燃烧基础知识

燃烧基础知识
燃烧基础知识主要包括燃烧条件、燃烧类型、燃烧方式与特点及燃烧产物等相关内容,是关于火灾机理及燃烧过程等最基础、最本质的知识。
第一节燃烧条件
所谓燃烧,是指可燃物与氧化剂作用发生的放热反应,通常伴有火焰、发光和〔或〕发烟现象。燃烧过程中,燃烧区的温度较高,使其中白炽的固体粒子和某些不稳定〔或受激发〕的中间物质分子内电子发生能级跃迁,从而发出各种波长的光;发光的气相燃烧区就是火焰,它是燃烧过程中最显然的标志;由于燃烧不完全等原因,会使产物中混有一些小颗粒,这样就形成了烟。
一、燃烧的必要条件
燃烧可分为有焰燃烧和无焰燃烧。通常看到的明火都是有焰燃烧;有些固体发生表面燃烧时,有发光发热的现象,但是没有火焰产生,这种燃烧方式则是无焰燃烧,例如木炭的燃烧。
燃烧的发生和发展,必须具备三个必要条件,即可燃物、氧化剂和温度〔引火源〕。当燃烧发生时,上述三个条件必须同时具备,如果有一个条件不具备,那么燃烧就不会发生或者停止发生。如图1-1-1
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图1-1-1 着火三角形
进一步研究说明,有焰燃烧的发生和发展除了具备上述三个条件以外,因其燃烧过程中还存在未受抑制的自由基〔一种高度活泼的化学基团,能与其他自由基和分子起反应,从而使燃烧按链式反应的形式扩大,也称游离基〕作中间体,因此,有焰燃烧发生和发展必须要四个必要条件,即可燃物、氧化剂、温度和链式反应。
〔一〕可燃物
凡是能与空气中的氧或其他氧化剂起化学反应的物质,均称为可燃物,如木材、氢气、汽油、煤炭、纸张、硫等。可燃物按其化学组成,分为无机可燃物和有机可燃物两大类。按其所处的状态,又可分为可燃固体、可燃液体和可燃气体三大类。
〔二〕氧化剂〔助燃物〕
凡是与可燃物结合能导致和支持燃烧的物质,称为助燃物,如广泛存在于空气中的氧气。一般意义上,可燃物的燃烧均指在空气中进行。
〔三〕引火源
凡是能引起物质燃烧的点燃能源,统称为引火源。一般分直接火源和间接火源两大类。了解火源的种类和形式,对有效预防火灾事故的发生具有十分重要的意义。
1.直接火源
〔1〕明火。指生产、生活中的炉火、烛火、焊接火、吸烟火、撞击、摩擦打火、机动车辆排气管火星、飞火等。
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〔2〕电弧、电火花。指电气设备、电气线路、电气开关及漏电打火;、手机等通讯工具火花;静电火花〔物体静电放电、人体衣物静电打火、人体积聚静电对物体放电打火〕等。
〔3〕雷击。瞬间高压放电的雷击能引燃任何可燃物。
2.间接火源
司礼监〔1〕高温。指高温加热、烘烤、积热不散、机械设备故障发热、摩擦发热、聚焦发热等。
〔2〕自燃起火。是指在既无明火又无外来热源的状况下,物质本身自行发热、燃烧起火,如黄磷、烷基铝在空气中会自行起火;钾、钠等金属遇水着火;易燃、可燃物质与氧化剂、过氧化物接触起火等。
〔四〕链式反应
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很多燃烧反应不是直接进行的,而是通过游离基团和原子这些中间产物在瞬间进行的循环链式反应。游离基的链锁反应是燃烧反应的实质,光和热是燃烧过程中的物理现象。
二、燃烧的充分条件
可燃物、氧化剂和引火源是无焰燃烧的三个必要条件,但燃烧的发生必须要三个条件达到一定量的要求,并且存在互相作用的
过程,这就是燃烧的充分条件。关于有焰燃烧,还包括未受抑制的链式反应。
〔一〕一定的可燃物浓度
可燃气体或可燃液体的蒸气与空气混合只有达到一定浓度,才会发生燃烧或爆炸。例如,常温下用明火接触煤油,煤油并不马上燃烧,这是因为在常温下煤油表面挥发的煤油蒸气量不多,没有达到燃烧所必须的浓度,虽有足够的空气和火源接触,也不能发生燃烧。灯用煤油在40℃以下、甲醇在低于7℃时,液体表面的蒸汽量均不能达到燃烧所必须的浓度。
〔二〕一定的助燃物浓度
各种不同的可燃物发生燃烧,均有本身固定的最低氧含量要求。氧含量低于这一浓度,即使其他必要条件已经具备,燃烧仍不会发生。如:汽油的最低氧含量要求为14.4%,煤油为15%,乙醚为12%。
职高数学〔三〕一定的点火能量
各种不同可燃物发生燃烧,均有本身固定的最小点火能量〔见本篇第三章第三节〕要求。达到这一能量才干引起燃烧反应,否则燃烧便不会发生。如:汽油的最小点火能量为0.2mJ,乙醚〔5.1%〕为0.19 mJ,甲醇〔2.24%〕为0.215 mJ。
〔四〕燃烧条件的互相作用
燃烧要发生,必须使以上三个条件互相作用。要求每种条件都
要达到一定的量,而且其中一个量的变化又会影响燃烧时对其他条件量的要求。如氧浓度的变化就会改变可燃气体、液体和部分可燃物的燃点。在实际状况下,对燃烧产生影响的条件还有很多:比如液态和气态可燃物,压力和温度对燃烧的影响就较大,当点火能量是电火花时,还要合计电极间隙距离。又比如一般状况下,相同质量的固态可燃物与空气接触的表面积越大,燃烧所必须的点火能量就越小。
〔五〕未受抑制的链式反应
对有焰燃烧,依据燃烧的链锁反应理论,因燃烧过程中存在未受抑制的游离基〔自由基〕作中间体,合计游离基参加燃烧反应的附加维,从而形成着火四面体,如图1-1-2。自由基是一种高度活泼的化学
基团,能与其他的自由基和分子起反应,从而使燃烧按链式反应的形式扩大。因此,有焰燃烧的发生必须要未受抑制的链式反应。
图1-1-2 着火四面体
燃烧类型
燃烧可从着火方式、继续燃烧形式、燃烧物形态、燃烧现象等不同角度做不同的分类。掌握燃烧类型的有关常识,关于了解物

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