Transcript 火灾发展的规律 第四章 可燃气体的燃烧 第五章 可燃液体的燃烧 第六章 可燃固体的燃烧 第一节 液体的蒸发 第 五 章 第二节 闪燃与爆炸温度极限 可 燃 液 体 的 燃 烧 第四节 可燃液体稳定燃烧 第三节 液体的着火 第五节 沸溢和喷溅 第六节 液滴的蒸发和燃烧 第一节 液体的蒸发 一、液体蒸发过程 二、蒸气压 三、蒸发热 四、液体的沸点 一、液体蒸发过程 一定温度下，液体的蒸发和凝结存在着动态的平衡 二、蒸气压 1.一定温度下，液体蒸发和凝结达动态平衡时，蒸气产生的压力。 2.蒸气压大小与液体分子之间引力大小有关。分子量越大，色散力 越大，蒸气压越小 3.同种物质的蒸气压与温度的关系遵循克-克方程  C RT  lg P 0    C/ 2.303RT ln P 0   4.多组分液体任一组分的压力可借助拉乌尔定律求得 PA  PA0

火灾发展的规律
第四章 可燃气体的燃烧
第五章 可燃液体的燃烧
第六章 可燃固体的燃烧
第一节 液体的蒸发
第
五
章
第二节 闪燃与爆炸温度极限
可
燃
液
体
的
燃
烧
第四节 可燃液体稳定燃烧
第三节 液体的着火
第五节
沸溢和喷溅
第六节 液滴的蒸发和燃烧
第一节 液体的蒸发
一、液体蒸发过程
二、蒸气压
三、蒸发热
四、液体的沸点
一、液体蒸发过程
一定温度下，液体的蒸发和凝结存在着动态的平衡
二、蒸气压
1.一定温度下，液体蒸发和凝结达动态平衡时，蒸气产生的压力。
2.蒸气压大小与液体分子之间引力大小有关。分子量越大，色散力
越大，蒸气压越小
3.同种物质的蒸气压与温度的关系遵循克-克方程

C
RT

lg P 0  
 C/
2.303RT
ln P 0  
4.多组分液体任一组分的压力可借助拉乌尔定律求得
PA  PA0  x A
三、蒸发热
1.为什么蒸发过程需要吸收热量？
2.物质的蒸发热主要取决于哪个因素？
四、液体的沸腾
1.蒸发与沸腾的有何区别和联系？
2.液体的沸点随外界压力升高而（）
A升高 B 降低 C 不变
第二节 液体的闪燃与爆炸温度极限
1.温度越高，液体上方蒸气的浓度（）
A升高
B 降低 C 不变
2.在一定温度下，液体上方可燃蒸气浓度达到爆炸下
限时，是否可以燃烧？
3.如果温度较低，能否形成稳定的燃烧（火焰能否持
续存在）？
第二节 液体的闪燃与爆炸温度极限
一、闪燃和闪点
1.闪燃：可燃液体蒸气与空气混合气体遇火源发生一闪即灭的现象
2.发生闪燃的原因：液体蒸发速度小于燃烧速度
3.闪点：可燃液体发生闪燃时的温度
二、同类液体闪点变化规律（主要取决于分子间色散力的大小）
1. 同系物分子量越高，色散力越高（） 闪点（）
A 升高 B 降低
C 越小 D 越大
2.同系物沸点升高， 闪点（）
A 升高
B 降低
3.同系物比重增大， 闪点（）
A 升高
B 降低
4.同系物蒸气压降低，闪点（） A 升高
B 降低
5.正构体比异构体的闪点（）
A高
B 低
三、混合液体闪点
1.两种完全互溶可燃液体的闪点低于平均值，且接近含量大组分的闪点
2. 不可燃液体的加入，使可燃液体的闪点升高
四、闪点计算
1.波道查公式
2.根据碳原子数
3.道尔顿---所需氧原子数
4.根据布里诺夫公式计算
5.利用爆炸下限计算闪点
6.根据克-克方程计算闪点
四、闪点计算
1.波道查公式
t f  0.6946tb  73.7(单位为OC)
(t f  277.3)  10410  nc
2.根据碳原子数
3.道尔顿公式---所需氧原子数
Pf 
2
例题5-2
P
1.4.76( N  1)
已知大气压力为1.01325Pa，试计算苯的闪点。
解：C6 H 6  7.5O2  6CO2  3H 2O
因此N  15
1.01325 105
代入得：Pf 
 1498.（
0 Pa）
1  4.76 （15  1）
查表5  6得：苯在  20O C ~ 10O C的蒸气压分别为：
990.5 Pa和1950.5 Pa。
根据插值法求得闪点为：
t f  20 
1498.0  990.58
10  14.7 O C
1950.5  990.58
4.根据布里诺夫公式计算 可燃液体的闪点
Pf 
AP
D0 
A  仪器常数
D0  可燃液体蒸气在空气中的扩散系数
  一摩尔可燃液体所需氧分子摩尔数
例题5-3 已知甲苯的闪点为5.5ºC，求苯的闪点
解：（1）查表5  6求Pf 甲苯
Pf 甲苯  889 
1693.19  889.26
 5.5  1333
10
（2）求Pf 苯
Pf 苯 
D0甲苯  甲苯
D0 苯   苯
 Pf 甲 
苯
（3）插值法求闪点
t f  15O C
0.0709  9
 1333  1473
0.077  7.5
5.利用爆炸下限计算闪点
Pf 
LP
100
L  可燃液体蒸气爆炸下限
例题5-4 已知乙醇的爆炸下限为3.3%，求乙醇的闪点
3.3  1.01325  103
解：（1）Pf 
 3344
100
（2）查表5  6对应温度在10 ~ 20O C之间，插值法求闪点
t f  10.6O C
6.根据克-克方程计算闪点

