燃烧与爆炸理论复习提纲及知识点

《燃烧与爆炸理论》复习提纲

第二章 燃烧基本原理

1、燃烧的定义、充分条件及极限值。

• 燃烧是伴随有发光、放热现象的剧烈的氧化反应。

• 充分条件：一定量燃料、一定量助燃剂（氧化剂）、一定能量点火源 三者相互作用

• 极限值:在一定温度、压力下，可燃气体或蒸气在助燃气体中形成的均匀混合系被点燃并能转播火焰的浓度范围。

2、灭火的四种方法。

（1）冷却法。

将灭火剂直接喷到燃烧物上，使燃烧物质的温度降低到燃点之下，停止燃烧。

（2）隔离法。

将火源处及其周围的可燃物质撤离或隔开，使燃烧因与可燃物隔离而停止。

（3）窒息法。

阻止空气流入燃烧区或用不燃烧物质冲淡空气，使燃烧物质得不到足够的氧气而熄灭。

(4) 抑制法

使灭火剂参与到燃烧反应中去，它可以销毁燃烧过程中产生的游离基，形成稳定分子或低活性游离基，从而使燃烧反应终止。

3、火灾的危险性。

火灾的热辐射造成烧伤；火场中由于氧气含量降低而造成窒息作用；燃烧产生的有毒烟气造成毒害作用；建筑倒塌造成的二次伤害。

4、闪燃、着火、自燃的定义。

闪燃：在一定温度下，可燃性液体（包括少量可熔化的固体，如萘、樟脑、硫磺、沥青等) 蒸气与空气混合后，达到一定浓度，遇点火源产生的一闪即灭的燃烧现象。

着火：可燃物质在与空气并存条件下，遇到比其自燃点高的点火源使开始燃烧，并在点火源移开后仍能继续燃烧，这种持续燃烧(不小于5秒) 的现象叫着火。 自然：可燃物在没有外部火花、火焰等点火源的作用下，因受热或自身发热

并蓄热而发生的自然燃烧现象。

5、自燃的分类，会举例说明。

• 受热自燃：可燃物质在外部热源作用下，使温度升高，当达到其燃点时，即着火燃烧的现象。（汽车自燃）

• 自热自燃：可燃物质在没有外部热源影响下，由于物质内部所发生的化学、物理或生物过程而产生热量，这些热量在适当条件下会逐渐积聚，使物质温度升高，达到自燃点而燃烧的现象。 （黄磷自燃）

6、活化能理论、过氧化物理论、链式反应理论。链式反应理论的历程、分类，会举例说明。

• 活化能理论指出了可燃物与助燃物两种气体分子发生氧化反应的可能性及条件。分子与分子之间不停的发生碰撞，在标准状态下，单位时间、单位体积内气体分子相互碰撞约1026次。相互碰撞的分子不一定发生反应，只有少数具有一定能量的分子按照一定的方向进行碰撞才会发生反应。分子能量足够大；碰撞方向合适。活化分子：具有较高能量且能发生有效碰撞的分子。活化能：使普通分子变为活化分子所必需的能量。

• 过氧化物理论：氧分子在热能作用下形成过氧键，这种基团加在被氧化物上形成过氧化物；过氧化物有强氧化性且不稳定，容易继续发生反应或分解；该理论部分解释了燃烧可以在较低温度下进行的事实。

• 链式反应理论是由前苏联科学家谢苗诺夫捏出的。他认为物质的燃侥经历以下过程：可燃物质或助燃物质先吸收能量而离解为自由基；自由基极其活泼，与其他分子反应活化能很低；自由基与其他分子相互作用形成一系列连锁反应，将燃烧热释放出来

