰，并且这个火焰就会传播到附近的冷的混合物中去。
这种引发火焰传播的过程即定义为强迫着火或引燃。
4.电极熄火距离:不能引燃混气的电极间的最大距离称为电极熄火距离。
5.最小火花引燃能：能在给定的可燃混气中引起着火的最小火花能量。
6.灭火滞后:当体系着火后，要使其灭火，必须使其处于比着火更不利的条件下才能实现的现象。
7.链引发:借助于光照、加热等方法使反应物分子断裂产生自由基的过程。
8.生成热：在一个大气压和指定温度下，由稳定单质生成一摩尔某物质的恒压反应热。
9.爆轰：主要依靠冲击波（激波）的高压使未燃气受到近似绝热压缩的作用而升温着火，从而使燃烧波在未燃区中传播的现象。
10.火焰前沿:火焰在预混气中传播时，区分已燃区和未燃区的一层薄薄的化学反应发光区。
11.爆炸上限：遇火源发生爆炸的可燃混气中可燃气最大浓度。
12.消焰径:火焰不能在预混气中传播的管道的最大直径。
13.自燃：可燃物在没有外部火花、火焰等火源的作用下，因受热或自身发热并蓄热所产生的自然燃烧二、填空题1、链反应理论认为灭火的关键是（使自由基的增长速度小于自由基的销毁速度）。
2、爆轰波碰到器壁时，压力会（增大）3、Φ<0时，链锁反应速度（趋于定值）4、爆轰区燃烧后气体的压力和密度（增大）。
5、湍流扩散火焰的高度随着燃料气流的速度增大而（不变）6、电火花引燃可燃混气时，活化能越大，最小引燃能（越大）7、系统环境温度越高，其着火感应期（越短），混气的反应活化能越高，着火感应期（越长）。
8、可燃物的着火方式一般分为（自燃）和（点（引）燃）两种。
9、热自燃理论认为着火是（放热）和（散热）相互作用的结果。
10、散热速度与温度的关系是（线形）关系，放热速度与温度的关系是（指数）关系。
道化学火灾、爆炸指数评价法
(6)对装置起关键作用的单元。
选择恰当工艺单元时，还应注意以下几个要点：
(1)由于火灾、爆炸危险指数体系是假定工艺单元中所处理的易燃、可燃或化学活性物质的最低量为2268kg或2．27m3，因此，若单元内物料量较少，则评价结果就有可能被夸大。一般，所处理的易燃、可燃或化学活性物质的量至少为454kg或0．454m3，评价结果才有意义。
②加温加热时或密闭，即与水发生爆炸反应的物质。
NR=4：在常温常压下易于引爆分解或发生爆炸反应的物质。
注意：反应性包括自身反应性(不稳定性)和与水反应性。物质的NR指标由差热分析仪(DTA)或差示扫描量热计(DSC)分析其温升的最低峰值温度来判断，按表6分类：
几个附加限制条件是：
(1)若该物质为氧化剂，则NR再加1(但不超过4)；
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物质系数(MF)是表述物质在燃烧或其他化学反应引起的火灾、爆炸时释放能量大小的内在特性，是一个最基础的数值。
物质系数是由美国消防协会规定的NF、NR(分别代表物质的燃烧性和化学活性)决定的。
通常，NF和NR是针对正常温度环境而言的。物质发生燃烧和反应的危险性随着温度的升高而急剧加大，如在闪点之上的可燃液体引起火灾的危险性就比正常环境温度下的易燃液体大得多，反应的速度也随着温度的升高而急剧加大，所以当温度超过60℃，物质系数要修正，其内容见物质系数修正表。
(3)在封闭区域内，在沸点以上处理液化石油气或任何易燃液体量时，系数取0．6；若易燃液体的量大于4540k8，则系数取0．90。
(4)若已安装了合理的通风装置时，(1)、(3)两项系数减50％。
生产装置周围必须有紧急救援车辆的通道，“最低要求”是至少在两个方向上设有通道，选取封闭区域内主要工艺单元的危险系数时要格外注意。