第二節(jié) 火災(zāi)過(guò)程的基本參數(shù)及燃燒速度理論.ppt

一、物質(zhì)燃燒過(guò)程及其溫度分布所有火災(zāi)的主要和基本現(xiàn)象是燃燒，除組成、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的可燃?xì)怏w外，絕大多數(shù)可燃物質(zhì)的燃燒不是其本身在燃燒，而是其受熱分解釋放出的氣體或液體蒸氣在氣相中燃燒，這個(gè)過(guò)程極其復(fù)雜。為了簡(jiǎn)化問(wèn)題，一般只考慮物質(zhì)因受熱而發(fā)生的最基本的燃燒過(guò)程?？扇嘉镔|(zhì)的受熱燃燒過(guò)程如圖l-3所示。圖1-4物燃燒過(guò)程溫度分布圖圖1-3物質(zhì)燃燒過(guò)程示意圖第二節(jié)火災(zāi)過(guò)程的基本參數(shù)及燃燒速度理論一、物質(zhì)燃燒過(guò)程及其溫度分布*二、火災(zāi)過(guò)程的基本參數(shù)三、燃燒速度理論由于可燃物質(zhì)的聚集狀態(tài)不同，其受熱所發(fā)生的燃燒過(guò)程也不同。氣體最容易燃燒，其燃燒所需的熱量只用于自身的氧化分解，并使其達(dá)到燃點(diǎn)而燃燒；固態(tài)和液態(tài)可燃物的燃燒，實(shí)際上是在固體和液體表面上的凝聚相中開(kāi)始，在氣相火焰中結(jié)束。液體燃燒時(shí)，在火源作用下，首先使其蒸發(fā)成蒸氣，然后蒸氣被氧化、分解，而后在氣相中燃燒；在固體燃燒時(shí)，如果是硫、磷、萘等單質(zhì)，它們首先受熱熔化或升華，然后蒸發(fā)成蒸氣，氧化后進(jìn)行燃燒，其中沒(méi)有分解過(guò)程。如果是復(fù)雜的化合物，如聚合物、木材、煤等在受熱時(shí)首先分解，析出氣態(tài)和液態(tài)產(chǎn)物，然后氣態(tài)產(chǎn)物和液態(tài)產(chǎn)物的蒸氣發(fā)生氧化后著火燃燒?？扇嘉镔|(zhì)的燃燒過(guò)程包括許多吸熱和放熱的化學(xué)過(guò)程以及傳熱的物理過(guò)程。物質(zhì)受熱燃燒，它的溫度變化是很復(fù)雜的，燃燒過(guò)程的溫度變化情況見(jiàn)圖1-4。A點(diǎn)的溫度為T(mén)A，是可燃物開(kāi)始加熱時(shí)的溫度，在這最初階段，外界提供加熱的熱量主要用于可燃物的熔化、蒸發(fā)和分解，可燃物溫度上升緩慢。B點(diǎn)的溫度是TB，當(dāng)可燃物達(dá)到TB溫度時(shí)，在凝聚相開(kāi)始氧化并放熱，但由于溫度尚低，故氧化速度較慢，氧化所產(chǎn)生的熱量還不足以抵消體系向周?chē)诙?jié)火災(zāi)過(guò)程的基本參數(shù)及燃燒速度理論一、物質(zhì)燃燒過(guò)程及其溫度分布*二、火災(zāi)過(guò)程的基本參數(shù)三、燃燒速度理論環(huán)境散失的熱量。此時(shí)若撤掉熱源，可燃物將降低溫度，燃燒不能發(fā)生；若繼續(xù)在熱的環(huán)境中加熱，則因氧化反應(yīng)速度逐步加快，使溫度上升較快。C點(diǎn)的溫度為T(mén)C，當(dāng)可燃物溫度升高至TC時(shí)，可燃物氧化產(chǎn)生的熱量和體系向環(huán)境散失的熱量相等，也就是說(shuō)，在TC溫度時(shí)體系產(chǎn)生的熱量和向環(huán)境散失的熱量達(dá)到干衡。若熱源的溫度稍有擾動(dòng)，使體系的溫度略高于TC，熱平衡被打破，此時(shí)可燃物氧化產(chǎn)生的熱量大于體系向環(huán)境散失的熱量，體系產(chǎn)生熱量積累，溫度繼續(xù)上升。因此TC為體系從不燃燒到燃燒的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，即為可燃物的燃點(diǎn)。D點(diǎn)的溫度為T(mén)D，當(dāng)可燃物溫度上升到TD時(shí)，可燃物已發(fā)生燃燒，同時(shí)出現(xiàn)火焰，且溫度繼續(xù)上升。E點(diǎn)的溫度為T(mén)E，此時(shí)是可燃物經(jīng)燃燒后，其產(chǎn)物達(dá)到的最高溫度。可燃物在TA和TB溫度之間，是它的受熱區(qū)域，在TB和TC溫度之間是可燃物在凝聚相中的反應(yīng)區(qū)域；在TC和TD溫度之間是可燃物在氣相中的反應(yīng)區(qū)域；TD溫度以后，可燃物產(chǎn)生火焰，反應(yīng)物變成了生成物，溫度達(dá)到燃燒最高溫度TE。