可燃液体燃烧讲稿.ppt

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1、可燃液体燃烧第一页，讲稿共一百二十八页哦7.1可燃液体燃烧的特点7.2可燃液体的蒸发及蒸气浓度计算7.3可燃液体的闪燃与爆炸温度极限7.4可燃液体的稳定燃烧7.5可燃液体的液面或固面燃烧7.6原油和重质石油产品燃烧时的沸溢和喷溅7.7液滴的蒸发和燃烧第七章 可燃液体燃烧第二页，讲稿共一百二十八页哦7.1可燃液体燃烧的特点图7-1可燃液体燃烧的一般过程第三页，讲稿共一百二十八页哦7.2可燃液体的蒸发及蒸气浓度计算7.2.1蒸发过程的影响因素及主要参数7.2.2克劳修斯-克拉佩龙方程式7.2.3拉乌尔定律第四页，讲稿共一百二十八页哦7.2.1蒸发过程的影响因素及主要参数1.蒸发过程的影响因素2.蒸

2、发过程的主要参数第五页，讲稿共一百二十八页哦1.蒸发过程的影响因素(1)空气流动。(2)液体温度。(3)液面面积。(4)液体种类。第六页，讲稿共一百二十八页哦2.蒸发过程的主要参数(1)蒸发热。(2)沸点。(3)蒸气压。第七页，讲稿共一百二十八页哦表7-1常见液体的沸点2.蒸发过程的主要参数第八页，讲稿共一百二十八页哦7.2.2克劳修斯-克拉佩龙方程式吉布斯相律为：(7-1)克劳修斯-克拉佩龙方程就是按照平衡条件导出的饱和压力和饱和温度之间的一般关系式，其可以表示为：(7-2)(7-3)(7-7)第九页，讲稿共一百二十八页哦7.2.3拉乌尔定律理想溶液溶剂的蒸气压等于纯溶剂的蒸气压 乘以溶液中

3、溶剂的摩尔分数，即：(7-8)对非理想溶液，拉乌尔定律应修正为:(7-9)第十页，讲稿共一百二十八页哦7.3可燃液体的闪燃与爆炸温度极限7.3.1液体的闪燃与闪点7.3.2同系物闪点变化规律7.3.3液体闪点计算7.3.4液体爆炸温度极限第十一页，讲稿共一百二十八页哦7.3.1液体的闪燃与闪点1.可燃液体的闪燃2.可燃液体的闪点3.闪点的实用意义4.闪点的主要影响因素第十二页，讲稿共一百二十八页哦1.可燃液体的闪燃可燃液体挥发的蒸气与空气混合，可燃蒸气达到一定浓度遇明火发生一闪即逝的燃烧，或者将可燃固体加热到一定温度后，遇明火会发生一闪即灭的燃烧现象，叫闪燃。第十三页，讲稿共一百二十八页哦2.

4、可燃液体的闪点(1)开口闪点。(2)闭口闪点。第十四页，讲稿共一百二十八页哦(1)开口闪点。用规定的开口闪点测定仪(见图7-2a)所测得的结果叫做开口闪点，以表示。第十五页，讲稿共一百二十八页哦(2)闭口闪点。图7-2闪点测定仪a)开口闪点测定仪b)闭口闪点测定仪第十六页，讲稿共一百二十八页哦用规定的闭口闪点测定仪(见图7-2b)所测得的结果叫做闭口闪点，以表示，常用于测定煤油、柴油、变压器油等油品的闪点。(2)闭口闪点。第十七页，讲稿共一百二十八页哦3.闪点的实用意义(1)用于评定可燃液体火险性的大小。(2)作为可燃液体的分类、分级标准。(3)据此确定安全生产措施。(4)成为选择灭火剂供给强

