燃烧燃烧知识点汇总.docx

燃烧燃烧知识点汇总.docx

《燃烧燃烧知识点汇总.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《燃烧燃烧知识点汇总.docx（34页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

燃烧燃烧知识点汇总

第二节燃烧的条件及类型

一、燃烧

      燃烧是一种同时伴有放热、发光的激烈的氧化反应。

   例如，2H2十O2—→2H2O十Q 最初，氧化被认为仅是氧气与物质的化合，但现在则被理解为：

凡是可使被氧化物质失去电子的反应都属于氧化反应．以氯和氢的化合为例，其反应式如下：

H2十Cl2—→2HCl十Q氯从氢中取得一个电子，因此，氯在这种情况下即为氧化剂。

这就是说，氢被氯所氧化并放出热量和呈现出火焰，此时虽然没有氧气参与反应，但发生了燃烧。

又如铁能在硫中燃烧，铜能在氯中燃烧等等；然而，物质和空气中的氧所起的反应毕竟是最普遍的，是火灾和爆炸事故最主要的原因。

所以我们将主要讨论这一形式的燃烧。

   氧化与燃烧的关系

   物质的氧化反应现象是普遍存在着的，由于反应的速度不同，可以体现为一般的氧化现象和燃烧现象。

当氧化反应速度比较慢时，例如油脂或煤堆在空气中缓慢与氧的化合，铁的氧化生锈等，虽然在氧化反应时也是放热的，但同时又很快散失掉，因而没有发光现象。

如果是剧烈的氧化反应放出光和热，即是燃烧；例如由于散热不良、热量积聚、不断加快煤堆的氧化速度而导致煤堆的燃烧，赤热的铁块在纯氧中剧烈氧化燃烧等等。

这就是说，氧化和燃烧都是同一种化学反应，只是反应的速度和发生的物理现象（热和光）不同。

在生产和日常生活中发生的燃烧现象，大都是可燃物质与空气（氧）的化合反应，也有的是分解反应。

简单的可燃物质燃烧时，只是该元素与氧的化合。

例如碳和硫的燃烧反应．其反应式为：

C+O2—→CO2+Q

S+O2—→SO2+Q

    复杂物质的燃烧，先是物质受热分解，然后发生化合反应，例如丙烷和乙炔的燃烧反应：

C3H8+5O2—→3CO2+4H2O+Q

2C2H2+5O2—→4CO2+2H2O+Q’

   而含氧的炸药燃烧时，则是一个复杂的分解反应，例如硝化甘油的燃烧反应，

4C3H5（ONO2）3—→12CO2+10H2O+O2+6N2

    燃烧形式

   由于可燃物质存在的状态不同，所以它们的燃烧形式是多种多样的。

   按产生燃烧反应相的不同，可分为均一系燃烧和非均一系燃烧。

均一系燃烧系指燃烧反应在同一相中进行，如氢气在氧气中燃烧，煤气在空气中燃烧等均属于均一系燃烧。

与此相反，即为非均一系燃烧，如石油、木材和塑料等液体和固体的燃烧属于非均一系燃烧。

与均一系燃烧比较，非均一系燃烧较为复杂，必须考虑到可燃液体及固体物质的加热，以及由此而产生的相变化。

   根据可燃性气体的燃烧过程，又有混合燃烧和扩散燃烧两种形式。

将可燃性气体预先同空气（或氧气）混合，在这种状况下发生的燃烧称为混合燃烧。

可燃性气体由管中喷出，同周围空气（或氧气）接触，可燃性气体分子同氧分子由于相互扩散，一边混合、一边燃烧，这种形式的燃烧叫做扩散燃烧。

混合燃烧反应迅速，温度高、火焰传播速度也快，通常的爆炸反应即属于这一类。

在扩散燃烧中，由于氧进入反应带只是部分参加反应，所以经常产生不完全燃烧的炭黑。

   在可燃液体燃烧中，通常液体本身并不燃烧，而只是由液体产生的蒸气进行燃烧；因此，这种形式的燃烧叫做蒸发燃烧。

   很多固体或不挥发性液体，由于热分解而产生可燃性气体，把这种气体的燃烧称为分解燃烧。

如木材和煤大多是由分解产生可燃气体再行燃烧，因此是分解燃烧的一种。

象硫磺和荼这类可燃固体的燃烧，是先熔融、蒸发，而后进行燃烧，因此可看作蒸发燃烧。

   可燃固体和液体的蒸发燃烧和分解燃烧，均有火焰产生，因此属火焰型燃烧。

当可燃固体燃烧到最后，分解不出可燃气体时，就剩下炭和灰，此时没有可见火焰，燃烧转为表面燃烧或叫均热形燃烧。

金属的燃烧是一种表面的燃烧，无气化过程，燃烧温度较高。

   此外，根据燃烧反应进行的程度（燃烧产物）还可分为完全燃烧与不完全燃烧。

   二、燃烧的条件

可燃物

   我们可以把所有物质分成可燃物质、难燃物质和不可燃物质三类。

可燃物质是指在火源作用下能被点燃，并且当火源移去后能维持继续燃烧，直至燃尽；难燃物质为在火源作用下能被点燃并阴燃，当火源移去后不能维持继续燃烧；不可燃物质在正常情况下不会被点燃。