• 链式反应理论的反应历程 链引发 链发展 链终止

例：低压下氢的氧化

链引发 H2 + M → 2H • + M

链发展 H • + O2 → •OH + O •

O • + H2 → •OH + H •

•OH + H2 → H2O + H •

链终止 H • + •OH + M → H2O + M

H • + H • + M → H2 + M

• 链式反应分类：直链反应，在直链反应中，链传递过程中，自由基的数目保持不变。

支链反应，在链传递过程中，一个自由基在生成产物的同

时，产生两个或两个以上自由基的链式反应。

7、气体燃烧的分类。

（一）扩散燃烧 是指可燃气体从喷口（管道或容器泄漏口）喷出，在喷口处与空气中的氧边扩散混合、边燃烧的现象，称为扩散燃烧（也称为稳定燃烧）。

（二）预混燃烧 是指可燃气体与空气（氧）在燃烧前混合，并形成一定浓度的可燃混合气体，被火源点燃所引起的燃烧，称为预混燃烧。这类燃烧往往是爆炸式的燃烧，也称为动力燃烧，即通常所说的气体爆炸。

8、 气体燃烧速度（火焰传播速度）的影响因素。浓度、管径、点火位置。 影响因素：

可燃气的还原性及氧化剂的氧化性；

浓度：稍高于化学计量浓度时燃烧速度最大；

初始温度：温度高速度大。

惰性气体：有影响。

管径、材质、方向：管径：越小速度越慢。材质：有影响。方向：

9、原油火灾中的沸溢现象：宽沸程、热波、乳化水。

10、固体燃烧的分类：蒸发燃烧、分解燃烧、表面燃烧、阴燃。

11、阴燃的定义：氧气不足、温度较低或湿度较大时，固体物质发生的只冒烟而无火焰的燃烧。是固体物质特有的燃烧形式。

第三章 爆炸基本原理

1、温度对爆炸极限的影响。

温度、压力升高时，爆炸极限变宽。

2、爆炸危险性的来源。

冲击波：直接的、主要的破坏力量，冲击波是爆炸瞬间形成的高温火球猛烈向外膨胀、压缩周围空气形成的高压气浪。它以超音速向四周传播，随距离的增加，传播速度逐渐减慢，压力逐渐减小最后变成声波。

破片：容器发生粉碎性的爆炸，碎片冲击将造成大面积的伤亡。

震荡：爆炸使物体产生震荡，造成建筑物松散、开裂。

二次破坏：引起房屋倒塌、火灾、有害物质泄漏引起的中毒和环境污染等进一步伤害

3、压力对爆炸极限的影响。

一般是温度、压力升高时，爆炸极限变宽。

4、其他因素对爆炸极限的影响。

惰性介质加入爆炸极限范围缩小。

氧含量增加爆炸极限范围扩大。

点火能源加大使爆炸范围变宽。

容器直径越小，爆炸范围越窄。

点火方向：下部点火，爆炸下限值小，上限值大（范围最大）；上部点火，爆炸下限值大，上限值小（范围最小）；水平点火，介于两者之间。

5、爆炸极限的计算。1）根据C 0估算爆炸极限；2）多组分可燃混合气的爆炸极限；3）含惰性气体的多组分可燃混合气的爆炸极限。

例题1 已知某混合气中含甲烷5%，含乙烷8%，含空气87%，问该混合气有否爆炸危险性？

例题2 已知某混合气的组成及各气体的爆炸极限见下表，求该混合气的爆炸极限。

炸危险性。

6方式）；压力波形状、峰值及持续时间、破坏方式。

激波阵面传播速度：爆燃波，亚声速；爆轰波，声速或超音速。

压力波情况：爆燃波宽而平滑，最大超压约1.5atm ；爆轰波，尖锐，持续时间短，最大超压达15atm 。

未燃气体被点燃方式：爆燃，热量传递或自由基传递；爆轰，绝热压缩。

破坏方式：爆燃，容器应力破坏，碎片较少，边缘有拉伸变薄现象；爆轰，脆性破坏，碎片更多，边缘无变薄。

7、粉尘爆炸的机理。与气体可燃物相比的爆炸极限、点火能。粉尘层和粉尘云。三次方定律。二次爆炸的原因。水对粉尘危险性的影响。

粉尘爆炸的机理：粉尘粒子表面通过热传导和热辐射，从点火源获得点火能量； 温度急剧升高，加速分解速度或蒸发速度，形成粉尘蒸气或分解气体；与空气混合后就能引起点火；成为点火源，使粉尘着火，从而扩大了爆炸（火焰）范围。 与气体可燃物相比的爆炸极限、点火能：

