北科大安全燃烧与爆炸知识点

第一章

1. 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。

2. 燃烧过程具有两个特征：（1）有新的物质产生(即燃烧是化学反应) ；（2）伴随着发光放热现象。

3. 使普通分子变为活化分子所必需的能量称为活化能。活化能理论指出了可燃物和助燃物两种气体分子发生氧化反应的可能性及其条件。有可能引起化学反应的分子，称为活化分子。

4. 过氧化物理论认为，分子在各种能量（热能、辐射能、电能、化学反应能）的作用下可以被活化。

5. 连锁反应机理大致可分为三段：（1）链引发，即游离基生成，使连锁反应开始；

（2）链传递，游离基作用于其他参与反应的化合物，产生新的游离基；（3）链终止，即游离基的消耗，使连锁反应终止。

6. 燃烧三要素: 可燃物(还原剂), 助燃物(氧化剂), 点火源。 燃烧能发生时，三要素可表示为封闭的三角形，通常称为着火三角形。着火三角形应扩大到包括一个说明游离基参加燃烧反应的附加维，从而形成一个着火四面体

点火源7. 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。

8. 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。

9. 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、自燃发热、化学反应热、电火花、光热射线等。

10. 爆炸是指物质从一种状态，经过物理变化或化学变化，突然变成另一种状态，并放出巨大的能量，同时产生光和热或机械功。

11. 爆炸表现有以下特征：（1）爆炸的内部特征：物系爆炸大量能量在有限体积内突然释放或急骤转化，并在极短时间内在有限体积中积聚，造成高温高压，对邻近介质形成急剧的压力突跃和随后的复杂运动。（2）爆炸的外部特征：爆炸介质在压力作用下，表现出不寻常的移动或机械破坏效应以及介质受振动而产生的音响效应。

12. 按爆炸前后物质发生的变化分类（1）物理爆炸；（2）化学爆炸。

13. 物理爆炸是指物质因状态或压力发生突变而形成的爆炸。它与化学爆炸明显的区别在于物理爆炸前和爆炸后物质的性质及化学成分并不改变。如锅炉爆炸、压力容器爆炸、汽车轮胎爆炸等。

14. 化学爆炸是指物质以极快的反应速度发生放热的化学反应，并产生高温、高压所引起的爆炸。

15. 化学爆炸过程有两个特征：即反应过程放热、反应过程速度极快并能自动传播。

16. 化学反应进行的快慢，可以用单位时间内在单位体积中反应物消耗或生成物产生的摩尔数来衡量，并称之为反应速率。

17. 由于燃烧而生成的气体、液体和固体物质，叫做燃烧产物，它有完全燃烧产物和不完全燃烧产物之分。

18. 烟是由燃烧或热解作用所产生的悬浮于大气中能被人们看到的产物。烟的主要成分是一些极小的炭黑粒子，其直径一般在10-7～10-5m 之间，大直径的粒子容易由烟中落下来成为烟尘或炭黑。

19. 在火场上，燃烧产物的存在具有极大的毒害作用，主要体现在如下几个方面：

（1）缺氧、窒息作用（2）毒性、刺激性及腐蚀性作用（3）高温气体的热损伤作用

20. 热容是指在没有相变和化学反应的条件下，一定量的物质温度每升高一度所需要的热量。如果该物质的量为单位摩尔，则此时的热容称为摩尔热容，简称比热容，单位为J ·mol -1·K -1。

21. 在恒压条件下，一定量的物质温度升高一度所需的热量称为恒压热容，用C P 表示。

22. 在恒容条件下，一定量的物质温度升高一度所需的热量称为恒容热容，用C V 表示。

23. 平均恒压热容：在恒压条件下，一定量的物质从温度T 1升高到T 2时平均每升高1

所需的热量称为恒压平均热容，用P 表示。

24. 恒容平均热容：在恒容条件下，一定量的物质从t 1升高到t 2时平均每升高1 度所需要的热量，称为恒容平均热容，用V 表示，单位为J/(mol·) 。

25. 生成热：化学反应中由稳定单质反应生成某化合物时的反应热，称为该化合物的生成热。

26. 燃烧热：燃烧反应是可燃物和助燃物作用生成稳定产物的一种化学反应，此反应的反应热称为燃烧热。

27. 热值是指单位质量或者单位体积的可燃物完全燃烧发出的热量，通常用Q 表示。对于液体和固体可燃物，表示为质量热值Q m （kJ/kg）；对气态可燃物，表示为体积热值Qv (kJ/m3) 。