可燃物质是防爆与防火的主要研究对象。

凡是能与空气、氧气和其他氧化剂发生剧烈氧化反应的物质，都称为可燃物质。

它的种类繁多，按其状态不同可分为气态、液态和固态三类；按其组成不同，可分为无机可燃物质和有机可燃物质两类；前者如氢气、一氧化碳等，后者如甲烷、乙炔、丙酮等。

助燃物

   凡是具有较强的氧化性能，能与可燃物质发生化学反应并引起燃烧的物质称为助燃物或氧化剂，例如空气、氧气、氯气、氟和溴等。

着火源

   具有一定温度和热量的能源，或者说能引起可燃物质着火的能源称为着火源；常见的着火源有火焰、电火花、电弧和炽热物体等。

在研究燃烧的条件时还应当注意到，上述燃烧三个基本条件在数量上的变化，也会使燃烧速度改变甚至停止燃烧。

例如氧在空气中的浓度降低到16％~14％时，木材的燃烧即行停止。

如果在可燃气体与与空气的混合物中，减少可燃气体的比例，那么燃烧速度会减慢，甚至会停止燃烧；着火源如果不具备一定的温度和足够的热量，燃烧也不会发生。

例如飞溅出的火星可以点燃油棉丝或刨花，但锻件加热炉燃煤炭时的火星如果溅落在大块木材上，我们会发现它很快就熄灭了，不能引起燃烧。

这是因为这种着火源虽然有超过木材着火的温度，但却缺乏足够热量的缘故。

三、燃烧的类型

  1．物质自燃过程

      燃烧可分为自燃、闪燃和着火等类型，每一种类型的燃烧都有其各自的特点。

我们研究防火技术，就必须具体地分析每一类型燃烧发生的特殊原因，才能有针对性地采取行之有效的防火与灭火措施。

（一）自燃

    可燃物质受热升温而不需明火作用就能自行燃烧的现象称为自燃。

引起自燃的最低温度称为自燃点，例如黄磷的自燃点为30℃,煤的自燃点为320℃。

自燃点越低，则火灾危险性越大。

    1．物质自燃过程

    可燃物质与空气接触，并在热源作用下温度升高，为什么会自行燃烧呢?

可燃物质在空气中被加热时，先是开始缓慢氧化并放出热量，该热量可提高可燃物质的温度，促使氧化反应速度加快。

但与此同时也存在着向周围的散热损失，亦即同时，存在着产热量和散热量两种速度。

当可燃物质氧化产生的热量小于散失的热量时，比如物质受热而达到的温度不高，氧化反应速度小，产生的热量不多，而且周围的散热条件又较好的情况下，可燃物质的温度不能自行上升达到自燃点，便不能自行燃烧；如果可燃物被加热到较高温度，反应速度较快，或由于散热条件不良，氧化产生的热量不断聚积，温度升高而加快氧化速度，在此情况下，当热的产生量超过散失量时，反应速度的不断加快使温度不断升高，直至达到可燃物的自燃点而发生自燃现象。

    可燃物质受热升温发生自燃及其燃烧过程的温度变化情况见图l～3。

图中的曲线表明可燃物在开始加热时，即温度为TN的一段时间里，由于许多热量消耗于熔化、蒸发或发生分解，因此可燃物的缓慢氧化析出的热量很少并很快散失，燃烧物质的温度只是略高于周围的介质。

当温度上升达到了T。

时,可燃物质氧化反应速度较快，不过由于此时的温度不高，氧化反应析出的热量尚不足以超过向周围的散热量。

如不继续加热，温度不再升高，可燃物的氧化过程是不会转为燃烧的；若继续加热升高温度时，由于氧化反应速度加快，除热源作用外，反应析出热量亦较多，可燃物的温度即迅速升高达到自燃点Tc，此时氧化反应产生的热量与散失的热量相等；当温度再稍为升高超过这种平衡状态时，即使停止加热，温度亦能自行快速升高。

但此时火焰暂时还未出现，一直达到较高的温度Tc，时，才出现火焰并燃烧起来

．

   2．自燃的分类:

