燃烧与爆炸试卷-答案.docx

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1、2013年工程硕士燃烧与爆炸灾难及其防治试卷（无锡班）工程领域： 平安工程 姓名： 魏旭东 成果： 一, 填空题（每空1分，共15分）1. 加压气体与/或液体由泄漏口释放到非受限空间（自由空间）并马上被点燃，就会形成 喷射 火灾。2. 阴燃的结构包括 热解区 , 碳化区 与残余灰/炭三部分。3. BLEVE是指 沸腾液体扩展蒸气爆炸 。4. 爆炸属于一种特别的燃烧形式，但爆炸又不同于燃烧，其主要区分在于爆炸的 能量的释放速度 远远大于燃烧。5. 谢苗诺夫热自燃理论适用于说明 预混气体 的热自燃过程。6. 在经审查批准可以在禁火区动火后，动火前必需进行动火分析，一般不要早于动火前 30 分钟。化

2、工企业的动火标准是，爆炸下限小于4%的，动火地点可燃物浓度小于 0.2% 为合格，爆炸下限大于4%的，则现场可燃物含量小于 0.5% 为合格。7. 灭火剂要具有 低 的导热系数与 高 的热容。8. 物质温度虽已达到理论上的自燃点，但并不马上着火，而要经过若干时间才会出现火焰，这段时间称为 诱导期 。9. 可燃性图表中的可燃性区域与氧气轴的交点所对应的燃料气的浓度代表 可燃气体在氧气中的燃烧极限 。10. 衡量爆炸强度强弱的指标是 压力上升速度（dp/dt） 。11. “三次方定律”的作用是 用来估计在一个有限空间内，如建筑物或容器中爆炸所造成的后果。 二, 简答题（每题5分，共40分）1抑制法

3、灭火的原理是什么？答：抑制法灭火的原理是使灭火剂参加到燃烧反应中去，它可以销毁燃烧过程中产生的游离基，形成稳定分子或活性游离基，从而使燃烧反应终止。2什么是燃烧的链锁反应理论？并以氢气在氧气中的燃烧为例进行说明。答：燃烧的链锁反应理论认为气态分子间的作用，不是两个分子干脆作用得出最终产物，而是活性分析自由基与另一分子起作用，作用结果产生新基，新基又快速参加反应，如此持续下去而形成一系列的链锁反应。链锁反应都由三个阶段构成，即链引发, 链传递与链终止。氢气在氧气中的燃烧机理为：链的引发 链的传递 链的终止 3正常火焰传播与爆轰各自有什么特点？答：正常的火焰传播的特点：（1） 燃烧后气体压力要削减

4、或接近不变；（2） 燃烧后气体密度要削减；（3） 燃烧波以亚音速（即小于音速）进行传播。 爆轰的特点：（1） 燃烧后气体压力要增加；（2） 燃烧后气体密度要增加；（3） 燃烧波以超音速进行传播。4简述火焰传播的热理论与扩散理论。答：（1）火焰传播的热理论认为火焰能在混气中传播是由于火焰中化学反应放出的热量传播到簇新冷混气中，使冷混气温度上升，化学反应加速的结果。（2）火焰传播的扩散理论认为凡是燃烧都属于链式反应，火焰能在簇新混气中传播是由于火焰中的自由基向簇新冷混气中扩散，使簇新冷混气发生链锁反应的结果。5说明原油在燃烧过程中发生沸溢现象的缘由。答：（1）由于原油的沸程较宽，组分之间的比重相差

5、较大，因此在燃烧时能形成热波；（2）当热波遇到原油中乳化水后使乳化水汽化形成水蒸汽，体积膨胀；（3）水蒸气由于密度小，向上升，而原油粘度较大，水蒸汽不简单穿过油层进入环境，在原油内部形成油包水，导致原油体积不断膨胀，最终导致沸溢的发生。6简述阴燃向有焰燃烧转变的本质。答：当碳化区的温度增加是，由于热传导使得热解区温度上升，热分解速率加快，挥发物增多，这时热解区旁边空间的可燃气体浓度加大，当这个浓度达到某一值时，若有明火即可引燃；假如没有明火，当温度接着上升时，可以自燃着火。这就完成了阴燃想有焰燃烧的转变。7粉尘爆炸的机理是什么？答：（1）粉尘粒子表面通过热传导与热辐射，从点火源获得点火能使粉尘

