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工程中的几个传热、传质专题;;2.爆炸理论

定义：从消防观点来说，但凡发生瞬间的燃烧，同时生成大量的热和气体，并以很大的压力向四周扩散的现象，叫做爆炸。

条件：a混合物的浓度处在爆炸浓度极限

b火源的能量大于或等于最小点火能量

类型：a纯粹的热爆炸b链反响或纯粹的化学爆炸

大多数高温气体爆炸主要属于链反响，而大局部工业环境中发生的爆炸问题多可以用热爆炸理论加以解释。下面主要讨论与热爆炸相关问题。

;图9-1热爆炸的爆炸行为;1.1.2泄露造成的火灾以及相应模型的初步分析;图9-2火球的开展过程;1.1.3火灾模拟计算的简介;1.2毒物泄露的后果分析;2.毒性评价指标

通常，毒性的评价指标有四种：

〔1〕绝对致死量〔LD100或LC100)----指在该组量下全组的染毒动物全部死亡时的最小剂量或浓度。

〔2〕半数致死量或浓度〔LD50或LC50)----指染毒动物有半数死亡的剂量或浓度。

〔3〕最小致死量或浓度〔MLD或MLC)----指全组染毒动物中有个别动物死亡的剂量或浓度。

〔4〕最大耐受量或浓度〔LD0或LC0)----指全组染毒动物全部存活的剂量或浓度。除了用实验动物的死亡表示毒性之外，毒物又可分为剧毒，高毒，中等毒，低毒和微毒五个等级。;3.有毒物质后果分析计算

假定泄露为连续泄露源，并假定泄露速度为常数，基于稳态高斯分布模型，毒气浓度分布为;将式〔9-25〕代入式〔9-26〕，有;1.3余热锅炉及其关键部件的传热计算;1.3.2管板温度场的计算;1.炉头管板的一般结构;2.边界条件的分析;其边界条件分析如下：

〔1〕BC边界----为绝热边界。

〔2〕AB边界----炉内辐射兼对流换热，以辐射为主。

〔3〕AE边界----进口段为对流换热兼管内气体辐射。

〔4〕CD边界----为是沸腾换热边界，高温烟气对炉头的传热经此边界传给沸腾水。显然当考虑沸腾换热与管板中的导热耦合时，管板外表的温度是未定的。

〔5〕DE边界----DE边界以外是炉管和瓷套管伸出管板外表的局部，其结构及传热分析如图9-8所示。;图9-8DE边界的传热分析简图;3.管板的温度场计算及边界条件确实定;〔2〕AB边界----高温气体层对边界的辐射与对流放射。

辐射放热可由下式确定，即;〔3〕AE边界----圆管入口段的对流换热为;〔5〕DE边界----可当作绝热边界处理，即;1.4气相爆炸与粉尘爆炸;这类燃烧爆炸变化的范围很宽广，从速度量级来看，常见碳氢化合物的气体燃料与空气在化学当量配比下得到的混合物其根本燃烧速度为0.5m/s的量级，而同样燃料混合物转变成爆轰时，其波阵面传播速度可达2000m/s的量级，速度变化跨4个数量级。从压力量级来看，从气体燃烧到固体含能材料的爆轰，这时压力变化跨6个数量级。

气体和粉尘燃烧爆炸的模式大致可有四种：

①定压燃烧；

②爆燃；

③定容爆炸；

④爆轰。;1.4.1气相爆炸;1.4.2粉尘爆炸;1.5高速飞行器重返大气层时的热防护;高速飞行器的热防护问题是高速飞行中面临的重要难题之一，许多宇航飞行器重返大气层时气流的滞止温度高达10000k，为了使飞行器免于烧毁，烧蚀防热是常用的一种手段，本节从传热与传质的角度出发去分析这种防护措施的物理与化学方面的机理。;1.5.1烧蚀问题中边界层的传质计算;;〔火焰外表〕;;引进相似变量及无量纲质量分数，〔9-51a〕～〔9-51c〕以及三个附加关系式变换为;边界条件为;图9-13给出了喷注参量与无量纲边界层厚度η0.99〔即以0.99u∞为边界层定义的η值〕间的曲线以及与无量纲火焰外表位置ηf间的曲线，;1.5.2烧蚀问题中边界层的传热计算;;图9-14边界层内的温度分布;数值传热学初步及

相关计算软件简介;1数值传热学与计算流体力学之间的关联与区别;2流动与传热控制方程组的统一形式及定解条件;3SIMPLE算法扼要简介;4.2边界元法;4.4有限体积法;5计算传热学中常用的商业软件简介;应当指出：

除了使用商用软件外，我们更主张编制具有自主知识产权的源程序，以提高同学们的编程能力与独立进行科学研究的能力。