第二节 火灾过程的基本参数及燃烧速度理论
2.燃烧和火灾的基本知识
燃烧和火灾的基本知识第一节燃烧基础知识一、燃烧的定义燃烧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（或）发烟的现象。
二、燃烧的条件可燃物（按所处状态）：气、液、固助燃物（氧化剂）：与可燃物结合能导致和支持燃烧的物质引火源（温度）：明火、电火花、雷击、高温、自燃引火源三、燃烧类型1、按燃烧发生瞬间的特点分类着火又称起火，它是日常生活、生产中最常见的燃烧现象，与是否由外部热源引发无关，并以出现火焰为特征。
爆炸：在周围介质中瞬间形成高压的化学反应或状态变化，通常伴有强烈的放热、发光和声响的现象称为爆炸。
①爆炸按原理和性质不同分为：物理爆炸、化学爆炸、核爆炸。
②爆炸极限：可燃的蒸汽、气体或粉尘与空气组成的混合物，遇火源即能发生爆炸的最高或最低浓度称为爆炸极限。
遇火源即能发生爆炸的最低浓度称为爆炸下限，遇火源即能发生爆炸的最高浓度称为爆炸上限。
下限和上限之间的间隔称为爆炸极限范围。
范围越大，危险性越高。
2.按燃烧形态分类：①气体燃烧分为：扩散燃烧、预混燃烧扩散燃烧：可燃性气体与氧化剂互相扩散，边混合边燃烧，燃烧速度的快慢由物理混合速度决定。
燃烧比较稳定，扩散火焰不运动预混燃烧：可燃气体预先同氧化剂混合后的燃烧。
燃烧反应快，温度高，火焰传播速度快，从管口喷出燃烧，流速过大会脱火，流速过小会回火。
②液体燃烧：a.闪燃：可燃性液体挥发的蒸汽与空气混合后达到一定浓度后，遇明火发生一闪即灭的燃烧现象。
b.蒸发燃烧：可燃液体受热后边蒸发边与空气相互扩散混合，遇引火源后发生燃烧，呈现有火焰的气相燃烧形式。
液体可燃物在燃烧过程中，并不是液体本身在燃烧，而是蒸发出来的蒸气燃烧。
c.沸溢燃烧：正在燃烧的油层下的水层因受热沸腾膨胀，导致燃烧着的油品喷溅使燃烧瞬间增大的现象。
d.喷溅燃烧：储罐中含有水垫层的重质油品在燃烧过程中，随着热波温度逐渐升高，热波向下传播的距离也不断加大。
当热波达到水垫层时，水垫层的水变成水蒸气，体积迅速膨胀，蒸汽压力达到足以把水垫层上面的油层抬起时，蒸汽冲破油层将燃烧着的油滴和包油的油气抛向上空，向四周喷溅燃烧。
第二讲 内燃机的实际循环
2.传热损失 2.传热损失
• 理论循环: 理论循环: • 压缩、膨胀过程为绝热过
程。 • 实际循环: 实际循环: • 缸壁与工质之间始终有热交 换。 • 大量热量通过气缸壁传给冷
缸内工质通过活塞顶面、气缸盖 底面、气缸套壁面不断向外传热。 压缩过程的传热：开始工质吸热、后期 工质向外传热 燃烧与膨胀过程：大部分热量在此阶段
理论循环： 压缩比低使得汽油机的理论 热效率低于柴油机。
实际循环中各损失：
汽油机的混合气偏浓，而柴油机大部分情况下 偏稀； 柴油机负荷减小时，压力升高比变化不大，只 是预膨胀比减小，热效率升高；汽油机负荷 减小时，燃烧速度降低，燃烧时间加长，等 容度减小，热效率降低。
•
思考题
•
在现代发动机上，采用了哪些具体措施 提高发动机实际循环热效率？
3.流动损失 3.流动损失
• 理论循环: 闭口系统，没有气体流 理论循环:
动损失。
• 实际循环: 进、排气节流沿程损失， 实际循环: • 缸内进气挤压、燃烧涡
流损失。
