《消防燃烧学》习题456yayaWord文档格式.docx

1、并简述爆炸极限的测定原理。测定原理P182图4-20及文字9. 爆炸极限主要受哪些因素影响?如果各种可燃气体的活化能变化不大，爆炸下限与燃烧热有什么关系?四个因素的影响。如果各种可燃气体的活化能变化不大，爆炸下限与燃烧热的乘积是一个常数。10. 试证明莱一夏特尔公式书185页11. 利用1mol可燃气燃烧反应所需氧原子mol数计算乙烷的爆炸上限和下限.PS：第一种计算方法12. 已知乙烷爆炸下限为3%，摩尔燃烧热为1426.6kJ，丙烷的摩尔燃烧热为2041.9KJ，求丙烷的爆炸下限.丙烷爆炸下限2.1% 第三种计算方法13. 用燃烧反应所需的氧原子mol数和化学计量浓度两种方法计算丁烷在空气

2、中的爆炸极限，并比较计算结果。（1） 利用燃烧反应所需的氧原子mol数计算：（2）利用化学计量浓度计算：第一种方法涉及的N是1mol可燃气完全燃烧所需要的氧原子数（特别的：可燃气分子式本身含有的氧原子也是N的来源）；第二种方法涉及的N是1mol可燃气完全燃烧对应需要的氧气的mol数。想一想上课对Xo的推导，加深理解。但是我们发现，两种方法在计算爆炸下限时有一定的误差。14. 已知某天然气组成为甲烷-80%，X下5%；乙烷-15%，X下3%；丙烷-4%，X下2.1%；丁烷-1%，X下1.5。试求该天然气的爆炸下限为多少?莱-夏特尔公式该天然气爆炸下限=4.24%15. 在某一环境的空气中，甲烷、

3、乙烷、丙烷、丁烷的含量分别为0.8%、1.2%、1.0%、0.5%，试判断该空气是否具有爆炸危险性。利用莱-夏特尔公式，所以该可燃混气具有爆炸危险性。本题主要考查，是否掌握了莱-夏特尔公式中的P值的含义！P是某一种混合气体占总可燃气体积的百分含量。可燃气分别是甲乙丙丁烷，所以总可燃气体积应该甲乙丙丁烷体积的加和！甲乙丙丁烷对应爆炸极限可在P420页爆炸极限表中查到。16. 乙烷氧气氮气体系的爆炸极限范围如图所示。（1）在图中画出代表乙烷在常规空气中的所有的点。（2）根据计算的结果,在图中画出代表乙烷的浓度为化学计量浓度的所有的点。（1） 乙烷在常规空气中的所有点为空气组分线的点。为连接三角形顶

4、点和对边氧气浓度21%的连线。（2） 氧气和乙烷发生化学反应所以代表化学剂量浓度的所有点的线为217. 某种煤气的组成为:一氧化碳10%、氢气45%、甲烷30%、氮气12%、二氧化碳2%、氧气1%，试求该种煤气在空气中的爆炸极限.（提示:二氧化碳/氢气0.04肘时，爆炸极限为3-72%;氮气/一氧化碳0.83时，爆炸极限为26-73%）（1）1%的O2与3.76%的N2组成空气，并去掉这部分空气。这样N2与CO的比值才是0.83，才可以使用其对应的爆炸极限！（2）根据题意分组。（3）因为去掉了O2和一部分的N2，所以可燃气总体积发生改变，莱-夏特尔中分母的各种气体对应的P值发生改变，要重新计算

5、。（4）代入莱-夏特尔公式进行计算x上=4.27%，x下=32.84%（1）本题特点是氧气含量不为零！所以先要把氧气与氮气配成空气，然后去掉这部分空气，进行计算。（2）因为去掉了氧气和部分氮气，可燃气体总体积发生了变化，所以莱-夏特尔公式中对应的P值要重新计算。（3）因为部分氮气与氧气配成空气，所以氮气与一氧化氮的比值才为0.83，才能用题中提供爆炸极限数据。想想书中187页的图，惰性气体/可燃气体比值不同，爆炸极限不同！不能瞎用！18. 可燃气体的爆炸极限的实用意义体现在哪几个方面?甲、乙类可燃气的爆炸下限分别是多少?发生分解爆炸的条件是什么?实用意义：1. 评定气体和液体蒸气的火灾危险性2

