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燃烧基础知识:燃烧三角形与可燃物特性

时间:2023-06-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:燃烧的3 个必要条件可用“燃烧三角形”来表示,如图3.1.1所示。图3.1.2燃烧四面体1)可燃物可燃物是指凡是能与空气中的氧或其他氧化剂发生燃烧反应的物质。由于它是一种高度活泼的化学形态,能有其他的自由基和分子发生反应,从而使燃烧持续下去。

燃烧基础知识:燃烧三角形与可燃物特性

(一)燃烧的定义

在国家标准《消防词汇 第一部分:通用术语》(GB 5907.1—2014)中将燃烧定义为:可燃物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。从燃烧的定义,不难得出燃烧必须具有的基本特征:一是放出热量;二是发出光亮;三是发生了化学变化。

(二)燃烧的条件

1.着火三角形(无焰燃烧)

有焰燃烧过程的发生和发展都必须具备3 个必要条件,即可燃物、助燃物(又称氧化剂)和引火源(又称点火源)。这3 个条件通常被称为燃烧三要素。燃烧的3 个必要条件可用“燃烧三角形”来表示,如图3.1.1所示。

图3.1.1 燃烧三角形

2.着火四面体(有焰燃烧)

有焰燃烧过程的发生和发展都必须具备4 个必要条件,即可燃物、助燃物(又称氧化剂)、引火源和链式反应。上述燃烧的4 个必要条件可用“燃烧四面体”来表示,如图3.1.2 所示。

图3.1.2 燃烧四面体

1)可燃物

可燃物是指凡是能与空气中的氧或其他氧化剂发生燃烧反应的物质。

2)助燃物

助燃物是指与可燃物质相结合能导致燃烧的物质(也称氧化剂),燃烧过程中的助燃物主要是氧。

3)引火源

引火源是指凡是使物质开始燃烧的外部热源。

4)链式反应

链式反应是指某种可燃物受热时,会分解成更为简单的分子。这些分子中一些原子间的共价键常常会发生断裂,生成自由基。由于它是一种高度活泼的化学形态,能有其他的自由基和分子发生反应,从而使燃烧持续下去。

(三)燃烧的类型

1.闪燃

在一定温度下,易燃或可燃液体(包括能蒸发的少量固体可燃物,如石蜡、樟脑、萘等)表面上产生的蒸气与空气混合后,达到一定浓度时,遇火源产生的一闪即灭的现象。液体发生闪燃的最低温度叫作闪点。物质的闪点,如表3.1.1 所示。

表3.1.1 物质的闪点(www.xing528.com)

2.着火

可燃物质在与空气共存的条件下,当达到某一温度时遇火源接触引起的燃烧,并在火源移开后,仍能继续燃烧,这种持续燃烧的现象叫着火。可燃物质开始持续燃烧所需的最低温度,叫作燃点。物质的燃点,如表3.1.2 所示。

表3.1.2 物质的燃点

3.自燃

可燃物质在空气中没有外来着火源的作用,靠自热或外热发生的燃烧现象叫作自燃。本身自燃:由于可燃物质内部自行发热而发生的燃烧现象,如草垛、煤堆的自燃;受热自燃:可燃物质加热到一定温度时发生的自燃现象,如黄磷的自燃现象。物质的自燃点,如表3.1.3 所示。

表3.1.3 物质的自燃点

(四)燃烧过程及特点

1.可燃物的燃烧过程

达到可燃物的点燃温度时→外层部分就会熔解、蒸发或分解并发生燃烧→在燃烧过程中放出热量和光→这些释放出来的热量又加热边缘的下一层,使其达到点燃温度→燃烧过程就不断地持续。

固体和液体发生燃烧时,需经过分解和蒸发,生成气体,然后再由气体与氧化剂作用发生燃烧。而气体物质不需要经过蒸发,可以直接燃烧。

2.固体的燃烧方式

分解燃烧:分子结构复杂的可燃固体,由于受热分解而产生可燃气体后发生的有焰燃烧现象。

蒸发燃烧:熔点较低的可燃固体受热后融熔,然后与可燃液体一样蒸发产生可燃蒸气而发生的有焰燃烧现象。如蜡烛、沥青等。

表面燃烧:有些固体可燃物的蒸气压非常小或难以发生分解,不能发生蒸发燃烧或分解燃烧,当氧气包围物质的表层时,呈炽热状态发生无火焰燃烧。

阴燃:某些固体可燃物在氧不足,加热温度较低或可燃物含水分较多等条件下发生的无火焰、只冒烟的缓慢燃烧现象。

动力燃烧:燃烧性液体的蒸气、低闪点液雾预先与空气或氧气混合,遇火源产生有冲击力的燃烧。

沸溢燃烧:常发生于油罐火灾中。由于原油具有形成热播的特性,相对密度相差较大,原油中含有乳化水,水遇热播变成蒸汽,但原油黏度较大,使水蒸气不容易从下向上穿过油层,由此产生的燃烧现象。

喷溅燃烧:热播达到水垫层,水被迅速加热到汽化温度,沉积的水变成水蒸气,体积扩大,将上面的油层抬起,最后冲破油层将燃烧着的油滴和油包气抛向空中,向四周喷溅,由此产生的燃烧现象。

扩散燃烧:可燃气体从喷口(管道口或容器泄漏口)喷出,在喷口处与空气中的氧气边扩散混合、边燃烧的现象。

预混燃烧:可燃气体和助燃气体在燃烧之前混合,形成一定浓度的可燃混合气体,被引火源点燃所引起的燃烧。

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