5、度的依据。第十八页，讲稿共一百二十八页哦(1)用于评定可燃液体火险性的大小。可燃液体生产、储存厂房和库房的耐火等级、层数、占地面积、安全疏散设施、防火间距、防爆设施等的确定和选择要根据闪点来确定；液体储罐、堆场的布置、防火间距，液化石油气储罐的布置、防火间距等也要以闪点为依据。第十九页，讲稿共一百二十八页哦(2)作为可燃液体的分类、分级标准。表7-3可燃液体分类第二十页，讲稿共一百二十八页哦(3)据此确定安全生产措施。闪点是表示物质蒸发倾向和安全性质的物理量，闪点越高表示越安全。在储存使用中禁止将油品加热到它的闪点，加热的最高温度，一般应低于闪点2030，这样可以有效避免液体闪燃的发生，降低火

6、灾发生的概率。第二十一页，讲稿共一百二十八页哦(4)成为选择灭火剂供给强度的依据。灭火剂的供给强度，是指单位面积上、单位时间内，供给灭火剂的数量。闪点越低的液体，其灭火剂供给强度就越大。第二十二页，讲稿共一百二十八页哦4.闪点的主要影响因素(1)可燃液体的性质。(2)混合情况。(3)压力。(4)点火时间和火源强度。第二十三页，讲稿共一百二十八页哦(1)可燃液体的性质。可燃液体的种类与性质对液体的闪点有较大的影响，这种影响主要来自可燃液体的分子间力和化学键力。可燃液体分子间力越大，蒸发就越困难，那么液体上方蒸气浓度就越低，就越不容易发生闪燃，即闪点越高。第二十四页，讲稿共一百二十八页哦(2)混合

7、情况。1)完全互溶的可燃混合液体的闪点。2)可燃液体与不可燃液体混合时的闪点。第二十五页，讲稿共一百二十八页哦1)完全互溶的可燃混合液体的闪点。图7-3乙酸戊酯与甲醇混合液的闪点第二十六页，讲稿共一百二十八页哦2)可燃液体与不可燃液体混合时的闪点。表7-4醇水溶液的闪点第二十七页，讲稿共一百二十八页哦(3)压力。表7-5压力对甲苯闪点的影响第二十八页，讲稿共一百二十八页哦(4)点火时间和火源强度。在其他条件相同的情况下，点火时间越长，液面上的火源强度越高，液体的闪点则越低。这主要是因为液体接收的热量越多，其表层温度将有所升高，液面上方蒸气浓度就越高。第二十九页，讲稿共一百二十八页哦表7-6部分

8、醇的物理性能7.3.2同系物闪点变化规律第三十页，讲稿共一百二十八页哦表7-7部分芳烃的物理性能7.3.2同系物闪点变化规律第三十一页，讲稿共一百二十八页哦7.3.2同系物闪点变化规律(1)同系物闪点随分子量的增加而升高。(2)同系物闪点随蒸气压的降低而升高。(3)同系物闪点随密度的增大而升高。(4)同系物闪点随沸点的升高而升高。(5)同系物中正构体比异构体闪点高。第三十二页，讲稿共一百二十八页哦表7-8正构体与异构体的闪点比较7.3.2同系物闪点变化规律第三十三页，讲稿共一百二十八页哦7.3.3液体闪点计算1.直接计算液体闪点2.间接计算液体闪点第三十四页，讲稿共一百二十八页哦1.直接计算液

9、体闪点(1)利用液体分子中的碳原子数。（7-10）(2)利用波道查公式。（7-11）第三十五页，讲稿共一百二十八页哦2.间接计算液体闪点(1)利用道尔顿公式计算。(2)利用布里诺夫公式计算。(3)利用可燃液体爆炸下限计算。第三十六页，讲稿共一百二十八页哦(1)利用道尔顿公式计算。第三十七页，讲稿共一百二十八页哦(2)利用布里诺夫公式计算。第三十八页，讲稿共一百二十八页哦表7-9常见液体蒸气在空气中的扩散系数(2)利用布里诺夫公式计算。第三十九页，讲稿共一百二十八页哦(3)利用可燃液体爆炸下限计算。处于闪点温度时液体的蒸气浓度就是该液体蒸气的爆炸下限，因此可以利用可燃液体爆炸下限来计算液体的闪点