4.燃烧损失 4.燃烧损失 • (1)时间损失 (1)时间损失 • 理论循环: 理论循环: 定容加热瞬间完成，
定压加热速度与活塞运行速度密切 配合。 • 实际循环: 实际循环: 燃烧需要时间。 实际燃烧过程要持续一段时 间，非瞬时等容加热；为了增加等 容度，燃烧提前，从而造成此损失 存在。
• 3.燃烧过程 3.燃烧过程
将燃料的化学能转化为热能， 将燃料的化学能转化为热能，
使工质的压力温度升高。 使工质的压力温度升高。 放热量越多，放热时越接近上止点， 放热量越多，放热时越接近上止点， 热效率越高。 热效率越高。 要求燃烧过程要完全、及时。 要求燃烧过程要完全、及时。
矿井灾害防治技术(第二章-火灾)
1.合理确定开拓方式 1）尽可能采用岩石巷道； 2）分层巷道垂直重叠布置；
3）分采分掘布置区段巷道，如图2-2-2；
图2-2-1 上下区段分采同掘 l—工作面运输巷； 3 —联络巷
2 —下区段工作回风巷；
图2-2-2 上下区段分采分掘 1—工作面运输巷掘进头； 2—下区段工作面回风巷掘进头
图2-1-5 主干风路烟流逆退
3）火烟滚退，如图2-1-6所示。
图2-1-6 火烟滚退示意图
六、矿井火灾防治的技术途径
（一）外因火灾防治的技术途径 外因火灾是由外部火源引起的火灾。 预防外因火灾发生的技术途径有两个方面： 一是防止火灾产生； 二是防止已发生的火灾事故扩大，以尽量减少火灾 损失。
1．预防外因火灾产生的措施 1）防止失控的高温热源产生和存在； 2）尽量不用或少用可燃材料，不得不用时应与潜在 热源保持一定的安全距离； 3）防止产生机电火灾； 4）防止摩擦引燃：① 防止胶带摩擦起火，胶带输 送机应具有可靠的防打滑、防跑偏、超负荷保护和轴 承温升控制等综合保护系统；② 防止摩擦引燃瓦斯。 5）防止高温热源和火花与可燃物相互作用。
• 一、井下易于自燃的区域 • 二、预防自然发火的开拓开采技术措施
一、井下易于自燃的区域
采空区；煤柱；巷道顶煤；断层和地质构造附近。
二、开拓开采技术预防自然发火的措施
从防止矿井自然发火的角度出发，开拓开采技术总的要求 是：①提高回采率，减少丢煤，即减少或消除自燃的物质基础； ②限制或阻止空气流入和渗透至疏松煤体，消除自燃的供氧条 件；③将流向可燃物质的漏风，在数量上限制在不燃风量之下， 在时间上限制在自然发火期以内。
（3）根据不同燃烧物，矿井火灾可分为机电设备火 灾、火药燃烧火灾、油料火灾、坑木火灾、瓦斯燃烧 火灾和煤炭自燃火灾。
火灾基本理论知识点总结
火灾基本理论知识点总结火灾是一种常见的事故，具有破坏性和危险性。
了解火灾的基本理论知识对于预防、控制和应急处理火灾具有重要意义。
本文将从火灾三要素、火源与可燃物特性、着火原理和剪断满足条件等方面进行探讨。
一. 火灾三要素1. 氧气：空气中含有约21%的氧气，是支持燃烧的必要条件。
当氧气含量过低时，会导致燃烧不完全或无法维持。
2. 可燃物：包括固体、液体和气体三种状态。
固体可燃物主要是指木材、纸张等有机物质；液态可燃物如汽油、溶剂等；气态可燃物如天然气、丙烷等。
3. 点火能源：通过提供足够高的温度使可燃物达到点火温度，从而引发火灾。
常见的点火能源包括明火、电弧和高温表面等。
二. 火源与可燃物特性1. 火源：火源是引发火灾的点火能源，常见的火源有明火、电弧和高温表面。
了解不同类型的火源特点，可以采取相应的防控措施。
