防火防爆总结Word文件下载.docx

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..2.2燃烧的本质与特征

..燃烧（Combustion）：

是可燃物与氧化剂作用发的放热反应，通常伴有火焰、发光和（或）发烟的现象。

..发光的气相燃烧区就是火焰（Flame）。

烟（Smoke）：

燃烧或热解作用所产生的悬浮于气中可见的固体和（或）液体微粒。

主要由大量的碳粒子组成。

..燃烧的其它定义：

1放热发光的化学反应。

.

2可燃物受到点火源的作用，与空气中的氧气发生应生成热，自身温度高，使其所发射的热辐射线的波长和强度生成肉眼可见的火光，通常还伴有火焰

l、焰心：

是最内层亮度较暗的圆锥体部分，由液态蜡受热蒸发，分解出的气态可燃物构成。

由于内层氧浓度很低，所以燃烧不完全，温度低。

2、内焰：

为包围在焰心外部较明亮的圆锥体部分。

在这层火焰中气态可燃物进一步分解，因氧供应仍不足，燃烧也不甚完全，但温度较焰心高。

因火焰中的微小碳粒子受热辐射出较明亮的光，内焰亮度最强

3、外焰：

为包围在内焰外面亮度较暗的圆锥体。

这层火焰中氧供给充分，因此燃烧完全，燃烧温度最高。

在外焰燃烧的往往是—氧化碳和氢气，碳粒较少，因此几乎没有光亮。

..本质上是一种特殊的氧化还原反应。

（放热、伴有火焰、发光、发烟）

..放热、发光、生成新物质是燃烧现象的三个特征。

可以区别燃烧现象和非燃烧现象

..放在惰性介质中的灼热铁块？

..2.2燃烧的条件.

1、可燃物（还原剂）：

凡能与氧或其它氧化起燃烧反应的物质。

（如煤、汽油、甲烷.

2、助燃物（氧化剂）：

凡是与可燃物结合能致和支持燃烧的物质。

（如氧气、氯气、氯酸钾、高锰酸钾等）

3、点火源：

凡能引起物质燃烧的点燃能源，称为点火源。

（如摩擦、撞击、明火、高温表、发热自燃、绝热压缩、电火花、光和射线等.

可燃物、助燃物和点火源是构成燃烧的三个要素，必须同时存在，缺一不可，这是燃烧的必要条件。

4、燃烧的充分条件：

一定的着火能量一定浓度的可燃物一定的氧化剂含量相互作用

.“火三角”燃烧模型中，如果撤去三角形的任何条边，三角形就不存在了，即意味着燃烧就不能发生。

三要素中，可燃物（燃料）的数量是燃烧程度和燃烧持续时间的决定性因素，氧气（氧化剂）对燃烧的发展具有重要的作用，外加能量（点火源）的作用是向可燃物（燃料）提供活化能。

然后在燃烧过程中热量可由火焰供给，此时的燃烧可以自我维持与发展。

在消防中的应用

防火方法：

防止燃烧三个基本条件的同时存在或者避免它们的相互作用，则是防火技术的基本理论

..

（1）控制可燃物质..

（2）隔绝空气..（3）消除点火源！

（4）设防火间距

阻止火势蔓延

2.4燃烧机理.

..图中，曲线1、2对应系统温度为T1、T2；

Ea、Eb为在某一系统温度下分子的平均能量。

ET为活化分子所具有的最低能量。

..根据活化能理论，在一定的温度下，气体分子总是处于运动之中，温度越高，分子运动速度越大，能量越高，高能量分子数量越多。

..物质之间要发生化学反应，首先的条件是分子发生相互的碰撞。

在0.1MPa，273K时，每个分子在1s内要与其他分子发生1010次碰撞。

如果每次碰撞都能发生化学反应，则燃烧反应速度极快。

从实验测得的数据看，反应速度并没有那么快。

.

原因是相互碰撞的分子不是都能发生反应，而是只有少量的具有一定能量（ET）的分子相互碰撞才能发生反应。

（能量较低的分子发生碰撞是不会发生反应的，只有具有较高能量的活化分子发生相互碰撞时，才会发生化学反应）我们把发生反应的碰撞叫做有效碰撞。

这种具有高能量状态的分子称为活化分子.

活化能：

活化分子所具有的最低能量与反应物分子平均动能的差，即ΔE1=ET-Ea或ΔE2=ET–Eb.从图2.1可见，系统温度越高，活化能越小，活化分子所占的比率越大，燃烧反应越易发生。

图中的A点表示系统开始时的动力状态，当这个系统接受转入活性状态B所必需的能量E1（这一反应的活化能）后，将引起反应，并且这个系统将在减弱能量E2的情况下进入结束状态C。

能量E1一E2＝一Q（E2大于EI）,这一差数为反应的热效应。

E2即表示逆反应的活化能.

活化能理论指出了可燃物和助燃物两种气体分子发生氧化反应的可能性及其条件。

活化能的意义：

.1）温度升高，活化分子比率增大，活化能减小，使燃烧发生的危险性增大。

.2）物质燃烧需要引燃能量，高温、火花能量。

引燃温度、最小点火能。

.3）不同物质燃烧反应活性不同。

活化能小的反较活化能大的反应危险性高。

一般反应的活化能40-400kJ/mol之间。

.4）进行燃烧速率计算的重要参数。

在同一体系中，当温度由T1升高至T2时，由图2.1可见能量分布曲线向分子能量变大的方向移动，此时低能分子减少，高能分子增多，分子的平均能量增加，但增加得并不多，可是它们直接促使ΔE2＜ΔE1，即降低了活化能，使T2曲线和ET及横坐标所围的面积大于T1曲线和ET及横坐标所围之面积，也就是说，T2时的活化分子的分子数比T1时增加了，而且增加的幅度很大，所以温度的升高导致了反应速度成倍的提高。