10、。液体的饱和蒸气浓度和蒸气压的关系为：(7-14)第四十页，讲稿共一百二十八页哦(3)利用可燃液体爆炸下限计算。第四十一页，讲稿共一百二十八页哦(3)利用可燃液体爆炸下限计算。第四十二页，讲稿共一百二十八页哦7.3.4液体爆炸温度极限1.液体爆炸温度极限2.爆炸温度极限的计算第四十三页，讲稿共一百二十八页哦1.液体爆炸温度极限表7-11常见液体的爆炸温度上限和下限第四十四页，讲稿共一百二十八页哦2.爆炸温度极限的计算爆炸温度极限包括爆炸温度下限和爆炸温度上限，其中，爆炸温度下限为液体的闪点，其计算与液体的闪点计算相同，具体方法参见上节的闪点计算方法。计算爆炸温度上限时，可根据已知的爆炸浓度上限

11、值计算相应的饱和蒸气压，然后用克劳修斯-克拉佩龙方程或插值法等计算出饱和蒸气压所对应的温度。第四十五页，讲稿共一百二十八页哦2.爆炸温度极限的计算第四十六页，讲稿共一百二十八页哦7.4可燃液体的稳定燃烧7.4.1液体的引燃7.4.2液体的自燃7.4.3液体燃烧速度的表示方法7.4.4液体稳定燃烧的火焰特征第四十七页，讲稿共一百二十八页哦7.4.1液体的引燃可燃液体被引燃后，要形成稳定火焰，液体的蒸发速度必须足够快才能够保证燃烧的持续，具体来说，液体的蒸发速度需满足如下条件：(7-15)第四十八页，讲稿共一百二十八页哦7.4.2液体的自燃1.自燃点的影响因素2.同类液体自燃点变化规律第四十九页，

12、讲稿共一百二十八页哦1.自燃点的影响因素(1)氧含量。(2)外界压力。(3)容器特性。(4)催化剂。第五十页，讲稿共一百二十八页哦2.同类液体自燃点变化规律表7-13同类液体自燃点变化规律第五十一页，讲稿共一百二十八页哦7.4.3液体燃烧速度的表示方法1.燃烧线速度2.燃烧质量速度3.液体燃烧质量速度与线速度关系4.液体燃烧速度的计算与影响第五十二页，讲稿共一百二十八页哦1.燃烧线速度燃烧线速度表示单位时间内烧掉的液层厚度，可以表示为：(7-16)第五十三页，讲稿共一百二十八页哦2.燃烧质量速度在单位时间内、单位面积上烧掉的液体质量即为燃烧质量速度，其表达式为：(7-17)第五十四页，讲稿共一

13、百二十八页哦3.液体燃烧质量速度与线速度关系因为对于液体燃烧的质量损失量mb有：(7-18)第五十五页，讲稿共一百二十八页哦4.液体燃烧速度的计算与影响液体燃烧的质量速度GL可表示为(7-20)第五十六页，讲稿共一百二十八页哦7.4.4液体稳定燃烧的火焰特征1.火焰的倾斜度2.火焰的高度3.火焰温度4.火焰的气流流速第五十七页，讲稿共一百二十八页哦1.火焰的倾斜度液池中的火焰大多呈现锥形，且具有一定的倾斜角。当风速大于或等于4m/s时，火焰会向下风方向倾斜6070，即使在无风条件下，火焰也会在不定的方向倾斜05。第五十八页，讲稿共一百二十八页哦2.火焰的高度根据Heskestad的研究结果，火

14、焰高度H满足如下方程：(7-21)第五十九页，讲稿共一百二十八页哦3.火焰温度McCaffrey应用数学模型理论对实验结果进行整理，获得了如下的火焰温度计算公式:(7-22)第六十页，讲稿共一百二十八页哦4.火焰的气流流速McCaffrey总结了火焰中心线上的气流速度公式，表示如下:(7-23)第六十一页，讲稿共一百二十八页哦7.5可燃液体的液面或固面燃烧7.5.1油池燃烧7.5.2油面燃烧7.5.3含油固面火第六十二页，讲稿共一百二十八页哦7.5.1油池燃烧1.油池燃烧时液层温度分布特点2.油池燃烧的发生及发展过程3.油池燃烧速度分析第六十三页，讲稿共一百二十八页哦1.油池燃烧时液层温度分布