2. 可燃物特性：可燃物的燃烧行为与其物理化学性质密切相关。
例如，木材燃烧时会释放大量的有毒气体，因此必须尽早将人员转移至安全区域，并做好通风。
3. 点燃温度：可燃物被点火所需的最低温度称为点燃温度。
不同物质具有不同的点燃温度，了解这些数据对于预防着火非常重要。
三. 着火原理1. 自动感应着火原理：指在一定条件下，外界能量（如电弧、静电）和内部自身存在问题（如过载）等可以导致起火现象。
2. 机械损伤着火原理：当固体或液体可燃物遭受机械力作用，在摩擦、冲击或剪断等情况下产生高温引发着火。
3. 化学着火原理：指由于化学反应引起温度升高或产生易燃物质而引发火灾。
例如，过量的硝化棉和硫酸可以因自身反应而引发火灾。
四. 灭火方法1. 给予足够冷却：通过提供足够的水或其他冷却剂来降低可燃物温度，从而阻止着火点周围的燃烧。
2. 隔绝氧气供应：使用干粉、泡沫、二氧化碳等灭火剂生成惰性气体，隔绝燃烧区域与空气之间的接触。
3. 抑制链式反应：通过加入抑制剂（如干粉）控制或中断火灾中的自由基链式反应，阻止进一步蔓延。
燃烧的基础知识
燃烧的基础知识燃烧的知识人们搞好消防工作中，必须掌握建筑物燃烧的特征和使物质发生燃烧的充分条件，以及火灾形成的原理和过程。
并充分地利用这些知识去发现和整改火险隐患。
这样，才能达到有效预防火灾的目的。
第一节燃烧的特征一、燃烧的特征燃烧的特征指：人们通过感官感受到的燃烧过程中特有的发光和发热现象。
如：C O2 CO2 发光、发热二、燃烧的概念燃烧，指人们所说的“火”或“着火”的现象。
现代科学界认为，燃烧是一种化学现象，它是可燃物质与氧气或氧化剂剧烈地化学反应的过程中，伴有发光、发热，或还有烟雾生成的一种化学现象。
第二节燃烧的条件一、燃烧的必备条件在自然界，燃烧并不是随便可以发生的，他必须同时具备三个条件：（一）、可燃物在其它两个条件共同作用下，能引起燃烧的物质，都称为可燃物。
1、可燃物质的分类自然界里的万千物质，一般都为气体、液体和固体等三种状态而存在。
而可燃物质也一样，也以三种不同状态而存在。
常见的：气态为煤气、液化气（气态）等；液态为汽油、酒精等；固态为木材、棉燃烧的知识布、纸张等含炭类固体物质和有机固体及有机化合物等。
（一）按照国家标准《火灾分类》(GB4968）的规定，把火灾分为A,B,C,D四类A类火灾：固体物质火灾，即普通固体可燃物燃烧引起的火灾。
B类火灾：液体火灾和可熔化固体物质火灾，即可燃液体及可熔化固体可燃物燃烧引起的火灾。
C类火灾：气体火灾，即可燃气体燃烧引起的火灾。
D类火灾：金属火灾，即可燃金属燃烧引起的火灾。
此外还有带电设备发生的火灾，如变压器等设备的电气火灾。
2、固体的比表面积与燃烧特性银行金融机构大楼及营业场所按其建筑物质的特性，属于A 类火灾场所，在该类场所中，比表面积越大的物质，燃烧危险性越大。
比表面积，即单位体积物质的总表面积除以它总重量的值。
固体物质比表面积越大，燃烧速度越快。
例如，大块木材、煤炭燃烧速度都很慢，而一旦成为刨花、薄片、小块状，比表面积增大，氧化作用越容易，燃烧速度也就越快。
火灾的五个阶段和灭火的基本方法
⽕灾的五个阶段和灭⽕的基本⽅法⽕灾通常都有⼀个从⼩到⼤，逐步发展，直到熄灭的过程。
⽕灾过程⼀般可以分为初起、发展、猛烈、下降、和熄灭五个阶段。