C
RT

lg P 0  
 C/
2.303RT
ln P 0  
四、爆炸温度极限
（一）爆炸温度极限
蒸气爆炸浓度上下限所对应的液体温度
（二）爆炸温度极限的意义
1. t下小于最高室温的液体，爆炸
2. t下大于最高室温的液体，爆炸
3. t上小于最低室温的液体，饱和蒸气不爆炸，非饱和蒸气爆炸
（三）爆炸温度极限的计算 （同闪点计算）
（四）爆炸温度极限的影响因素
1.可燃液体性质 2. 压力 3. 水分和其他物质含量 4.火源强度和点火时间
小结：
1. 液体的蒸发过程、蒸气压、蒸发热及沸点
2.闪燃、闪点、可燃液体闪点变化规律
3.闪点计算
4. 可燃液体爆炸温度极限、意义及影响因素
第一节 液体的蒸发
第
五
章
第二节 闪燃与爆炸温度极限
可
燃
液
体
的
燃
烧
第四节 可燃液体稳定燃烧
第三节 液体的着火
第五节
沸溢和喷溅
第六节 液滴的蒸发和燃烧
第三节 液体的着火
一、可燃的液体的引燃、火焰传播速度的影响因素
二、可燃的液体的自燃、自燃点及影响因素
三、同系物自然点的变化规律
一、可燃的液体的引燃
可燃液体蒸气和空气的混合物在一定温度下，与火源接触发生连续燃烧的现象
（一）引燃的条件 （可燃液体的蒸发速率大小）
液体接受到的总热量 c  Gl  f  Q E  Q l
实际液体蒸发速度 

液体的蒸发热
LV


c  Gl  f  QE  Ql
如果引燃成功，则：
 Gl
LV
 Q
 0
变形为：
(c  f  LV )  Gl  Q
E
l
 Q
 0
(c    LV )  Gl  Q
E
l
 Q
  S , 则：
令：
(c    LV )  Gl  Q
E
l
如果S  0，可燃液体可以被引燃
如果S  0，可燃液体不能被引燃
注意：引燃能否成功与外界点火源关系极大。
（二）引燃的方式
1.闪点小于室温的液体称为低闪点液体（），请问室温条件下，如果有
火源能否点燃成功？
A 能
B 不能
2.闪点高于室温的液体称为高闪点液体，请问室温条件下，其蒸气浓度
与爆炸浓度下限的关系如何？电火花能否使液体引燃成功？
A 大于 B 小于 C 能 D 不能
3.要使高闪点液体引燃成功？可以采用何种方式？
a.将液体整体加热