粉尘层（或层状粉尘）是指堆积在物体表面的静止状态的粉尘；

粉尘云（或云状粉尘）则指悬浮在空间的运动状态的粉尘。 三次方定律：气体： 粉尘：

二次爆炸的原因：当一次爆炸的气浪或冲击波卷起设备外的粉尘积尘，使环境中达到可爆浓度时，会引起“二次爆炸”。

水对粉尘危险性的影响：对于疏水性粉尘，水起惰化作用；锰、铝等金属与水反应生成氢，增加其危险性；对于导电性不良的物质，干燥状态下由于粉尘与管壁和空气的摩擦产生静电积聚，容易产生静电火花。

8、BLEVE 的形成过程：临近储罐发生泄露并产生火灾，火焰烘烤液体储罐。由于液体传热速度快，储罐下部温度上升较慢；而上部气相空间气体传热速度慢，因而储罐上部温度上升较快。最终由于热胀冷缩不均衡，使储罐结构失效。容器失效后液体几乎瞬间闪蒸为蒸汽，产生压力波。

9、喷雾的危险性：温度低于其闪点的可燃液体的雾滴在空气中也会发生爆炸。

10、爆炸最大压力和温度的计算。

第四章 可燃物质的危险特性

1、闪点测量的影响因素：

⑴ 点火源的大小与离液面的距离 点火焰过大，由于点火能量大，测得试样的闪点值偏低。可燃液体蒸气在液面上有一个浓度梯度(开杯式更为显著) ，火源距离液面越近，测得试样的闪点值就越偏低，因此测试时点火火焰大小及离液面距离应恒定。

⑵ 加热速率 加热过快，液相温度梯皮较大，导致液面上试样蒸气分布不均，测得的闪点值偏高。

⑶ 试样的均匀程度 在测试过程中，要进行搅拌，否则试样浓度不均(温度也不均) ，影响测定数值。

⑷ 试样的纯度 能溶于水的试样，随水分含量的增高，闪点升高。

⑸ 测试容器 用闭杯式时，试样蒸气不散失，故测得的闪点值要比开杯式测得的数值低。因此在用开杯式闪点测定仪时，环境的气流变化要小，尽可能用屏风遮挡，即便使用闭杯式测试时，也应避免盖子不必要的开启。

⑹ 大气压力的影响 在 1 大气压以下，测得的闪点值偏低；在大于1 大气压时，测得的闪点值偏离。

4、氧指数的定义：氧指数又叫临界氧浓度或极限氧浓度；模拟材料在大气中的着火条件下，材料在不同氧浓度的氮氧混合气中燃烧，测出能维持该材料有焰燃烧的最低氧浓度，即氧指数, 以体积百分数表示。

5、最大安全间隙：衡量爆炸性物品传爆能力的性能参数，是指在规定实验条件

下，两个间隙长为25mm 连通的容器，一个容器内燃爆是不至引起另一个容器内燃爆的最大连通安全间隙。

6、预混气体的火焰传播理论：正常火焰传播和爆轰。

7、层流火焰传播理论中对灭火剂的要求：低的导热系数和高热容。

第五章 点火源与引爆能

1、动火分析：时间、可燃气体浓度。防火防爆生产企业在使用明火的作业之前要对设备内部或作业现场的可燃气体浓度进行分析，以避免燃烧、爆炸事故的发生。动火分析不应早于动火作业之前半小时。对爆炸下限小于4%的可燃气体，其浓度低于0.2%方可进行动火作业；对爆炸下限大于4%的可燃气体，其浓度低于0.5%可进行动火作业。

2、电火源的种类：电热、电火花

3、事故电热的原因：短路、过载、接触不良。

4、爆炸性物质的分类：I 类：矿井甲烷；Ⅱ类：工厂爆炸性气体、蒸气、薄雾；Ⅲ类：爆炸性粉尘、易燃纤维。

5、气体爆炸危险环境分区：0区、1区、2区。0区使用的防爆电气种类？ 0级区域（简称0区）：在正常情况下，爆炸性气体混合物连续地、短时间频繁地出现或长时间存在的场所。