扑救⽕灾要特别注意⽕灾的初起、发展和猛烈阶段。
初起阶段：⼀般可燃物质着⽕燃烧后，在15min内，燃烧⾯积不⼤，⽕灾不⾼，辐射热不强，烟和⽓体流动缓慢，燃烧速度不快。
⽕灾处于初起阶段，是扑救的最好时机，只要发现及时，⽤较少的⼈⼒和应急的消防器材⼯具就能将⽕控制住或扑灭。
发展阶段：由于初起⽕灾没有及时发现、扑灭，随着燃烧时间延长，温度升⾼，周围的可燃物质或建筑构件被迅速加热，⽓体对流增强，燃烧速度加快，燃烧⾯积迅速扩⼤，形成了燃烧发展阶段。
从灭⽕⾓度看，这是关键性阶段。
在燃烧发展阶段内，必须投⼊相当的⼒量，采取正确的措施，来控制⽕势的发展，以便进⼀步加以扑灭。
猛烈阶段：如果⽕灾在发展阶段没有得到控制，由于燃烧时间继续延长，燃烧速度不断加快，燃烧⾯积迅速扩⼤，燃烧温度急剧上升，⽓体对流达到最快的速度，辐射热最强，建筑构件的承重能⼒急剧下降。
此时不仅必须组织较多的灭⽕⼒量，经过较长时间，才能控制⽕势，扑灭⽕灾，⽽且要相当的⼒量和器材保护周围尚未被⽕势波及的建筑物和物质，以防⽕势蔓延。
下降和熄灭阶段：下降和熄灭阶段是⽕场⽕势被控制以后，由于灭⽕剂的作⽤或因燃烧材料已烧⾄殆尽，⽕势逐渐减弱直到⽕熄灭这⼀过程。
根据⽕灾发展的阶段性特点，在灭⽕中，必须抓紧时机，⼒争将⽕灾扑灭在初起阶段。
据统计，以往发⽣的⽕灾70%以上是初起阶段即由在场的群众迅速地作出正确反应，积极主动地组织⾃救，合理使⽤灭⽕器、灭⽕剂和采取其他⼿段，使⽕势得到控制甚⾄被扑灭。
灭⽕的基本⽅法，就是根据起⽕物质燃烧的状态，为破坏燃烧必须具备的基本条件⽽采取的⼀些措施。
根据物质燃烧原理和同⽕灾作⽃争的实践经验，灭⽕基本⽅法有隔离法、窒息法、冷却法和抑制法四种。
下降和熄灭阶段：下降和熄灭阶段是⽕场⽕势被控制以后，由于灭⽕剂的作⽤或因燃烧材料已烧⾄殆尽，⽕势逐渐减弱直到⽕熄灭这⼀过程。
火灾热动力学的理论解析
火灾热动力学的理论解析火灾是一种极具破坏性的自然灾害，不仅危及人们的生命财产安全，还对环境造成严重影响。
对于火灾的防治工作，尤其是对于火灾扑救的技术和策略的制定，热动力学理论发挥着重要作用。
一、热动力学基础热力学是探究物质热态的一门科学，主要描述热和功的转换过程，是物理学和化学的重要理论基础之一。
在热力学基础上，热动力学则是研究热力学现象及其演化过程的科学，主要包括热力学第一、二、三定律等内容。
在火灾热力学中，热力学定律往往被用来分析火灾产生的热量、热量的传递和热量的转化。
同时，通过热力学原理，可以推导出火灾中各种反应的准确热力学参数，为后续的模拟与计算提供基础。
二、火灾热动力学模型火灾的燃烧过程是一种复杂的自由放热反应，该过程不仅与燃烧物质和反应场所有关，还与温度、压力、氧气和燃料之间的化学反应有关。
因此，火灾热动力学模型不仅需要考虑储存在楼房隔板、墙壁和天花板中的被燃物质的性质，还需要考虑火灾区域的空气流动、空气污染物的生成和运动以及热量的传递。
对于火灾扑救来说，最重要的是预测火灾的进展并采取切实有效的措施来扑灭火源。
基于火灾热动力学模型，可以建立出确定性和概率预测模型，来评估火灾发展的趋势并推断适当的对策。
同时，这样的计算分析也可以使消防工程师和设计师能够更好地进行系统的防火规划和消防措施设计。
三、应用热动力学应对火灾基于热动力学理论，可以使得消防员、消防教师和其他相关从业人员更好地理解火灾及其燃烧过程，提供必要的扑救方案和建议。