第二章与第三章

1. 导热微分方程就是描述物体中任一点的温度与其空间坐标和时间关系的方程。

2. 常见的边界条件分为三类：给定边界上的温度值，称为第一类边界条件；给定边界上的热流密度值，称为第二类边界条件；给定边界上物体与周围流体间的换热系数及周围流体的温度，称为第三类边界条件。初始条件：给出初始时刻温度分布的初始条件。

3. 对流通常分为自然对流和强迫对流。

4. 对流换热是指流体在流动过程中与周围固体或流体之间发生的热量交换。

5. 流体在外力作用下连续不断地流过固体壁面，这种对流称之为强迫对流。

6. 靠近热固体的热气流由浮力驱动的流动称之自然对流。

7. 热辐射是物体因其自身温度而发射出的一种电磁辐射，它以光速传播。热辐射的光谱是连续谱，波长覆盖范围理论上可从0直至∞，一般的热辐射主要靠波长较长的可见光和红外线传播。

8. 一个物体在单位时间内、由单位面积上辐射出的能量称为辐射能。

9. 斯蒂芬流产生的条件是：在相分界面处既有扩散现象存在，又有物理或者化学过程存在，所形成的质量流。

10. 火灾现场，燃烧区附近的整个气体都在流动，这个物质流称为整体物质流。

11. 着火分类方式：化学自燃，热自燃，点燃（或称强迫着火）。

12. 点燃（或称强迫着火）。是指由于从外部能源，如电热线圈、电火花、炽热质点、点火火焰等得到能量，使混气的局部范围受到强烈的加热而着火。

13. 着火条件是：如果在一定的初始条件下，系统将不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，即达到燃烧态，那么这个初始条件就是着火条件。

14. 如何理解着火条件：（1）系统达到着火条件并不意味着己经着火，而只是系统己具备了着火的条件；（2）着火这一现象是就系统的初态而言的，它的临界性质不能错误的解释为化学反应速度随温度的变化有突跃的性质，因此，图3—1中横坐标所代表的温度不是反应进行的温度，而是系统的初始温度；（3）着火条件不是一个简单的初温条件，而是化学动力学参数和流体力学参数的综合体现。

15. 当燃烧反应的反应物聚集在一起并在一定温度条件下，分子间由于碰撞而有一部分分子能完成放热反应，放出燃烧热。这种由于反应热量的积聚的加速反应乃至燃烧爆炸的理论称之为热爆燃理论。

16. 链式反应从链引发和链传递过程可以分为两大类：直链反应（如H 2+Cl2）与支链反应（如H 2＋O 2），前者在发展过程中不发生分支链，后者将产生分支链。

17. 弗兰克—卡门涅茨基热自燃理论：该理论认为，可燃物质在堆放情况下，空气中的氧将与之发生缓漫的氧化反应，反应放出的热量一方面使物体内部温度升高，另一方面通过堆积体的边界向环境散失。如果体系不具备自燃条件，则从物质堆积时开始，内部温度逐渐升高，经过一段时间后，物质内部温度分布趋于稳定，这时化学反应放出的热量与边界传热向外流失的热量相等。如果体系具备了自燃条件，则从物质堆积开始，经过一段时间后（称为着火延滞期），体系着火。