第二節(jié)火災(zāi)過(guò)程的基本參數(shù)及燃燒速度理論一、物質(zhì)燃燒過(guò)程及其溫度分布*二、火災(zāi)過(guò)程的基本參數(shù)三、燃燒速度理論物質(zhì)燃燒過(guò)程的種類(lèi)和狀況各種各樣（如動(dòng)力燃燒和擴(kuò)散燃燒，均相燃燒和異相燃燒，層流燃燒和湍流燃燒，爆燃和爆轟，完全燃燒和不完全燃燒等），發(fā)生燃燒的條件各異（可燃物質(zhì)的狀態(tài)和布置，燃燒區(qū)的傳質(zhì)、傳熱等）。因此，火災(zāi)本身各不相同，需要對(duì)一些火災(zāi)參數(shù)進(jìn)行研究和探討。(一)閃點(diǎn)、燃點(diǎn)、自燃點(diǎn)、熱分解溫度、氧指數(shù)(為何只是固體的)可燃固體的燃燒方式多種多樣，有蒸發(fā)式燃燒、分解式燃燒、表面燃燒、陰燃及動(dòng)力爆炸。因固體燃燒特性比較復(fù)雜，反應(yīng)可燃材料被點(diǎn)燃能力的指標(biāo)因此就較多，主要有：1、閃點(diǎn)和燃點(diǎn)某些低熔點(diǎn)的可燃固體發(fā)生閃燃的最低溫度就是閃點(diǎn)；固體燃點(diǎn)是指對(duì)可燃固體加熱到一定溫度，遇明火發(fā)生持續(xù)燃燒時(shí)固體的最低溫度。閃點(diǎn)和燃點(diǎn)是評(píng)價(jià)固體火災(zāi)危險(xiǎn)性的重要參數(shù)。一般情況下，閃點(diǎn)和燃點(diǎn)越低，火災(zāi)危險(xiǎn)性越大。表1-1、1-2分別列出了部分聚合物材料的閃點(diǎn)和燃點(diǎn)。一、物質(zhì)燃燒過(guò)程及其溫度分布二、火災(zāi)過(guò)程的基本參數(shù)*三、燃燒速度理論第二節(jié)火災(zāi)過(guò)程的基本參數(shù)及燃燒速度理論表1-1部分聚合物材料的閃點(diǎn)表1-2部分固體可燃物的燃點(diǎn)一、物質(zhì)燃燒過(guò)程及其溫度分布二、火災(zāi)過(guò)程的基本參數(shù)*三、燃燒速度理論材料名稱(chēng)閃點(diǎn)()材料名稱(chēng)閃點(diǎn)()聚苯乙烯聚乙烯乙烯纖維聚酰胺苯乙烯丙烯酸聚樹(shù)脂370340290420366聚氯乙烯苯乙烯、異丁烯酸甲酯共聚物聚胺基甲酸乙酯泡沫聚酯、玻璃剛纖維密胺樹(shù)脂+玻璃纖維530338310298475物質(zhì)名稱(chēng)燃點(diǎn)()物質(zhì)名稱(chēng)燃點(diǎn)()物質(zhì)名稱(chēng)燃點(diǎn)()石蠟蠟燭樟腦煙葉紙張15819519070222130230有機(jī)玻璃紅磷松香無(wú)煙煤松木粉260160216280500196腈綸聚乙烯聚丙烯紅松樅木355341270430437第二節(jié)火災(zāi)過(guò)程的基本參數(shù)及燃燒速度理論2、熱分解溫度固體熱分解溫度指可燃固體受熱分解的初始溫度，它是評(píng)定受熱能分解的固體火災(zāi)危險(xiǎn)性的主要參數(shù)之一?？扇脊腆w的熱分解溫度越低，火災(zāi)危險(xiǎn)性越大。表1-3列出了幾種常用高聚物的分解溫度。表1-3幾種常用高聚物的分解溫度()一、物質(zhì)燃燒過(guò)程及其溫度分布二、火災(zāi)過(guò)程的基本參數(shù)*三、燃燒速度理論高聚物分解溫度高聚物高聚物分解溫度高聚物聚乙烯335450聚氟乙烯372480丁基橡膠5001050聚丙烯328410聚三氟氯乙烯347418丁苯橡膠400875聚氯乙烯200300聚四氟乙烯508538氯丁橡膠400875聚醋酸乙烯脂213325天然橡膠400900聚丙烯腈250280聚苯乙烯300400丁二烯橡膠4001000尼龍6310380第二節(jié)火災(zāi)過(guò)程的基本參數(shù)及燃燒速度理論3、自燃點(diǎn)可燃固體加熱到一定程度能自動(dòng)燃燒的最低溫度，是自燃點(diǎn)。自燃點(diǎn)越低的固體，越容易燃燒，因而火災(zāi)危險(xiǎn)性越大。不過(guò)固體材料做裝飾材料使用時(shí)，一般是達(dá)不到其自燃點(diǎn)的。因而在這種情況下，不用自燃點(diǎn)作為確定其火災(zāi)危險(xiǎn)性的依據(jù)。表1-4列出了一些高聚物材料的閃點(diǎn)和自燃點(diǎn)。表1-4一些高聚物材料的閃點(diǎn)和自燃點(diǎn)()一、物質(zhì)燃燒過(guò)程及其溫度分布二、火災(zāi)過(guò)程的基本參數(shù)*三、燃燒速度理論高聚物閃點(diǎn)自燃點(diǎn)高聚物閃點(diǎn)自燃點(diǎn)聚乙烯341357349聚醚砜560560聚氯乙烯391454硝酸纖維素141141聚氯乙烯乙酸脂320340435557乙酸纖維素305475聚偏二氯乙烯532532乙基纖