通过这样的方法，人们可以更好地了解火灾对于建筑物结构、建筑材料和财产带来的损失。
除此之外，热力学理论也可以应用于以住宅为基础的建筑物中。
建立热动力学模型，可以帮助设计更为安全的建筑。
比如，通过热动力学理论预测火灾后产生的热量和烟雾以及它们在建筑物中的流动，可以设计出更为高效的通风和疏散系统，预防人员被困在火源中。
在火灾热动力学的理论解析中，热力学的各项基础定律和准确参数起到了极为重要的作用。
燃烧、火灾、爆炸理论
火灾的级别 • 分为特别重大火灾、重大火灾、较大火灾和一般火 灾四个等级。 • 特别重大火灾：指造成30人以上死亡，或者100人以 上重伤，或者1亿元以上直接财产损失的火灾 • 重大火灾：指造成10人以上30人以下死亡，或者50 人以上100人以下重伤，或者5000万元以上1亿元以 下直接财产损失的火灾 • 较大火灾：指造成3人以上10人以下死亡，或者10人 以上50人以下重伤，或者1000万元以上5000万元以 下直接财产损失的火灾 • 一般火灾：指造成3人以下死亡，或者10人以下重伤， 或者1000万元以下直接财产损失的火灾。 （注：“以上”包括本数，“以下”不包括本数。）
S C2H6O CH4 (C6H10O5)n
氧化剂 • 帮助和支持可燃物燃烧的物质，即能与可 燃物发生氧化反应的物质称为氧化剂。 • 燃烧过程中的氧化剂主要是空气中游离的 氧，另外如氟、氯等也可以作为燃烧反应 的氧化剂。
O2
CL2
KMnO4
NaClO
氯的氧化性 • 有效氯就是指含氯化合物中所含有的氧化 态氯。化合价为0、+1、+3、+4、+5、+7 的氧化态氯，在氧化还原反应中都能释放 其氧化性而被还原成化合价为-1的还原态氯 【自然稳定态】，这一反应过程正好可被 人类所利用，比如用于漂白、消毒等，所 以这些氧化态氯就是能够发挥效用的氯， 顾名思义，称其为有效氯。 • 有效氯含量的实质就是指，单位质量的含 氯化合物中所含氧化态氯的氧化能力相当 于多少纯净氯的氧化能力
预防火灾的主要措施 • 从破坏燃烧条件入手： 1、控制可燃物：设备密闭、作业场所通风、杜绝跑 冒滴漏、泄漏可燃物及时清理、工作现场粉尘及时 清理、可燃气体检测。 2、控制氧化剂：制氮机、CO2日常保护、次氯酸钠的 合理添加 3、控制引火源：设备防雷防静电跨接、人员着装、 转动设备的检查维护、电气设备的安装与维护、工 具、作业 4、控制链式反应：阻火器
燃烧学课件
表3-4某些常见可燃物在空气中的自燃点
物质名称 氢气 一氧化碳 硫化氢 自 燃 点 (℃) 物质名称 400 610 260 二硫化碳 乙醚 汽油 自 燃 点 物质名称 (℃) 黄磷 90 160 530-685 麦芽 赛璐珞 自 燃 点 ( ℃) 30 200 180
乙炔
305
煤油
210
木 粉 （ 沉 积 260 状）
2．闪点是可燃性液体分类的依据 易燃液体：闪点≤61℃的可燃性液体。 可燃液体：闪点>61℃的可燃性液体。 易燃液体按其闪点的高低分为以下三项： ① 低闪点液体：闪点﹤一18℃； ② 中闪点液体：一18℃≤闪点﹤23℃； ③ 高闪点液体：23℃≤闪点≤61℃； 3、根据闪点确定灭火剂的供给强度 灭火剂供给强度，指每秒钟每平方米面积上供给 灭火剂的数量，泡沫液用L· S-1· m-2所示。