15、特点图7-4丁醇燃烧时液面下温度分布第六十四页，讲稿共一百二十八页哦1.油池燃烧时液层温度分布特点第六十五页，讲稿共一百二十八页哦1.油池燃烧时液层温度分布特点根据热扩散方程：(7-24)图7-5液面温度传导的边界条件为:(7-25)(7-26)联立式(7-24)、式(7-25)和式(7-26)求解，可得：(7-27)第六十六页，讲稿共一百二十八页哦2.油池燃烧的发生及发展过程(1)油池燃烧的初期。(2)油池燃烧的中期。(3)油池燃烧的晚期。第六十七页，讲稿共一百二十八页哦2.油池燃烧的发生及发展过程图7-6油池火灾热量传播示意图第六十八页，讲稿共一百二十八页哦2.油池燃烧的发生及发展过程图7

16、-7油池火灾三个阶段第六十九页，讲稿共一百二十八页哦(1)油池燃烧的初期。在这个阶段，油表面被加热层厚度h2很薄，油的蒸发速度增加，燃烧速度随之增加，油的被加热层也逐步向深部扩展。第七十页，讲稿共一百二十八页哦(2)油池燃烧的中期。燃烧经过一段时间后即过渡到油池火灾中期，此时燃烧速率要比初期大，但已逐渐趋于稳定；油面蒸发速度较大，蒸气流速也较大，中间层内负压也很大，大量空气被吸入油罐中而形成激烈的犬牙交错的上下气流团，并且常会产生火焰脉动及蘑菇状烟柱；被加热层也以接近恒定速度向深部缓慢扩展；另外，随着燃烧中间层厚度增加，烟和其他燃烧产物进入中间层越来越多，使得中间层变为灰色气体层，并对油面有明

17、显的热屏蔽作用。第七十一页，讲稿共一百二十八页哦(3)油池燃烧的晚期。随着燃烧的进行，中间层的厚度及“灰度”逐渐增大，对油面的热屏蔽作用也逐渐增强；当热屏蔽作用强烈到一定程度上，油面所接受的辐射热不仅不能使油面内被加热层厚度进一步增大，反而不足以维持一定的油蒸发速率，燃烧速度明显下降，进而导致火焰温度及火焰高度下降，相应地，辐射热反馈也减小，这一阶段被称作油罐火灾的衰落期。第七十二页，讲稿共一百二十八页哦3.油池燃烧速度分析图7-8油池火灾中液面下降速度与容器直径的关系第七十三页，讲稿共一百二十八页哦3.油池燃烧速度分析从器壁向液体的传热量可以表示为:(7-29)油池上方高温气体对油池中液体的

18、对流传热量可以表示为：(7-30)油池上方火焰及高温气体向液体的辐射传热量表示为：(7-31)传入到液体的热量除了使液体温度升高外，还会导致使液体蒸发。其中，使液体温度升高的热量为Qc，表达式如下：(7-32)第七十四页，讲稿共一百二十八页哦7.5.2油面燃烧图7-9油面火蔓延与初始温度的关系第七十五页，讲稿共一百二十八页哦7.5.2油面燃烧第七十六页，讲稿共一百二十八页哦7.5.2油面燃烧图7-11油面火中初温对传热过程的影响第七十七页，讲稿共一百二十八页哦7.5.2油面燃烧图7-12有相对风速的环境中油面火的蔓延情况第七十八页，讲稿共一百二十八页哦7.5.3含油固面火1.含油固面火实验装置

19、2.含油固面火蔓延速度影响因素第七十九页，讲稿共一百二十八页哦1.含油固面火实验装置图7-13研究含油固面火用的实验装置第八十页，讲稿共一百二十八页哦1.含油固面火实验装置图7-14冷态时燃料容器上方的流场状态第八十一页，讲稿共一百二十八页哦1.含油固面火实验装置第八十二页，讲稿共一百二十八页哦2.含油固面火蔓延速度影响因素(1)固面倾斜角。(2)相对风速。(3)粒径。(4)初温。(5)砂层导热系数。第八十三页，讲稿共一百二十八页哦(1)固面倾斜角。图7-16固面倾斜角对含油固面火蔓延速度的影响第八十四页，讲稿共一百二十八页哦(1)固面倾斜角。第八十五页，讲稿共一百二十八页哦(1)固面倾斜角。