6、. 评定气体生产、贮存火险类别，选择电器防爆类型3. 确定建筑耐火等级、防火分区4.确定安全生产措施19. 简述爆轰的发生过程，并说明其本质是什么?发生过程：四个步骤。爆轰的本质是一种激波。20. 形成爆轰要具备哪些条件?爆轰对设备的破坏有些什么特点?四个条件四个破坏特点：21. 有哪些预防和控制可燃气体爆炸的基本原则?P209，四个基本原则，要相应展开答22. 试解释CH4-N2-02三角爆炸界限图中的空气组分线、临界氧气浓度线、氧气浓度临界值及其特点.文字说明空气组分线、临界氧气浓度线这两条线都是怎么画出来的。并说明特点23. 已知氢气用氮气进行保护时临界氧含量为5%，在某设备中已有10升

7、空气，问向设备中应添加多少含氧量为1%的氮气进行保护?40升24. 主要有哪些阻火隔爆和防爆泄压装置?什么叫做消焰径?在使用金属网阻火器和安全水封时应注意哪些问题?安全水封装置使用时注意事项2个：书P213金属网阻火器使用时注意事项2个25. 用氮气保护乙烷，氧含量临界值为11，设备内原有空气100m3，试求下列两种情况氮气用量:（1）氮气中不含含氧气;（2）氮气中含有6%的氧气。（1）90.9m3（2）200m326. 何谓层流?何谓湍流?判断流体流动状态的准则是什么?定义略。判断流体流动状态的准则是雷诺数。27. 何谓湍流燃烧?湍流燃烧有什么特点？28. 湍流燃烧的本质是什么？其速度为什么

8、比层流燃烧的速度快?气流速度是如何影响火焰高度的？为什么？本质我觉得还是定义吧！其速度比层流燃烧的速度快原因有三：如何影响略。原因：从可燃气与氧气接触面积角度答29. 管道横截面积、管内气体流速、环境氧含量和气体燃烧的空气需要量对火焰高度有什么影响，为什么?30. 为什么1mol可燃气完全燃烧所需氧气摩尔数越大，扩散火焰高度越高？31. 为什么环境中氧浓度越低，扩散火焰高度越高？32. 如图1所示的层流火焰中，沿1、2、3点处的半径氧气的浓度分别可由哪条曲线（A、B、C、D）来表示？在图2所示的层流火焰中，横向物质浓度的变化（包括燃料、氧气、燃烧产物和氮气）分别可由那些曲线来表示？1-C；2-

9、B；3-A；横向物质浓度变化：燃料B，氧气E，燃烧产物D，氮气C。第五章 可燃液体的燃烧习题1.何谓液体的蒸发热和沸点?从CH4到C10H22，蒸发热和沸点为什么会上升?而在HF、HBr 和HI中，HF 分子量最小、其蒸发热和沸点却最高?定义略P2252.何谓液体的饱和蒸汽压和不饱和蒸汽压?已知二硫化碳在9饱和蒸汽压为190mmHg，试求桶中二硫化碳的蒸汽浓度？根据理想气体状态方程n/V=P/RT=10.8mol/m3，代入数值即为所得。3.已知乙醚的蒸发热为25.9kJ/mol，在293K时的蒸汽压为0.582 atm，试求其在308K时的蒸汽压是多少Pa?液面上方的蒸汽浓度是多少。根据克-

10、克方程和一致条件求出C=11.0288，注意克-克方程公式中的R=1.987再次根据克-克方程求308K时乙醚对应的蒸汽压P=0.583atm。根据理想气体状态方程，n/V=P/RT=23.07（mol/m3） 4.可燃液体主要有哪些危险特性?分别举例说明之。并说明这些特性各由什么参数来评定?闪燃特性，自燃特性，存在爆炸温度极限等。5.何谓闪燃?可燃液体为什么会发生闪燃现象?研究闪燃在消防工作有什么重要意义?消防工作意义：课件里有。7.已知乙醇的爆炸浓度下限为3.3%，大气压力为760mmHg， 试用三种不同的方法估算乙醇的闪点。利用（三）道尔顿计算，N=7，Tf=11.07oC利用（五）可燃