受热自燃

    2．自燃的分类

    根据促使可燃物质升温的热量来源不同，自燃可分为受热自燃和本身自燃两种。

（1）受热自燃。

可燃物质由于外界加热，温度升高至自燃点而发生自行燃烧的现象，称为受热自燃，例如火焰隔锅加热引起锅里油的自燃。

受热自燃是引起火灾事故的重要原因之一，在火灾案例中，有不少是因受热自燃引起的。

生产过程中发生受热自燃的原因主要有：

A．可燃物质靠近或接触热量大和温度高的物体的，通过热传导、对流和辐射作用，有可能将可燃物质加热升温到自燃点而引起自燃。

例如可燃物质靠近或接触加热炉、暖气片、电热器或烟囱等灼热物体。

B．在熬炼（如熬油、熬沥青等）或热处理过程中，温度过高达到可骸物质的自燃点而引起着火。

C．由于机器的轴承或加工可燃物质机器设备的相对运动部件缺乏润滑或缠绕纤维物质，增大摩擦力，产生大量热量，造成局部过热，引起可燃物质受热自燃。

在纺织工业、棉花加工厂等由此原因引起的火灾较多。

D．放热的化学反应会释放出大量的热量，有可能引起周围的可燃物质受热自燃，例如在建筑工地上由于生石灰遇水放热，引起可燃材料的着火事故等。

E．气体在很高压力下突然压缩时，释放出的热量来不及导出，温度会骤然增高，能使可燃物质受热自燃。

可燃气体与空气的混合气受绝热压缩时，高温会引起混合气的自燃和爆炸。

此外，高温的可燃物质（温度已超过自燃点）；且与空气接触也能引起着火。

   2．自燃的分类:

本身自燃

（2）本身自燃。

可燃物质由于本身的化学反应、物理或生物作用等所产生的热量，使温度升高至自燃点而‘发生自行骸挠的现象，称为本身自燃。

本身自燃与受热自期的区别在于热的来源不同，受热自燃的热来自外部加热，而本身自燃的热是来自可燃物质本身化学或物理的热效应，所以亦称自热自燃。

在一般情况下，本身自燃的起火特点是从可燃物质的内部向外炭化、延烧，而受热自燃往往是从外部向内延烧。

    由于可燃物质的本身自燃不需要外部热源，所以在常温下或甚至在低温下也能发生自燃。

因此，能够发生本身自燃的可燃物质比其它可燃物质的火灾危险性更大。

    热源来自化学反应的本身自燃，例如油脂在空气（或氧气）中的自燃；油脂是由于本身的氧化和聚合作用而产生热量，在散热不良造成热量积聚的情况下，使得温度升高达到自燃点而发生燃烧的。

因此，油脂中含有能够在常温或低温下氧化的物质越多，其自燃能力就越大。

反之，自燃能力就越小。

油类可分为动物油、植物油和矿物油三种，其中自燃能力最大的是植物油，其次是动物油，而矿物油如果不是废油或者没有掺入植物油是不能自燃的。

有些浸入矿物质润滑油的纱布或油棉丝堆积起来亦能自燃，这是因为在矿物油中混杂有植物油的缘故。

    植物油和动物油是由各种脂肪酸甘油脂组成的，它们的氧化能力主要取决于不饱和脂肪酸甘油脂含量的多少。

不饱和脂肪酸有油酸、亚油酸、亚麻酸、桐油酸等，它们分子中的碳原子存在有一个或几个双键，例如桐油酸（C17H29COOH）：

CH3（CH2）3CH=CH—CH＝CH-CH=CH（CH2）7-C00H分子结构中有三个双键。

       综上所述，由于双键的存在，具有较高的键能，即不饱和脂肪酸具有较多的自由能，于室温下便能在空气中氧化，并析出热量；而且在不饱和脂肪酸发生氧化的同时，还进行聚合反应。

聚合反应过程也能在常温下进行，并析出热量。

这种过程如果循环持续地进行下去，在通风散热不良的条件下，由于积热升温，就能使浸涂不饱和油脂的物品自燃。

    油脂的自燃还与油和浸油物质的比例，蓄热条件及空气中的氧含量等因素有关．浸渍油脂的物质如棉纱、锯屑、碎布等纤维材料发生自燃，既需要有一定数量的油脂，又需要形成较大的氧化表面积。

如果浸油量过多，会阻塞纤维材料的大部分小孔，减少其氧化表面，因而产生热量少，温度也就不容易达到自燃点；如果浸油量过少，氧化发生的热量亦少，小于向外散失的热量，也不会发生自燃。

因此，油和浸油物质需要有适当的比例，一般为1：

2或1：

3。

油脂