18. 即使极易发生爆炸的氢氧混合气也需在一定的温度、压力等条件下才能发生爆炸。此压力、温度条件为该可燃混合气的爆炸极限。

19. 烃类物质的氧化链反应由三个基本步骤组成：链的引发，链的发展，链的终止。

20. 链的发展：自由基一经发生，便可以自动发展而形成长链，即依次交替作用，直至原料消耗殆尽，或自由基被消灭为止。

21. 由于原料的不同和条件的区别，链的发展又可分为四种类型：（1）直链，（2）连续分支链，（3）稀有分之链，（4）退化分支链。

22. 强迫着火也称点燃，一般指用炽热的高温物体引燃火焰，使混合气的一小部分着火形成局部的火焰核心，然后这个火焰核心再把邻近的混合气点燃，这样逐层依次地引

起火焰地传播，从而使整个混合气燃烧起来。

23. 强迫着火与自发着火的不同点与相同点。

不同点：

第一，强迫着火仅仅在混气局部（点火源附近）中进行，而自发着火则在整个混气空间进行。

第二，自发着火是全部混合气体都处于环境温度T o 包围下，由于反应自动加速，使全部可燃混合气体的温度逐步提高到自燃温度而引起。强迫着火时，混气处于较低的温度状态，为了保证火焰能在较冷的混合气体中传播，点火温度一般要比自燃温度高得多。 第三，可燃混气能否被点燃，不仅取决于炽热物体附面层内局部混气能否着火，而且还取决于火焰能否在混气中自行传播。因此，强迫着火过程要比自发着火过程复杂得多。 相同点：

强迫着火过程和自发着火过程一样，两者都具有依靠热反应和（或）链锁反应推动的自身加热和自动催化的共同特征，都需要外部能量的初始激发，也有点火温度、点火延迟和点火可燃界限问题。

24. 常用点火方法：炽热物体点火，火焰点火，电火花引燃

25. 当电极间隙内的混气比、温度、压力一定时，为形成初始火焰中心，电极放电能量必须有一最小极值。放电能量大于此最小极值，初始火焰中心就可能形成；小于此最小极值，初始火焰中心就不能形成，这个最小放电能量就是引燃最小能量。

26. 电火花引燃最小能量E min ：对半径为r min 火球内的混气，温度从初温升到理论燃烧温度T m ，其能量是由电火花供给的，这个能量就是最小引燃能E min

第四章

1. 火焰前沿（前锋、波前）: 使已燃区与未燃区之间形成了明显的分界线，称这层薄薄的化学反应发光区为火焰前沿。

2. 火焰位移速度是火焰前沿在未燃混合气中相对于静止坐标系的前进速度，其前沿的法向指向未燃气体。

3. 火焰法向传播速度是指火焰面对于无穷远处的未燃混合气在其法线方向上的速度。

4. 影响燃烧速度的因素: (1)燃料/氧化剂比值的影响(2)燃料结构的影响(3)压力的影响.(4) 混合物初始温度的影响(5) 火焰温度的影响(6) 惰性添加剂的影响(7) 活性添加

剂的影响

5. 可燃气体的爆炸温度指的是该物质爆炸所放出的全部热量用来加热反应产物，使其达到的最高温度。

6. 爆炸威力指数=最大爆炸压力×平均升压速度。

7. 可燃性气体或蒸气与空气组成的混合物能使火焰蔓延的最低浓度，称为该气体或蒸气的爆炸下限；同样能使火焰蔓延的最高浓度称爆炸上限，浓度若在下限以下及上限以上的混合物则不会着火或爆炸。

8. 爆炸极限的实用意义：（1）评定气体和液体蒸气的火灾危险性大小；（2）评定气体生产、贮存的火险类别；（3）确定安全生产操作规程

9. 爆轰波：一旦激波形成，由于激波后面压力非常高，使未燃混气着火。经过一段时间以后，正常火焰传播与激波引起的燃烧合二为一。于是激波传播到哪里，哪里的混气就着火，火焰传播速度与激波速度相同。激波后的已燃气体又连续向前传递一系列的压缩波，并不断提供能量以阻止激波强度的衰减，从而得到稳定的爆轰波。

10. 按照防爆结构和防爆性能的不同特点，防爆电气设备可分为增安型、隔爆型、充油型、充砂型、通风充气型、本质安全型、无火花型、特殊型等。

11. 增安型（原称防爆安全型）是指在正常运行时不产生电火花、电弧和危险温度的电气设备，如防爆安全型高压水银荧光灯。

12. 隔爆型是指在电气设备发生爆炸时，其外壳能承受爆炸性混合物在壳内爆炸时产生的压力，并能阻止爆炸火焰传播到外壳周围，不致引起外部爆炸性混合物爆炸的电气设备，如隔爆型电动机。