11、液体爆炸下限，Tf=10.76 oC利用（六）克-克方程计算Tf=11.56 oC8.已知甲苯的闪点为5.5 ，大气压为760mmHg， 试用布里诺夫公式求丙烷的闪点。数据不全，丙烷-10 oC的饱和蒸汽压为1795.85Pa，0 oC饱和蒸汽压为3575.7Pa。利用布利诺夫公式求得丙烷闪点为-7.6 oC。9.在相同条件下将下列各组物质按自燃点从大到小排序，并说明理由。（1） 甲烷、丙烷、丁烷、乙烷；（2） 异丁烷、正丁烷；（3） 丙烷、丙烯；（4） 乙醛、乙烷、乙醇自燃点考查分子内部，原子之间的化学键力10 .在相同的条件下将下列各组物质按闪点从大到小排序。并说明理由（1） 丙醇、甲醇、

12、丁醇、乙醇 （2） 甲酸丙酯、甲酸异丙酯闪点考查分子与分子之间的力，例如范德华力等11、何谓液体的爆炸温度极限?分析说明可燃液体存在爆炸温度极限的原因。当液面上方空间的饱和蒸汽与空气的混合气体中，可燃液体蒸汽浓度达到爆炸浓度极限时，混合气体遇火源就会发生爆炸。根据蒸气压的理论，对待定的可燃液体，饱和蒸汽压与温度成一一对应关系，所以可燃液体存在爆炸温度极限。12.已知甲苯的闪点为5.5，试求甲苯的爆炸温度下限。闪点对应的蒸汽浓度为爆炸下限，爆炸下限与爆炸温度一一对应，所以闪点近似等于爆炸温度下限。13. 用两种不同的方法估算乙醚在大气中的爆炸温度极限范围（乙醚的爆炸浓度极限范围为 1.72.7%

13、）。做法同例题5-6。数据不对，算不了。14.有机液体的自燃点遵循什么规律?它和闪点的变化规律有什么不同？为什么?15.低初温或高闪点可燃液体的表面火焰传播主要分哪几个阶段？液面上火焰传播的原因是什么？液面火焰传播主要受那些因素的影响?可分为充分发展火焰、过渡火焰、预混火焰、脉冲火焰。由于主体火焰前端的表面液体被逐渐加热，蒸气浓度逐渐加强，所以可以观察到火焰脉冲现象。液体温度增加，脉冲宽度减小。当液体温度进一步增加时，脉冲现象消失。紧接着脉冲现象之后，经过一段过渡，火焰便是蒸气边蒸发边与空气在火焰中混合燃烧的充分发展的火焰。影响因素有：液体性质、液体温度、液层厚度。16.油品的燃烧速度是怎样随

14、着容器直径的变化而变化的?结合火焰向液面传播的机理说明出现这种变化的原因。17.在扑救油罐火灾时，为什么要对着火油罐进行水冷却?降低热量向主体油罐深层油体的传播，防止主体油罐发生沸溢和喷溅；降低主体油罐对周围油罐的热辐射作用，从而防止周围油罐沸溢喷溅甚至爆炸的可能。18.油罐火灾的燃烧主要有哪几种形式?它们分别有什么特点?层流燃烧和湍流燃烧。特点略。19.以敞开式燃烧为例，说明油罐火灾的火焰特点?并说明实际中低液位油罐火灾各阶段的主要特征。（1）油灌火灾的初期：油表面被加热层厚度h2很薄；油的蒸发速度增加；油的被加热层向深部扩展；中间层厚度h1较薄且接近“透明体”；中间层的“热屏蔽”作用很小，

