防火防爆理论与技术第5章.ppt
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1、第五章第五章 可燃液体燃烧与爆炸可燃液体燃烧与爆炸主要内容主要内容第一节第一节 液体燃料的燃烧特性和种类液体燃料的燃烧特性和种类第二节第二节 液体燃料的蒸发液体燃料的蒸发第三节第三节 闪燃与爆炸温度极限闪燃与爆炸温度极限第四节第四节 液体燃料的火灾蔓延液体燃料的火灾蔓延第五节第五节 油罐火灾油罐火灾第一节第一节 液体的燃烧特性和种类液体的燃烧特性和种类燃烧特性燃烧特性属于气相燃烧属于气相燃烧燃烧种类燃烧种类液面燃烧液面燃烧灯芯燃烧灯芯燃烧蒸发燃烧蒸发燃烧雾化燃烧雾化燃烧第二节第二节 液体燃料蒸发液体燃料蒸发液体蒸发概述液体蒸发概述汽化汽化:由液态变为气态的过程:由液态变为气态的过程蒸发蒸发:低
2、于沸点,在液体表面进行的汽化:低于沸点,在液体表面进行的汽化沸腾沸腾:沸点时,在液体表面和内部同时进行的汽化:沸点时,在液体表面和内部同时进行的汽化蒸发蒸发:液体表面分子运动的宏观表现:液体表面分子运动的宏观表现汽化过程;汽化过程;扩散过程;扩散过程;凝结过程。凝结过程。气液动态平衡:逸出的分子数返回的分子数气液动态平衡:逸出的分子数返回的分子数饱和蒸气:液相和气相平衡时为饱和状态,此时的蒸饱和蒸气:液相和气相平衡时为饱和状态,此时的蒸气为饱和蒸气,饱和蒸气产生的压力为气为饱和蒸气,饱和蒸气产生的压力为饱和蒸气压饱和蒸气压第二节第二节 液体燃料蒸发液体燃料蒸发蒸发的动力学基础蒸发的动力学基础液
3、体表面层的分子由于热运动克服了相邻分子对它的液体表面层的分子由于热运动克服了相邻分子对它的引力而离开液面。即分子热运动的速度必须大到一定引力而离开液面。即分子热运动的速度必须大到一定程度程度m表示分子的质量,表示分子的质量,ux表示垂直于液面的表示垂直于液面的x轴上分子轴上分子运动的速度分量,运动的速度分量,表示液体分子逸出表面层所做的表示液体分子逸出表面层所做的功,则液体蒸发必须的条件为:功,则液体蒸发必须的条件为:假定真空条件下液体自由蒸发的速度:假定真空条件下液体自由蒸发的速度:单位时间单位面积上蒸发出的液体的质量单位时间单位面积上蒸发出的液体的质量为为假定液体表面每平方厘米气相层有假定
4、液体表面每平方厘米气相层有C0个蒸气分子,个蒸气分子,则单位时间内在单位面积液面上所发生的蒸气分子则单位时间内在单位面积液面上所发生的蒸气分子撞击次数撞击次数Z为:为:假定每假定每次撞击有一次被吸回液面,则在单位时间内次撞击有一次被吸回液面,则在单位时间内每平方厘米表面上被吸回液面的分子数为每平方厘米表面上被吸回液面的分子数为当蒸发继续进行,直到平衡状态,即蒸发出去的分当蒸发继续进行,直到平衡状态,即蒸发出去的分子数等于被吸回的分子数,此时蒸气达到饱和状态,子数等于被吸回的分子数,此时蒸气达到饱和状态,饱和状态下的蒸气浓度为饱和蒸气浓度饱和状态下的蒸气浓度为饱和蒸气浓度Cs,压力为,压力为ps
5、:由前面由前面n0的计算公式,可得的计算公式,可得即由饱和蒸气浓度和蒸发潜热可以计算撞合系数即由饱和蒸气浓度和蒸发潜热可以计算撞合系数则单位时间内液体表面层每平方厘米表面内蒸发出则单位时间内液体表面层每平方厘米表面内蒸发出去的分子数去的分子数n由前面的由前面的1/计算公式,可得计算公式,可得换算成单位时间内单位面积上蒸发出去的液体质量,换算成单位时间内单位面积上蒸发出去的液体质量,即蒸发速度即蒸发速度 此即为纯液体蒸发公式,可以看出蒸发速此即为纯液体蒸发公式,可以看出蒸发速度与液体温度、密度、饱和蒸气压成正比,和液体度与液体温度、密度、饱和蒸气压成正比,和液体摩尔数、蒸发潜热、气相中的分压成反