由上述讨论可知，具有一定浓度的可燃可爆危险物质，是发生燃烧、爆炸反应，进而引起火灾、爆炸事故的基本前提；

而温度（也就是通常所说的火源）是加快反应速度，引起火灾、爆炸事故的最能动的因素。

※2、链锁反应理论（链反应理论，谢苗诺夫Semenov）

该理论认为，燃烧是一种游离基（自由基）的链锁反应。

链锁反应又叫链式反应。

这一名称取意于似无数把锁的连接或船舶使用的铁链，即当一个分子被活化后，会引起许多分子都能连续不断地进行化学反应。

链锁反应的特点是反应系统中存在一种特殊的活性中间物——游离基，只要游离基不消失，反应就一直进行下去，直到反应完成。

.燃烧反应过程中分子间的相互作用，不是反应物分子间直接作用产生最后产物，而是借助于“自由基”的作用。

自由基与反应物分子作用，结果是产生新的自由基和最终产物，新自由基继续参与反应，如此连续而形成一系列的链反应。

（一）基本概念

链锁反应：

由一个单独分子变化而引起一连串分子变化的化学反应。

自由基：

在链锁反应体系中存在的一种活性中间物，是链锁反应的载体。

如氢原子（H·

）、羟基（H0·

）、甲基（·

cH3）

（二）过程

.链引发：

借助于光照、加热等方法使反应物分子断裂产生自由基的过程。

..链传递：

自由基作用于反应物分子时，产生新的由基和产物，使反应一个传一个不断进行下去.

链终止：

自由基销毁使链锁反应不再进行的过程.

通常自由基是由分子受光辐射、热、电或其他能量作用而引发的。

例如一个烃分子可以和高能量的分子M相碰撞，获得足够的能量而产生自由基RH+M→R+H+M..

M*表示失去能量而钝化的M分子。

实验证明，自由基和分子之间产生化学反应所需的活化能一般只有20kJ/mol左右，少数为4080kJ/mol左右，而分子之间直接发生化学反应，所需的活化能要40-400kJ/mol左右，因此自由基与反应物分子之间更容易发生反应。

..链反应的过程

.1）直链反应—氯和氢的反应..氯和氢相互化合的反应方程式为：

Cl2+H2→2HCl..经实验研究，其反应机理如下：

..一、链的激发过程—链引发..氯气分子由于吸收热或光能而形成活化中心，可表为：

Cl2+hv→2Cl①

..二、链传递过程..氯原子很容易与氢分子相化合，即Cl+H2→HCl+H②.反应②产生的氢原子很快能够与氯分子化合而产生氯原子，即.H+Cl2→HCl+Cl.②、③两个反应反复进行下去，生成HCl，直至反应结束。

链的断裂过程——链终止.

活化分子失去能量被钝化，如氯原子或氢原子与器壁相碰，或者与容器中能量较低的惰性气体相碰而失去能量，即活化中心消失，链被中断。

Cl+Cl→Cl2④H+H→H2⑤.反应②、③为链传递过程，每一个自由基与反应物化合，仅生成一个新的自由基。

气相销毁：

自由基与自由基、惰性分子等作用时形成稳定分子的过程。

固相销毁：

自由基碰到固体壁面将能量传递给壁面的过程。

1）直链反应：

在链传递过程中，自由基的数目保持不变的链锁反应。

Br2+H2→2HBrM+Br2→2Br˙+M（链引发）Br˙+H2→HBr+H˙（链传递）H˙+Br2→HBr+Br˙Br˙+Br→Br2气相销毁H˙+H˙→H2（链终止）固相销毁.

2）支链反应（在链传递过程中，一个自由基在生成

产物的同时，产生两个或两个以上自由基的链锁反应）。

氢和氧化合的化学反应方程式为：

2HO2+=HO222.

一、链引发.氢分子由于吸热等激发作用开始形成最初的自由基，即..①H2+Q2→H.

二、链传递.氢原子与氧分子相化合，有：

HO2HO+→O+②E=75.4kJ/mol反应②所产生的氧原子与氢分子相化合，即OH2O++→HH③E=25.1kJ/molOHH+→HOH+22.反应②、③生成的羟基与氢分子化合形成.④E=42kJ/mol.②反应的活化能最大，其反应速度是最慢的，它限制了整个反应的速度。

OHH+H2O.

三、链的断裂过程——链终止HHH+→2.自由基失去能量而消失：

OO2+→支链反应：

2H2+O2→2H2O（总反应）

（1）M+H2→2H˙+M（链引发）

（2）H˙+O2→OH˙+O˙（3）O˙+H2→H˙+OH˙（4）OH˙+H2→H˙+H2O（链传递）（5）OH˙+H2→H˙+H2O（6）H˙→器壁破坏（链终止）（7）OH˙→器壁破坏（8）OH˙+H˙→H2O将

（2）（3）（4）（5）相加可得:

1H˙+3H2+O2→2H2O+3H

可见在氢与氧的燃烧反应过程中，链传递的每一个循环，一个氢原子可产生三个氢原子，这即称为分支链反应。

这样的反应速度可以很快增加而引起爆炸。

2.5燃烧反应速度理论

一、反应速率的基本概念

在化学反应过程中，反应物浓度不断降低，而生成物浓度不断提高。

化学反应速度由单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。

1、反应速率：

单位时间内在单位体积中反应物消耗或生成物产生的摩尔数。

2、公式表达：

式中ω的单位为mol/（m3·

s）；

V为体积，m3；

dn和dc分别是物质摩尔数和摩尔浓度的变化量，mol和mol/m3