20、图7-18倾斜砂层表面毛细管作用图a)倾斜砂层上端着火b)倾斜砂层下端着火第八十六页，讲稿共一百二十八页哦图7-19相对风速对含油固面火蔓延速度的影响(2)相对风速。第八十七页，讲稿共一百二十八页哦(2)相对风速。图7-20砂层表面附近流场与火焰的关系第八十八页，讲稿共一百二十八页哦(3)粒径。图7-21粒径对含油固面火蔓延速度的影响第八十九页，讲稿共一百二十八页哦(4)初温。图7-22初温对含油固面火蔓延速度的影响第九十页，讲稿共一百二十八页哦(5)砂层导热系数。第九十一页，讲稿共一百二十八页哦7.6原油和重质石油产品燃烧时的沸溢和喷溅7.6.1原油燃烧时热波传播速度7.6.2重质油品的沸溢

21、和喷溅第九十二页，讲稿共一百二十八页哦7.6原油和重质石油产品燃烧时的沸溢和喷溅图7-24原油和重质石油产品油罐火灾第九十三页，讲稿共一百二十八页哦7.6.1原油燃烧时热波传播速度图7-25热波的传播第九十四页，讲稿共一百二十八页哦7.6.1原油燃烧时热波传播速度对于原油，当含水量小于2%时，热波的传播速度vt(mm/min)可以表示为:(7-36)第九十五页，讲稿共一百二十八页哦7.6.2重质油品的沸溢和喷溅图7-26重质油品的沸溢和喷溅第九十六页，讲稿共一百二十八页哦7.6.2重质油品的沸溢和喷溅1.沸溢2.喷溅3.重质油品油罐火灾的扑救第九十七页，讲稿共一百二十八页哦1.沸溢(1)原油具

22、有较宽的沸程，各组分的密度相差较大，即具有能够形成热波的特性。(2)原油中含有乳化水或自由水，水遇热波变成蒸汽。(3)原油的粘度较大，使水蒸气不容易从下向上穿过油层。第九十八页，讲稿共一百二十八页哦2.喷溅喷溅发生的时间与油层厚度、热波移动速度以及油的燃烧线速度有关。可近似用下式表示:(7-39)第九十九页，讲稿共一百二十八页哦3.重质油品油罐火灾的扑救(1)查明火灾相关情况。(2)扑救重质油品油罐火灾的原则。(3)重质油品油罐火灾扑救措施的时机。第一百页，讲稿共一百二十八页哦7.7液滴的蒸发和燃烧7.7.1单液滴的蒸发和燃烧7.7.2液滴群(喷雾)的燃烧7.7.3喷雾火灾分析第一百零一页，讲

23、稿共一百二十八页哦7.7.1单液滴的蒸发和燃烧1.基本假设和物理模型2.数学模型与理论分析3.液滴蒸发或燃烧速率间的参数关系分析第一百零二页，讲稿共一百二十八页哦1.基本假设和物理模型(1)不考虑热解离和热辐射。(2)不考虑液面的内移效应，也就是说该过程是准定常过程。(3)假设只有斯忒藩流引起的球对称径向一维流动，并且液滴与环境无相对速度。(4)假设液滴燃烧的火焰面为一几何面，在此基础上确定几个扩散方向：1)氧和惰性气体：环境火焰面扩散。2)燃料气：液滴火焰面。3)燃烧产物：火焰面液滴表面和环境。第一百零三页，讲稿共一百二十八页哦图7-27液滴蒸发物理模型1.基本假设和物理模型第一百零四页，讲