15、火势发展迅速。（2）油灌火灾的中期：经过很长时间后即过渡到中期，此时燃烧速率比初期大，但已趋于稳定；油面蒸发速度增大，蒸气流速大，中间层内负压亦大，大量空气被吸入罐中形成激烈的犬牙交错的上下气流云团，常会产生火焰脉动及蘑菇状烟柱；油面被加热层以接近恒定速度向深部缓慢扩展；中间层厚度增加，烟及燃烧产物进入中间层越来越多，使中间层成为灰色气体层，并对油面有明显的热屏蔽作用。是油罐火灾中燃烧的相对稳定期。（3）油罐火灾晚期：中间层的厚度及“灰度”均相当大；对油面的热屏蔽作用很强；油面所接受的辐射热不仅不能使油面内被加热层厚度进一步增大，而且也不足以维持一定的油蒸发速率，燃烧速度明显下降；火焰温度及高

16、度均下降；辐射热反馈亦减小，是油罐火灾的衰落期。20.煤油罐的直径为15m，燃烧速度为75kg/m2h，煤油的燃烧热为43000kJ/kg，火焰向外的热辐射分量取0.3，火焰高度取1.2倍的油罐直径，求在离火焰轴线20m且表面与PT视线成45度角的受热体的热辐射强度。热辐射强度为5.56kW/m221.何谓热波、沸溢和喷溅？简要说明沸溢和喷溅的形成过程，并说明有何异点?略：22.能形成热波的重质油品在火灾燃烧时是否一定能形成沸溢或喷溅?不一定形成沸溢还需要原油中含有乳化水或自由水，形成喷溅需要原油含有水垫层，而且热波要和水垫层相接触，原油要具有一定的粘性。23.油罐火灾发生沸溢和喷溅分别有什么

17、征兆?24.已知黄岛油库5号非金属罐存原油16000吨，油温39，着火后抽出4100吨，罐内有69根立柱，每根立柱横截面积为0.25m2，罐长72m，宽48m，原油比重0.89，含水量为0.5%，燃烧线速度Vo0.l025m/h，热波速度Vt=0.785m/h，试求该油罐着火后喷溅发生时间?H=3.89m，h=0.02m，t=4.36h25.某生产过程的操作温度为200，由于设备破裂，泄漏乙醇60T，求乙醇的闪蒸量（乙醇的定压比热为0.6kcal/kg，蒸发热为9.2kcal/mol， 沸点为78）不会。26.大量的苯泄漏后，约有8T蒸发形成蒸汽云，假定蒸汽云的爆炸温度为1600，估算其爆炸范

18、围。还是不会。27.15T环己烷蒸发形成蒸发云，其爆炸使距离中心470m处的建筑物窗玻璃部分损坏，估计这一爆炸的TNT当量和爆炸效率系数。依然不会28.15T环己烷蒸发形成蒸汽云，且在硬地面上爆炸。利用表636求离爆炸中心250m处的冲击波超压值。仍旧不会29.何谓液滴燃烧的直径平方线性规律?已知煤油、柴油的液滴直径为1mm，利用该定律求直径减小到0.5mm时各需要多少燃烧时间?（煤油、柴油液滴的燃烧常数Kv分别为9.6810-7、7.910-7m2/s）。t煤=0.77s；t柴=0.95s30.如何用爆炸温度极限判断可燃液体的蒸汽在室温条件下爆炸的危险性?P23931.可燃液体的爆炸温度极限

19、与可燃气体的爆炸极限的概念是否相同?不相同。32.为什么电冰箱存放可燃液体不安全?如果电冰箱冷藏室内存放的可燃液体，其爆炸温度下限低于冷藏室最高温度时，可燃液体容器不密闭，蒸气跑出来与空气混合，遇火源就可能发生电冰箱爆炸。如果可燃液体的爆炸温度下限大于100C,即使容器不密闭，蒸气跑出来后仍因达不到爆炸下限而不会爆炸。所以凡爆炸温度下限小于100C不要存放在非防爆型电冰箱内，一定要存放时也必须使容器密闭，以免发生电冰箱爆炸事故。第六章 可燃固体的燃烧习题1.分别举例说明可燃固体的燃烧有哪几种形式?其中哪种燃烧形式是火灾中最常见的?表面燃烧、异相燃烧和分解燃烧分别是如何定义的？5种形式。分解燃烧