13. 充油型（原称防爆充油型）是指将可能产生火花的电气设备、电弧或危险温度的带电部分浸在绝缘油里，从而不会引起油面上爆炸性混合物爆炸的电气设备。

14. 通风充气型（原称防爆通风充气型或正压型）是指向设备内通入新鲜空气或惰性气体，并使其保持正压，能阻止外部爆炸性混合物进入内部引起爆炸的电气设备。

15. 本质安全型（原称安全火花型）是指在正常或故障情况下产生的电火花，其电流值小于所在场所爆炸性混合物的最小引爆电流，因而不会引起爆炸的电气设备。

16. 特殊型（原称防爆特殊型）是指结构上不属于上述各种类型的防爆电器设备，如浇之环氧树脂及填充石英砂的防爆电器设备。

17. 惰性气体保护：当厂房内或设备内己充满爆炸性混合气体又不易排走，或某些生产工艺过程中，可燃气难免与空气（或氧气）接触时（例如利用氨和氧生产硝酸，由甲

醇和氧生产甲醛，汽油罐、舱液面上的油蒸气和空气混合气体），可用惰性气体（氮气、二氧化碳等）进行稀释，使之形成的混合气不在爆炸极限之内，不具备爆炸性。这种方法称惰性气体保护

18. 常用的阻火装置有安全水封、阻火器和单向阀。

19. 安全液封：（1）敞开型安全水封（2）封闭式安全水封（3）安全水封的使用要求使用安全水封时，水位不得低于水位阀门所标定的位置

20. 阻火器是一种利用间隙消焰防止火焰传播的干式安全装置

21. 单向阀亦称逆止阀。其作用是仅允许可燃气体或液体向一个方向流动，遇有倒流时即自行关闭，从而避免在燃气或燃油系统中发生流体倒流，或高压窜入低压造成容器管道的爆裂或发生回火时火焰的倒袭和蔓延等事故。

第五章和第六章

1. 根据液体燃料蒸发与汽化的特点，可将其燃烧形式分为液面燃烧、灯芯燃烧、蒸发燃烧和雾化燃烧四种。

2. 这种在可燃液体的上方，蒸气与空气的混合气体遇火源发生的一闪即灭的瞬间燃烧现象称为闪燃。

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5. 在规定的实验条件下，液体表面能够产生闪燃的最低温度称为闪点。 液体的闪点一般要用专门的开杯式或闭杯式闪点测定仪测得。 液雾火焰大体分为四种：①预蒸发型气体燃烧；②滴群扩散燃烧；③预蒸发与滴群扩散燃烧的复合型；④预蒸发燃烧与滴群扩散蒸发的复合型

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7. 液体燃烧速度有两种表示方式，即重量速度和线速度。 沸程较宽的混合液体，主要是一些重质油品，如原油、渣油、蜡油、沥青、润滑油等等，由于没有固定的沸点，在燃烧过程中，火焰向液面传递的热量首先使低沸点组分蒸发并进入燃烧区燃烧，而沸点较高的重质部分，则携带在表面接受的热量向液体深层沉降，形成一个热的锋面向液体深层传播，逐渐深入并加热冷的液层。这一现象称为液体的热波特性，热的锋面称为热波。

8. 在热波向液体深层运动时，由于热波温度远高于水的沸点，因而热波会使油品中的乳化水气化，大量的蒸气就要穿过油层向液面上浮，在向上移动过程中形成油包气的气泡，即油的一部分形成了含有大量蒸气气泡的泡沫。这样，必然使液体体积膨胀，向外溢出，同时部分未形成泡沫的油品也被下面的蒸气膨胀力抛出罐外，使液面猛烈沸腾起来，就象 “跑锅”一样。这种现象叫沸溢。

9. 所谓乳化水是原油在开采运输过程中，原油中的水由于强力搅拌成细小的水珠悬浮于油中而成。

10. 随着燃烧的进行，热波的温度逐渐升高，热波向下传递的距离也加大，当热波达到水垫时，水垫的水大量蒸发，蒸气体积迅速膨胀，以至把水垫上面的液体层抛向空中，向罐外喷射。这种现象叫喷溅。

11. 固体燃烧的形式大致可分为五种：蒸发燃烧，表面燃烧，分解燃烧，熏烟燃烧(阴燃) ，动力燃烧(爆炸)

12. 评定固体燃烧火灾危险性的参数：熔点、闪点和燃点，热分解温度，自燃点，比表面积，氧指数