燃烧学
一、燃烧的概念
燃烧——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(或)发烟现象。 燃烧具有三个特征，即化学反应、放热和发 光。通电的电炉和灯泡虽有发光和放热现象， 但没有进行化学反应，只是进行了能量的转 化，故不是燃烧；生石灰遇水发生了化学反 应，并且放出大量的热，但它没有发光现象， 它也不是燃烧。这些现象虽不是燃烧，但在 一定条件下，可作为着火源引起燃烧或引发 火灾。
二、燃烧的基本条件
任何物质发生燃烧，必须具备以下三个必要条件， 即可燃物、氧化剂和温度(引火源)。人们总是用 燃烧三角形来表示燃烧的三个必要条件(见图3— 1)。只有在上述三个条件同时具备的情况下可燃 物质才能发生燃烧，三个条件无论缺少哪一个， 燃烧都不能发生。
进一步研究表明，用燃烧三角形来表示无焰燃烧 的基本条件是非常确切的。而对有焰燃烧，因燃 烧过程中存在未受抑制的游离基(自由基)作中间 体，因而燃烧三角形需增加一个坐标，形成燃烧 四面体(见图3—2)。自由基是一种高度活泼的化 学基团，能与其他的自由基和分子起反应，从而 使燃烧按链式反应的形式扩展。因此，有焰燃烧 的发生需要四个必要条件，即可燃物、氧化剂、 温度和未受抑制的链式反应。
火灾过程的五个阶段分别是
火灾过程的五个阶段分别是火灾是一种非常危险的自然灾害，因为它能够带来毁灭性地影响和损失。
因此，研究火灾过程和掌握消防技能非常重要。
火灾过程一般包含五个阶段，也就是燃烧源、初期、自由燃烧、剩余燃烧和灭火阶段。
1.燃烧源阶段燃烧源阶段也被称为点火阶段，它是火灾过程中最初始的阶段。
在这个阶段，开始出现可燃物体发生燃烧反应的前兆。
但是这个反应还没有达到明显的热量和火焰。
在这个阶段，火灾的可能性非常小。
这是因为在这个过程中，火焰需要一个能量源来启动或维持燃烧。
因此，对于火灾预防，非常重要的事情就是预防燃烧源的产生和发展。
2.初期阶段在初期阶段，可燃物体发生燃烧反应，火焰出现并开始扩散。
在这个阶段，火焰可以被控制或吹灭。
因此，对于灭火，越早介入，越有可能取得成功。
在这个阶段，火焰不断扩散，并且带走越来越多的热量和氧气。
这样会导致火势不断加剧，温度快速上升。
3.自由燃烧阶段这个阶段也被称为烈火阶段。
在这个阶段，火焰已经越来越强烈，燃烧速度也极快。
火焰向四面八方喷涌，并且会对周围的结构物造成严重的影响。
这是因为火焰会将周围可燃的物体都点燃，产生大量的热量和烟雾。
这个过程中，温度和火势都非常强烈，因此这个阶段是灭火的最恶劣阶段之一。
4.剩余燃烧阶段在这个阶段，火焰会开始逐渐衰退，但是烧继续燃烧。
在这个过程中，我们可以看到大量的黑烟，这是由于没有足够的氧气供给而产生的。
在这个阶段，如果不及时灭火，热量和烟雾会继续扩散，甚至影响到远离火源的地区。
因此，及时进行灭火也是非常重要的。
5.灭火阶段这是最后一个阶段，在这个阶段，我们需要采取适当的灭火措施，如人工控制或灭火器等，以便将火焰最终熄灭。
在这个阶段，我们需要完全消除火源，并确保没有任何可燃物体存在。
同时，需要注意防止火焰复燃，并确保场地的安全。
总结火灾过程中的五个阶段包括燃烧源、初期、自由燃烧、剩余燃烧和灭火阶段。
了解这些阶段的重要性在于可以预测火势的发展趋势，以及制定更加有效的灭火方案。