20、在火灾中最常见。2.评定可燃固体物质火灾危险性的理化参数主要有哪些?热分解固体物质的闪点、燃点和自燃点为什么与受热时间有关?有闪点、燃点、自燃点。热分解型固体物质，由于热分解过程是一个不可逆过程，热解析出的可燃气体与固相之间不存在动态平衡关系，在相同温度下，热解时间越长，析出的可燃气越多。因此固体受热时间越长，其闪点、燃点和自燃点均会有所下降。3.试根据可燃固体表面的热量平衡情况分析可燃固体的引燃条件。不用掌握4.一厚度为1.2mm的幕布的密度、热容、导热系数及其与空气的对流换热系数分别为0.29g/cm3、1.1kJ/kg.K、0.15J/m.k、15W/m2.K。幕布的初温为20、燃点为2

21、70。求下列两种情况下幕布的引燃时间:（1）幕布垂直悬挂在310 的热空气中；（2）幕布一面受热通量为22KJ/m2.s的辐射加热，另一面绝热（幕布的吸收率取0.85）。（1）t=25.27s；（2）t=5.71s5.可燃固体的热惯性是如何影响其引燃的?下列几种固体表面火焰传播的情形中， 哪种情形火焰传播的速度最快?哪种最慢?（1） 水平传播；（2） 竖直向上传播；（3） 竖直向下传播。热惯性大的热量不易在物体表面积累，不易引燃；热惯性小的热量不易被导走，容易引燃。竖直向上的固体表面火焰传播最快，竖直向下的最慢，因为固体表面位置不同，火焰和热产物对未燃固体部分的预先加热作用的程度不同。6.一横

22、截面积为0.8m2 的有机玻璃棒被引燃后产生稳定燃烧。求：（1）理想燃烧速度和实际燃烧速度；297（2）维持稳定燃烧时，固相反应区所需要的热量（导热系数为1.9104kW/m.k，假定燃烧时破璃棒表面温度380，环境温度20）；（3）燃烧释热速率。不用掌握。7.高聚物的燃烧主要包括哪几个阶段?它有哪些普遍性特点?其中含氧、含氮和含卤素高聚物的燃烧有什么主要特点?各举一例说明。书上，课件上都很清楚。8.什么叫做氧指数?高聚物的氧指数与其燃烧特性有什么关系？关系书P308，其实严密些应该答P308-309的推导及公式那一堆。9.木材的燃烧主要包括哪几个阶段?为什么其中的有焰燃烧是木材火灾发展过程中

23、有决定意义的阶段?木材燃烧包括两个阶段。木材表面生成的炭虽然处于灼热状态，但基本上不燃烧，这是由于热分解产物及其燃烧阻碍了氧向木炭表面扩散；在有焰燃烧阶阶段燃烧时间虽然短、但火势扩展快，所以有焰燃烧是木材火灾发展过程中有决定意义的阶段。10.简述影响木材燃烧速度的因素。木材燃烧受到纹理方向、密度、含水量、比表面积四个因素的影响 木垛燃烧受到通风状况、孔隙率、燃烧速度三个因素的影响。我只是简单的这么一写，这些因素如何影响的大家也要会。11.有一稻草垛堆场，其中每平方米地板堆放着400kg稻草，试估算该堆场着火后的燃烧时间 （巳知稻草的燃烧热为17450kJ/kg）T=3.335（h）12.煤的燃

24、烧与木材的燃烧有什么相似之处和不同点?相似之处：均存在两个阶段。一是有焰燃烧阶段：二是无焰燃烧阶段，且有焰燃烧均为分解式燃烧。不同之处：（1）木材燃烧存在比较明显的两个阶段，煤的两个阶段几乎同时进行，不像木材那样有严格的区分。（2）木材的燃烧行为主要受自身因素如纹理方向、密度、含水量、表面积及木垛的通风情况影响；煤的燃烧行为主要取决煤炭化程度、颗粒度、岩石化学组成及风化情况等因素的影响。（3）水分含量对木材与煤的燃烧可能出现相反的结果。13.何谓内孔效应和覆盖效应?为什么木炭的燃烧比焦炭的燃烧容易和快得多?14.何谓阴燃？它与有焰燃烧和无焰燃烧有什么区别？它与自燃有什么区别？与有焰燃烧的区别是