1级区域（简称1区）：在正常情况下，爆炸性气体混合物有可能出现的场所。 2级区域（简称2区）：在正常情况下，爆炸性气体混合物不能出现，仅在不正常情况下偶而短时间出现的场所。

0区使用的防爆电气种类：本质安全型（i ） 防爆特殊型（s ）

6、隔爆型电气的原理。

具有隔爆外壳，即使内部有爆炸型混合物进入并引起爆炸，也不致引起外部爆炸型混合物的爆炸。是根据最大不传爆间隙的原理设置的。具有牢固的外壳，能承受1.5倍实际爆炸压力而不变形。设备连续运转，其上升的温度不能引燃爆炸性混合物。

7、静电积累与电阻率的关系：电阻率在1011—1015Ω·cm 者，极易积聚静电，危害较大，是防静电的重点：如汽油、煤油、苯、乙醚、含水量高的原油等。至于电阻率大于1015Ω·cm 者，不易产生静电，但若一旦产生静电，也较难消除。油、重油电阻率较低，一般静电问题不严重。但掺水后容易由于沉降产生流动电

势带静电。醇、酮、酯类无静电。

8、静电消散半衰期的概念：通常取带电体上静电电量泄漏到原来一半所需要的时间叫静电消散半衰期。

第七章 爆炸事故后果分析

1、TNT 当量法物理爆炸后果计算。

TNT 当量q =E /MJ 4.52

α=0.1q 1/3

对应1000kg TNT炸药产生超压距离表，内插法求出所需超压对应的距离R 0。 对应的储罐同样伤害的半径为R =R 0α

第八章 火灾与爆炸防治技术

1、耐火极限的定义：对任一建筑构件进行标准耐火试验，从受到火的作用时起，到构件失去稳定性或完整性或绝热性时止，这段抵抗火的作用时间称为耐火极限，一般以小时计。

2、构件的耐火极限顺序：梁、柱、承重墙>楼板>隔墙、吊顶

3、工业建筑中防火墙的耐火极限。

（1）防火墙应直接砌筑在基础上或钢筋混凝土框架上，且设计防火墙时，应考虑防火墙一侧的屋架、梁、楼板等受到火灾的影响而破坏时，不致使防火墙倒塌。

（2）防火墙应截断燃烧体或难燃烧体的屋顶结构，且应高出不燃烧体屋面不小于40cm ，高出燃烧体或难燃烧体屋面不小于50cm 。防火墙中心距天窗端面的水平距离小于4m ，且天窗端面为燃烧体时，应采取防止火势蔓延的设施。

（3）建筑物外墙如为难燃烧体时，防火墙应突出难燃烧体墙的外表面40cm ；或设防火墙带，其宽度从防火墙中心线起每侧不应小于2m

（4）建筑物内的防火墙不应设在转角处。如设在转角附近，内转角两侧上的门窗洞口之间最近的水平距离不应小于4m 。紧靠防火墙两侧的门窗口之间最近的水平距离不应小于2m 。

（5）防火墙内不应设置排气道，民用建筑必须设时，其两侧的墙身截面厚度均不应小于12cm 。可燃气体和甲乙丙类液体管道不应穿过防火墙；其它管道如必须穿过时，应用不燃烧材料将缝隙紧密填塞。

（6）防火墙上不应开设门窗洞口，如必须开设时，应采用能自动关闭的甲级防火门窗。

4、可用在防火墙上的防火门等级：甲级

5

防火水幕宜采用雨淋式水幕喷头，水幕喷头的排列不小于3排，防火水幕形成的水幕宽度不宜小于6m ，供水强度不应小于2L/s.m。

6、防火间距和耐火等级的关系。P182

7、火灾探测器的分类：感烟探测器、感温探测器、火焰探测器

8、安全液封：一般装设在气体管线与生产设备之间，以水作为阻火介质，主要原理：来自气体发生器或火炬的可燃气体，经安全水封到生产设备中去，一旦在安全水封的两侧中任一侧着火，火焰至水封即被熄灭，从而阻止火势的蔓延。 安全液封：开敞式；封闭式；水封井。

8、阻火装置分类：安全水封、阻火器、单向阀