b.利用灯芯点火（用小火焰火小的灼热体紧靠液面加热）
灯芯作用原理：
1.毛细作用将液体吸附于灯芯上。限制了对流，有利于蓄热，很容易将
温度升高至燃点。
2.灯芯周围的液体被加热后，表面张力降低，周围液体产生回流。将使
液体温度升高。附近液体温度达到燃点时，火焰开始向整个液面传播。
火焰在液面上传播存在脉冲现象。
影响火焰向前传播的因素有那些？
1.液体性质
S
2.液体温度
3.液层厚度
LV
S
S
1mm
T
L
1.什么叫液体的闪燃？可燃液体为什么会出现闪燃现象？
2.决定液体闪点的主要因素是什么？
3.闪点是如何随分子量：沸点；密度；蒸气压而变化的？
4.有机物的正构体和异构体的闪点有何关系？
5.闪点计算公式有几个？其中道尔顿公式是如何计算闪点的？
6.如何利用爆炸下限求液体的闪点？
7.何谓爆炸温度极限？
8.常温下爆炸温度下限高于室温的液体会不会爆炸？如果低于室温呢？
爆炸上限低于室温的液体爆炸性如何？
9.液体着火的方式有几种？
10.液体引燃成功的条件是什么？
11.什么叫液体的自燃？
12.液层厚度如何影响火焰的传播速度？
二、可燃的液体自燃
自燃着火：没有火源作用，仅靠外界加热而引起着火的现象
（一）自燃点的影响因素
1.压力增大，自燃点（）
A 升高
B 降低
2.蒸气浓度升高，自燃点如何变化？（）

A 升高 B 降低 C 先降低后升高 D 先升高后降低
3.含氧量越高，自然点（）
A 越高
4.催化剂如何影响液体的自然点？

5.容器的K越大，自然点（） A 升高

B 越低
B 降低
6.容器的直径增大，自然点将（）
A 升高

B 降低
C 先降低后升高 D 先升高后降低
（二）同类液体自燃点的变化规律
B 降低
2.正构体的自燃点（）异构体 A 大于
B 小于

3.饱和烃的自燃点比非饱和烃（） 
A 高
B低
4.含氧衍生物的自燃点比相应的烷烃（） A 高 B 低

5.醇的自燃点比相应C数目的醛（） A 高 B 低
6.环烷烃的自燃点比相应C数目的烷烃（） A 高
 B低
1.分子量越高，自然点（）
A 升高
注意：闪点和自燃点变化规律完全相反，原因在于：
决定闪点大小的是（ A ），而决定自燃点大小的是（B
A 分子间作用力
B 化学键的强弱 C 燃烧反应活化能
C）
第四节 可燃液体的稳定燃烧
一、液体的燃烧速度
1.液体燃烧的线速度
2.液体燃烧的质量速度
3.影响燃烧速度的因素（6）
二、液体稳定燃烧的火焰特征
1.火焰的燃烧状态
2.火焰的倾斜度
3.火焰的高度
4.火焰的温度
5.火焰内气体流动
6.火焰的辐射
液体燃烧过程示意图
一、液体的燃烧速度
（一）液体燃烧的线速度
（二）液体燃烧的质量速度
H
(mm / h)
t
g
G
[kg /( m 2  h)]
s t
V
（三）影响燃烧速度的因素
Q ''
G
LV  C P (t 2  t1 )
1.液体的初温t1
2.容器直径
3.液体高度
4.液体含水量
5.有机同系物液体密度（挥发性大小）
6.风的影响
2.容器直径对燃烧速度的影响
 q
 cond  q
 conv  q
 rad
Q
F
qcond  K1D(TF  TL )
q rad  K 3
Q '' F
D 2
Q ''
G
LV  C P (t 2  t1 )
conv  K 2
q
D 2
4
(TF  TL )
(T 4 F  T 4 L )[1  exp(  K 4 D)]
4
4 q 4 K1 (TF  TL )
4
4



K
(
T

T
)