25、有无火焰，与无焰燃烧的区别是有无可燃气的产生。阴燃是一种火焰传播方式，自燃是一种着火方式。15.可燃固体发生阴燃的内外部条件分别是什么？阴燃燃烧可分为哪几个区域？各个区域分别有什么特点?四个区域，原始纤维素区、热解区、炭化区、残余灰/炭区，略。16.可燃固体的阴燃在哪几种情况下可能向有焰燃烧转变?（1）阴燃从材料堆垛内部传播到外部时转变为有焰燃烧（2）加热温度提高，阴燃转变为有焰燃烧，（3）密闭空间内材料的阴燃转变为有焰燃烧17.在扑救棉、麻、草等堆垛的火灾时，用水扑灭表面上燃烧的火焰后，为什么还必须将堆垛拆散开来，进一步扑灭内部火焰?在火场上对于室内正在阴燃的房间，为什么不应突然打开门窗灭火

26、?因为外部火焰扑灭后，内部温度可能还很高，积热不散，有可能从内部的阴燃转为外部的有焰燃烧。在火场上对于室内正在阴燃的房间，突然打开门窗，会使本供氧不足的室内阴燃转为氧气充足的大面积轰燃。18.金属的燃烧有些什么特点？在扑救金属火灾时如何选择灭火剂?灭火中应注意问题：一般灭火剂会失去作用，7150、原位膨胀石墨灭火剂是较为理想的灭火剂。干砂、干粉、石粉、干的食盐也能起到好的灭火作用。氩、氦对镁、钛、锂、锆、铪等金属火灾有较好的闷熄作用。镁锂火灾不能用干砂扑救，锂火灾不能用碳酸钠或食盐扑救，金属铯不能用石墨扑救，任何金属粉末不得飞扬在空中，以免发生粉尘爆炸。19.粉尘爆炸的条件是什么?满足这些条件

27、的粉尘为什么会发生爆炸?20.受热能释放可燃气体的粉尘（如木粉）爆炸的过程大致是怎样的?而受热不能释放可燃气体的粉尘（如金属粉）爆炸的过程又是怎样的?释放可燃气体的爆炸过程略。木炭、焦炭和一些金属粉尘，在爆炸过程中不释放可燃气，它们接受火源的热能后直接与空气中的氧气发生剧烈的氧化反应并着火，产生的反应热使火焰传播。在火焰传播过程中，炙热的粉尘或其氧化物加热周围的粉尘和空气，使高温空气迅速膨胀，从而导致粉尘爆炸。21.粉尘爆炸有些什么特点?为什么粉尘能发生二次爆炸并且二次爆炸的破坏性往往更严重?特点2+3。粉尘初始爆炸产生的气浪会使沉积粉尘扬起，在新的空间内形成爆炸浓度而产生二次爆炸。另外，在粉

28、尘初始爆炸地点，空气和燃烧产物受热膨胀，密度变稀，经过极短时间后形成负压区，新鲜空气向爆炸点逆流，促使空气中的二次冲击，若该爆炸地点仍存在粉尘和火源，也有可能发生二次爆炸。爆炸是产生的不完全燃烧产物也是发生二次爆炸的重要原因。二次爆炸往往比初次爆炸压力更大，破坏更严重。22.粉尘爆炸的重要特征参数有哪些?它们分别是如何说明可燃粉尘发生火灾爆炸危险性的大小的?三个特性参数。23.有哪些影响粉尘爆炸的因素?其中粉尘的粒度、可燃气体的混入量及爆炸容器的容积分别是如何影响粉尘爆炸的?七个影响因素。还是需要掌握的。24.为什么越细的粉尘、动力稳定性越好越容易发生爆炸?粒度越小的粉尘，比表面积越大，在空气中的分散度越大且悬浮的时间越长