24、稿共一百二十八页哦1.基本假设和物理模型第一百零五页，讲稿共一百二十八页哦2.数学模型与理论分析(1)液滴蒸发或燃烧速率的热分析。(2)液滴蒸发或燃烧速率的浓度分析。(3)液滴蒸发或燃烧速率的几何分析。第一百零六页，讲稿共一百二十八页哦(1)液滴蒸发或燃烧速率的热分析。液体在液滴表面汽化后流到球面，液滴表面的蒸发及所产生的气流温度升高并引起温度升高需要吸收一定的热量，而这个热量应来自由该球面向内传导的热量：(7-40)第一百零七页，讲稿共一百二十八页哦(1)液滴蒸发或燃烧速率的热分析。1)液滴的蒸发问题。2)液滴的燃烧问题。第一百零八页，讲稿共一百二十八页哦(2)液滴蒸发或燃烧速率的浓度分析。

25、1)液滴的蒸发问题。2)液滴的燃烧问题。第一百零九页，讲稿共一百二十八页哦(3)液滴蒸发或燃烧速率的几何分析。第一百一十页，讲稿共一百二十八页哦3.液滴蒸发或燃烧速率间的参数关系分析(1)液滴的蒸发问题。(2)液滴的燃烧问题。第一百一十一页，讲稿共一百二十八页哦(1)液滴的蒸发问题。图7-29壁面温度的确定第一百一十二页，讲稿共一百二十八页哦(1)液滴的蒸发问题。(7-50)可见液滴的蒸发服从直径平方直线规律，下式为液滴的蒸发时间tv计算表达式：(7-54)第一百一十三页，讲稿共一百二十八页哦(2)液滴的燃烧问题。表7-15常见液体的燃烧常数Kf第一百一十四页，讲稿共一百二十八页哦(2)液滴的

26、燃烧问题。第一百一十五页，讲稿共一百二十八页哦图7-30几种液滴燃烧时直径的平方随时间的变化关系(周围气体温度为80)(2)液滴的燃烧问题。第一百一十六页，讲稿共一百二十八页哦7.7.2液滴群(喷雾)的燃烧1.概述2.液滴群燃烧的特点3.液滴群燃烧理论第一百一十七页，讲稿共一百二十八页哦1.概述图7-31不同的喷雾燃烧系统第一百一十八页，讲稿共一百二十八页哦2.液滴群燃烧的特点(1)液滴群扩散燃烧火焰。(2)预蒸发型的气相燃烧火焰。(3)预蒸发与滴群扩散燃烧的复合型火焰。(4)预蒸发燃烧与滴群扩散蒸发的复合型火焰。第一百一十九页，讲稿共一百二十八页哦图7-32液体燃料喷雾群燃烧区域划分示意图2

27、.液滴群燃烧的特点第一百二十页，讲稿共一百二十八页哦3.液滴群燃烧理论(1)第二类群燃数。(2)燃料与空气的密度比。第一百二十一页，讲稿共一百二十八页哦(1)第二类群燃数。对于第二类群燃数G，可以用第一类群燃数G1来表示，表达式如下：（7-62）第一燃群数G1可用下式计算：（7-63）（7-64）第一百二十二页，讲稿共一百二十八页哦(1)第二类群燃数。图7-33液滴云的四种群燃模型a)高G值时具有汽化保护层的外层群燃b)具有滞止火焰的外部群燃c)喷雾边界内部主火焰的内部群燃d)低G值时单个液滴燃烧第一百二十三页，讲稿共一百二十八页哦(2)燃料与空气的密度比。燃料-空气密度比可用下式表示：(7-65)第一百二十四页，讲稿共一百二十八页哦表7-16与值的对应关系(2)燃料与空气的密度比。第一百二十五页，讲稿共一百二十八页哦7.7.3喷雾火灾分析图7-34滴群扩散燃烧的简化模型第一百二十六页，讲稿共一百二十八页哦7.7.3喷雾火灾分析1)油雾的初始滴径均匀。2)不考虑液滴与气流的相对运动。3)油雾扩散燃烧是一维的。4)初始时，气流温度不是很高，但高于液滴温度，因此，需考虑气流对液雾的预热作用。第一百二十七页，讲稿共一百二十八页哦7.7.3喷雾火灾分析1.总体连续方程2.气相连续方程3.两相流动的能量方程第一百二十八页，讲稿共一百二十八页哦