K
(
T

T
F
L )[1  exp(  K 4 D )]
2
F
L
3
2
D
D
5  23
容器直径对可燃液体燃烧速度的影响规律
1.液面接受到火焰的热量有三种途径，与容器的直径有很大关系
2.当直径很小时（<0.03m），液体接受的热量主要以壁面导热为
主。 随直径减小，液面接受的热量越多，蒸发速度越快，液体的燃
烧速度越快
3.当直径很大时（>1.0m），火焰为湍流状态，液体接受的热量
主要以火焰的辐射传热为主。燃烧速度趋于定值
4 .直径在0.03~1.0m时，随直径增大，燃烧状态从层流过度为湍流，
燃烧速度先减小，而后增加。直径为0.1m时，燃烧速度达到最小值。
mmm/min
燃
烧
速
度
（
）
1
3
10
100
油灌直径（cm）
1.直径在什么范围时，燃烧速度随直径增加而减小？
2.直径在什么范围时，燃烧速度和直径无关？
3.直径在什么范围时，燃烧速度随直径增加而增大？
（三）影响燃烧速度的因素
1.液体的初温t1
2.容器直径
：液面距离容器上口边缘的距离
3.液体高度
4.液体含水量
5.有机同系物液体密度（挥发性大小）
6.风的影响
二、液体稳定燃烧的火焰特征
1.火焰的燃烧状态 ：容器直径的影响
2.火焰的倾斜度 1.无风0~5O 2. 风速》4m/s时，倾斜角度：60~70O
3.火焰的高度 层流：H/D随D的增大而减小
湍流： H/D与D几乎无关
4.火焰的温度
T
2/5
H  0.23Q C  1.02 D
油蒸气的
吸收作用
5.火焰内气体流动
6.火焰的辐射
H
距离液面不同高度的温度分布
空气
卷入
第一节 液体的蒸发
第
五
章
第二节 闪燃与爆炸温度极限
可
燃
液
体
的
燃
烧
第四节 可燃液体稳定燃烧
第三节 液体的着火
第五节
沸溢和喷溅
第六节 液滴的蒸发和燃烧
第五节
沸溢和喷溅
一、原油的性质
二、单组分液体燃烧时热量的传递规律
三、原油燃烧时热量的传递规律
四、原油燃烧时沸溢和喷溅
一、原油的性质
原油是不同沸点和比重的烃类的混合物，此外还有部分的
高分子物质及少量的水。
1.初沸点：原油中比重最轻的烃类沸腾时的温度。
2.终沸点：原油中比重最重的烃类沸腾时的温度。
3.沸 程：不同比重不同沸点的馏分转变为蒸气的最低沸
点和最高沸点的温度范围。
4.轻组分：原油中比重最轻、沸点最低的很少一部分烃类
5.重组分：原油中比重最重、沸点最高的很少一部分烃类
二、单组分液体燃烧时热量的传递规律
单组分液体和沸程较窄的混合液体在很短时间内形成稳定
的燃烧。且燃烧速度基本不变。
1.由于热量向内部传递，所以液面温度接近沸点但比沸点低
2.液面的加热层很薄
TO
TS
T
d 2T
dT
d 2T
V dT
K  2  V    c   2   
dx
dx
dx
 dx
dT
x  0, T  Ts;
x  , T  T0 ,
0
dx
T  T
 V
积分得：
 exp(
)
Ts  T
x
结论：
X
（1）液层的温度分布与液体的性质有关
（2）沸点越高，加热层越厚
三、原油和重质油品燃烧时热量的传递规律
（一）热波：在原油和重质石油产品燃烧过程中，重质组
分携带热量向液体深层沉降时形成的热的锋面。
（二）热波特性
1.在下降过程中温度逐渐升高（150oC~315oC）
2.热波下降速度大于液体的燃烧速度
（三）热波的破坏作用
使油品中水大量蒸发，发生沸溢和喷溅。
（四）影响热波速度的因素：
1. 油品的组成
轻组分越高，热波速度越快
粘度的影响
2.油品含水量
<2.5m 随直径升高而增大
3.油灌的直径
液位越高，燃烧越快，热波速度越大
4. 灌内的油品液位
四、原油燃烧时沸溢和喷溅
原因
沸溢
喷溅
热波使油品内
乳化水蒸发
热波接触水垫
层，使水垫层
的水大量汽化
条件
征兆
1.形成热波
1.火焰变白
2.油品中含有乳化水 2.亮度增大
3.油品有足够的粘度 3.有轻微的嘶嘶声
1.火焰增高、变白、变亮
1.形成热波
2.油面蠕动、涌胀
2.形成水垫层
3.剧烈的嘶嘶声，金属壁
2.热波和水垫层接触 颤动
H h

 KH
V0  Vt
油温大于燃点，K取0.1，否则为0
例题：一原油储灌液面高度为12m，水垫层厚度为0.5m，发
生火灾时，燃烧速度为0.1cm/s，热波传递速度为0.15cm/s，
试估算其发生喷溅的时间。
H  h （12  0.5）102
解： 

 4600
（s） 1.28
（h）
V0  Vt
0.1  0.15
注意：黄岛油库中H 和h的计算
1小时17分