燃烧学 第3版 第4章 着火理论.pptxVIP

;4.1 着火的基本概念 4.2 热自燃理论 4.3 链锁自燃理论 4.4 强迫点燃理论 4.5 火焰传播 4.6 燃烧热工况;燃烧过程是发光放热的化学反应过程，存在两个最基本的阶段：着火阶段、着火后燃烧阶段。;; 着火的定义：燃料和氧化剂混合后，由无化学反应、缓慢的化学反应向稳定的强烈放热状态的过渡过程，最终在某个瞬间在空间中某个部分出现火焰。 着火过程：是化学反应的速度出现跃变的临界过程，即化学反应从低速状态在短时间内加速到极高速的状态。 ;例如： 燃料的性质； 燃料与氧化剂的混合比例； 环境的压力与温度； 气流的速度； 燃烧室的尺寸； 保温情况等。; 热着火：可燃混合物由于本身氧化反应放热大于散热，或由于外部热源加热，温度不断升高导致化学反应不断自动加速，积累更多能量最终导致着火。——大多数气体燃料着火特性符合热着火的特征。 分为： 链式着火：由于某种原因，可燃混合物中存在活化中心，活化中心产生速率大于销毁速率时，在分枝链式反应的作用下，导致化学反应速度不断加速，最终导致着火。 ——某些低压下着火实验（如 H2+O2，CO+O2的着火）和低温下的“冷焰”现象符合链式着火的特征。 ;相同点;热着火过程与链式着火过程区别——热着火通常比链式着火过程强烈得多。 热着火过程：温度升高引发的，将使得系统中整体的分子动能增加，超过活化能的活化分子数按指数规律增加。导致 燃烧反应自动加速。 链式着火过程：主要是活化中心局部增加并加速繁殖引起的，由于活化中心会被销毁，所以链式着火通常局限在活化中心的繁殖速率大于销毁速率的区域，而不引起整个系统的温度大幅度增加，形成“冷焰”。但是，如果活化中心能够在整个系统内加速繁殖并引起系统能量的整体增加，就形成爆炸。;需要指出的是，上述着火方式的分类不能十分准确地反应它们之间的联系和差别。实际燃烧过程中不可能有单纯的热着火或单纯的链式着火的情况，而往往是同时存在的，且相互促进。 一般来说，在高温下，热自燃是着火的主要原因，而在低温下，链式自燃则是着火的主要原因。而热自燃与强迫点燃???差别只是整体加热与局部加热的不同。因此，重要的是掌握各种着火方式的实质。;;着火条件应具备两个基本的效果： （1）能够使得系统的化学反应速度自动地、持续地加速，直到达到一个较高的化学反应速度。 （2）实际的化学反应的速度不会趋于无穷大，而最终会到达某个有限的数值，且在这个有限的化学反应速度的数值下，系统在空间中存在剧烈发光发热（也就是燃烧）的现象。;着火是对系统的初态而言的，它的临界性质不能错误地解释为化学反应速度随温度的变化有突跃的性质。;着火条件不是一个简单的初始条件，而是化学动力参数和传热学参数的综合函数。 如：对于一定种类的可燃预混合气而言，在闭口系统条件下，着火条件可由下列函数关系来表示：;; 以封闭容器内可燃物质的着火过程为例，来分析热自燃问题。 分为：;单位时间内容器内可燃物质化学反应的放热量qf：;单位时间内容器壁对环境的散热量qs为：;热自燃中的热量平衡关系;①两个交点： A点，稳定，但反应不会自动加速而着火; B点，不稳定，脉动→燃烧 or 熄灭。 ②无交点：qf＞qs，系统内能量积累，可燃物温度不断提高→着火。 ③ 一个交点：qf ≥ qs，一个切点。 切点C不稳定，有波动→要么回到C点，要么着火。 C点—热自燃点 ；Tc—热自燃温度。;影响热自燃的因素：;自燃的充分必要条件：;;解方程得：;;自燃温度的影响因素;表1 某些气体和液体燃料与空气混合物在大气压力的着火温度;表2 一些固体燃料的着火温度 ;烷、烯、炔的着火温度是烷烃最高（为饱和烃，所以活性低），炔烃最低（三价键不饱和烃，活性最强）。 液体燃料着火温度一般小于气体燃料着火温度。——注意，这里说的着火温度是自燃的着火温度。 固体燃料中挥发分高的着火温度低，无烟煤、焦炭挥发分很少，所以着火温度最高。褐煤煤场、油炉空气预热器上积的油、制粉系统的积粉等等，在通风不良（散热Q2很小时），经相当长时间孕育，可燃物浓度达到着火限时，在低于室温的情况下，也会自燃着火。 着火温度与燃料空气混合物的浓度有关；通常用过量空气系数α（实际空气量/符合化学当量比的空气量）来表示;;;谢苗诺夫方程的正确性;自燃温度还和燃料与氧化剂的混合比相关。;这些关系表明在一定的P(或T)下，并非所有混合气成分都能着火，而是有一定的摩尔分数范围。超过这一范围，混合气就不能着火。如在T0-x关系曲线图和pc-x关系曲线图中，只有在x1-x2的浓度范围内混合气才可能着火。 称x2(即含燃料量多的)为上限(或富燃料)，称x1(即含燃料量少的)为下限(或贫燃料)。 ;保持其他参数不变，则有;;曲线I，环境温度T0= T01：