燃烧学—第5章1.pptVIP

中国矿业大学能源学院安全与消防工程系 燃烧学 第5章 可燃液体的燃烧 5.1 液体燃料的燃烧特点 5.2 液体蒸发 5.3 闪燃与爆炸温度极限 5.4 液滴的蒸发和燃烧 5.5 液态可燃物的火灾蔓延 5.6 油罐火灾燃烧 第5章 可燃液体的燃烧 5.1液体燃料的燃烧特点 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（如液化石油气灶具） 雾化燃烧 液体的蒸发过程是液体燃烧的决定步骤 5.2液体蒸发 蒸发（在液体表面进行） 沸腾（在液体表面和内部同时汽化，快速蒸发） 饱和蒸汽压PS 5.2.2 蒸发的动力学基础 蒸发的形式：静蒸发和动蒸发 液体的蒸发实际上包括三个过程： ①气化过程——液体分子从液面逸出成为蒸气分子； ②扩散过程——逸出的蒸气分子在气相介质中分散开来； ③凝结过程——部分逸出的蒸气分子经碰撞后重新被液面吸收。 液体分子蒸发的条件 m表示液体分子的质量，ux表示垂直于液面的x轴上分子运动的速度分量（即法向分量），ε为液体分子逸出表面层所作的功，则可以看出，液体分子蒸发时必须满足下列条件： 自由蒸发：当蒸汽压为零时液体的蒸发 在自由蒸发时，液体分子蒸发的速度，即每秒内自每平方厘米液面上蒸发出去的分子数n0应为 N—阿佛加得罗常数； γ′—液体的比体积（单位质量的体积）； μ—液体的摩尔质量； R—气体常数； li—每摩尔液体的蒸发潜热； T—绝对温度，K。 5.2.3静蒸发 静蒸发 5.2.4 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称为动蒸发 评定液体燃料在贮存运输和抽注过程中的蒸发损失的倾向，应采用标准方法SH／T0235。 影响动蒸发的因素： （1）液体性质 如液体燃料的沸点和蒸气压，蒸气的扩散系数，液体的蒸发潜热、粘度和表面张力等。 （2）环境因素， 周围空气的温度和压力、空气流动速度、 与蒸发表面有关的燃料雾化程度和分散情况（液体分散的颗粒大小与数量）以及喷嘴的构造和喷油压力等。 具体因素如下： （3）蒸发潜热 蒸发潜热（摩尔蒸发热H）与该液体的沸点（绝对温度Tb）成正比，即 石油产品的蒸发潜热经验公式计算： 式中 H—蒸发潜热，kJ/kg； d—15℃时燃料的密度； t—燃料的平均沸点，即平均分子沸点，℃。 （4）粘度 表示液体流动时，两个平行液层之间发生相对运动的摩擦阻力大小的指标，也就是液体的内摩擦系数 如用F表示两液层作相对运动时摩擦力的大小。S表示摩擦面的面积， 表示两液层之间的速度梯度，η表示 摩擦系数（粘度）则有下列关系： 在动蒸发条件下，液体燃料通常先雾化为细小的液体颗粒，然后迅速蒸发。燃料的粘度对燃料雾化的质量有很大的影响 液体燃料的粘度取决于燃料的化学成分和外界的湿度、压力 （5）表面张力 表面张力 液体的表面张力是温度的直线函数，亦即： （6）空气温度 温度是影响液体燃料蒸发速度最重要的因素之一 温度愈高，液体的蒸发速度愈大 温度升高后液体蒸发速度迅速增大的原因 （7）蒸发表面 蒸发是在液体表面上进行的气化过程。因此，其他条件相同时，液体的蒸发表面愈大，单位时间内的蒸发量也愈大。 燃料雾化的程度愈好，颗粒直径愈小，则单位质量燃料所占有的面积愈多。 随着细滴半径的减小，它的蒸发速率将增大，而对非常小的细滴，将接近于自由蒸发的速率 * 《燃烧学》--第三章 燃烧学 Ps 200 180 160 140120 100 80 60 40 20 0 -10 0 40 80 120 160 200 240 1 2 3 4 5 6 7 8 1－（C2H5）2O；2－CH3OH；3－C6H5OH；4－C6H6； 5－H2O；6－n-C7H16；7－C6H5Cl；8－C6H5I 温度/℃ 饱和蒸气压ps（kPa） 图5-1 某些液体的饱和蒸气压 与温度的关系 在自由蒸发时，单位时间内自单位面积上蒸发出的液体质量w应为 假设在液体表面每立方厘米气相层中有C0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撞击次数为Z。 假定在每ξ次撞击中有一次被吸回液面，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 （5-3） 在饱和状态下，此时，在液体表面每立方厘米气相层中有CS个蒸气分子 可以得出 或 在不饱和情况下，单位时间内在液体表面层每平方厘米表面内蒸发出去的分子数n，此时 写成蒸气压形式： 蒸发速度 在液体温度一定的条件下，公式中ρ、R、T、μ、及li均为常数， 在一定温度下液体的饱和蒸气压是不变的 液体蒸发的基本定律