6、比。摩尔数、蒸发潜热、气相中的分压成反比。当液体温度一定时,式中当液体温度一定时,式中、R、T、及及li均为均为常数,故上式可以写成:常数,故上式可以写成:一定温度下饱和蒸气压不变,则一定温度下饱和蒸气压不变,则在一定温度下,液体蒸发速度取决于饱和蒸气压和在一定温度下,液体蒸发速度取决于饱和蒸气压和液面上该液体蒸气压之差。液面上该液体蒸气压之差。第二节第二节 液体燃料蒸发液体燃料蒸发静蒸发静蒸发液体在容器中处于静止状态,液面空气不流动时的蒸液体在容器中处于静止状态,液面空气不流动时的蒸发;发;液体在容器中储存时的蒸发。液体在容器中储存时的蒸发。密封条件下,蒸发速度密封条件下,蒸发速度第二节第二
7、节 液体燃料蒸发液体燃料蒸发静蒸发静蒸发蒸发与外界压力成反比蒸发与外界压力成反比与表面积成正比与表面积成正比蒸发损耗蒸发损耗小呼吸小呼吸第二节第二节 液体燃料蒸发液体燃料蒸发动蒸发动蒸发液体在流动的气流中分散为细小颗粒的蒸发。液体在流动的气流中分散为细小颗粒的蒸发。大呼吸大呼吸动蒸发的速度远超过静蒸发。动蒸发的速度远超过静蒸发。第二节第二节 液体燃料蒸发液体燃料蒸发动蒸发的影响因素动蒸发的影响因素沸点和饱和蒸气压;沸点和饱和蒸气压;扩散系数:越大,蒸发速度越快扩散系数:越大,蒸发速度越快蒸发潜热:越大,蒸发速度越慢蒸发潜热:越大,蒸发速度越慢黏度:越大,蒸发速度越慢黏度:越大,蒸发速度越慢表面
8、张力:越大,蒸发速度越慢表面张力:越大,蒸发速度越慢空气温度:越高,蒸发速度越快空气温度:越高,蒸发速度越快蒸发表面:越大,蒸发速度越快蒸发表面:越大,蒸发速度越快 沸点及饱和蒸气压沸点及饱和蒸气压:沸点越低,饱和蒸气:沸点越低,饱和蒸气压越高,蒸发性越好。压越高,蒸发性越好。克劳修斯克劳修斯克拉佩龙方程:克拉佩龙方程:已知蒸发潜热,蒸气看作理想气体,由于已知蒸发潜热,蒸气看作理想气体,由于V1远远小远远小于于V2,则上述方程积分后,则上述方程积分后安顿方程(蒸气压计算公式)安顿方程(蒸气压计算公式)a、b、c为常数,可以查手册或用三个已知的蒸气压为常数,可以查手册或用三个已知的蒸气压计算计算
9、 蒸发潜热蒸发潜热:单位质量液体变成蒸气所需要:单位质量液体变成蒸气所需要的热量。单位的热量。单位KJ/Kg。越大,蒸发越慢越大,蒸发越慢 1mol液体的蒸发潜热与该液体的沸点成液体的蒸发潜热与该液体的沸点成正比。正比。第三节第三节 闪燃与爆炸温度极限闪燃与爆炸温度极限同类液体闪点变化规律同类液体闪点变化规律随随分子量增加分子量增加而升高;而升高;随随沸点升高沸点升高而升高;而升高;随随比重增大比重增大而升高;而升高;随随蒸气压降低蒸气压降低而升高;而升高;正构体比异构体闪点高。正构体比异构体闪点高。第三节第三节 闪燃与爆炸温度极限闪燃与爆炸温度极限混合液体闪点混合液体闪点完全互溶的可燃性液体
10、闪点:低于算术平均值,接近完全互溶的可燃性液体闪点:低于算术平均值,接近于含量大的组分的闪点。于含量大的组分的闪点。第三节第三节 闪燃与爆炸温度极限闪燃与爆炸温度极限混合液体闪点混合液体闪点可燃性液体和不燃性液体混合后的闪点:其闪点随着可燃性液体和不燃性液体混合后的闪点:其闪点随着不燃性液体含量的增加而升高。当不燃性液体含量达不燃性液体含量的增加而升高。当不燃性液体含量达到一定值时,混合液体不再发生闪燃。到一定值时,混合液体不再发生闪燃。醇水溶液的闪点。醇水溶液的闪点。溶液中醇的含量()甲醇乙醇1007117518225522234030251060505-603-第三节第三节 闪燃与爆炸温度
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