6、表面温度急剧上升。（2）粒子加速热分解或干馏，在粒子四周产生气体。（3）气体与空气混合，发生火焰面而燃烧。（4）燃烧产生的热量，进一步促进粉尘分解，不断放出可燃性气体，使火焰传播。8静电火花引起火灾爆炸所必需具备的条件是什么？答：静电火花引起火灾爆炸事故必需具备下列条件：（1） 要具备产生静电的条件。（2） 要具备产生火花放电的电位。（3） 有能产生火花放电的条件；（4） 放电火花有足够的能量；（5） 现场环境有易燃易爆混合物。此5个条件缺一不行，因此要达到预防目的，只要消退其中一条即可防止火灾爆炸。三, 计算题（每题15分，共45分）1某混合物中各组分所占体积百分比以及燃烧极限如下表，试推断

7、假如存在引燃源，该混合气能否爆炸？表1 混合气体的组成及其燃烧极限物质体积百分比，%LFL，%UFL，%乙烷0.81.17.5甲烷2.05.016乙烯0.52.736.0空气96.7答：依据上表可知： 混合气中可燃物质乙烷, 甲烷, 乙烯的摩尔百分比分别为：0.24, 0.61, 0.15； 由于混合气含有3.3%的可燃物质，在该混合气的燃烧极限内，因此，若在存在点燃源的状况下，该混合气可以发生爆炸。2试计算CO-空气混合物在CO浓度为20%时爆炸的理论最高温度与压力。已知T0=300K，P0=0.1MPa，CO的燃烧热Qco=285.35kJ/mol。计算中需用到的气体的部分热力学能见下表。

8、表2 气体的热力学能（4.18kJmol-1）KO2N2COCO23001.4861.4891.4891.658220013.66412.85113.00422.655240015.10514.19514.35925.231260016.56515.54915.72227.798280018.04916.91317.09330.382答：当CO-空气混合物中的CO的浓度为20%时，燃烧反应方程式如下： 0.2CO+0.168O2+0.632N2=0.2CO2+0.068O2+0.0632N2 当T0=300K，P0=0.1MPa时 UCO=1.489kcal/mol，UO2=1.486kcal

9、/mol，UN2=1.489kal/mol =(0.21.489+0.1681.486+0.6321.489) 4.184=6.228kJ =+nQCO=6.228+0.2285.35=63.298kJ 假设Tmax=2400K UCO=15.105kcal/mol，UO2=25.231kcal/mol，UN2=14.195kal/mol =(0.225.231+0.06815.105+0.63214.195) 4.184=62.946kJ 因为63.29862.946，所以，Tmax2400K 假设Tmax=2600K UCO=16.565kcal/mol，UO2=27.798kcal/mo

10、l，UN2=15.549kal/mol =(0.227.798+0.06816.565+0.63215.549) 4.184=69.09kJ 因为62.94663.29869.09，所以2400Tmax2600K Tmax=2400+2411.5K Pmax=P0=0.1=0.723MPa3运用真空惰化技术将100m3容器内的氧化浓度降低至1ppm。计算须要惰化的次数与所须要的氮气数量。温度为25，容器刚起先是在四周环境条件下充入空气，运用真空泵达到20mmHg的肯定压力，随后真空被纯氮气消退，直到压力复原至1个肯定大气压。答：依据题意得知： 该容器的体积为100m3=100264gal=26400gal; 温度为（）=32+251.8=77； 因此，初始与终止状态的氧气浓度为： y0=0.21 yf=1ppm=110-6 所须要的循环次数应由如下方程计算： yf= y0 ln=jln j=3.37 惰化次数j=3.37。须要4次循环才能将氧气浓度削减至1ppm。 同时，因低压=（20/760）14.7psia=0.387 psia 故，需运用的氮气总数应为： =j（PH-PL） =4（14.7-0.387）psia =35.07lbmol=981.2lb氮气第 6 页