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防火防爆技术:燃烧充分条件

时间:2023-10-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:若点火源的能量小于最小点火能,就不能引燃着火,故最小点火能是衡量可燃物危险性的一个重要参数。只有达到最小点火能,才能引起燃烧。由于可燃物种类繁多,状态有气、液、固三种,化学性质又有活泼与不活泼之分,又由于助燃物的氧化能力对可燃物的燃烧性能也起着至关重要的作用,所以,不同的可燃物发生燃烧所需要点火源的最小能量也不尽相同,如表1-2所示。

防火防爆技术:燃烧充分条件

1.一定的可燃物浓度

可燃物与适量的助燃物作用并达到一定的数量比例,才能够产生燃烧,此比例范围对可燃物来讲,就是其燃烧极限。燃烧极限是成分或压力的极限,超过这一极限,可燃物和助燃物的混合物就不能燃烧。对于气相燃烧的物质来说,燃烧极限就是指人们通常所说的爆炸浓度极限范围。

可燃蒸汽在空气中都有两个可燃极限。通常把混合气能保证顺利点燃并传播火焰的最低浓度称为该可燃物的燃烧下限(着火下限),能保证点燃并传播火焰的最高浓度称为该可燃物的燃烧上限(着火上限)。可燃蒸汽的浓度过高或过低,都不能被点燃及传播火焰,这就是混合气浓度过稀或过浓都不能实现顺利点火的原因。

2.一定的氧气(氧化剂)含量

实验证明,虽有空气(氧气)存在,但浓度不够,燃烧也不会发生。由于可燃物质性质不同,燃烧所需要的含氧量也不同;在等量情况下,使某些物质完全燃烧,所需要的含氧量也有差异。部分常见物质燃烧所需的最低含氧量,如表1-1所示。

表1-1 一部分常见物质燃烧所需要最低含氧量

3.一定的引火能量(点火能)

点火源必须具有足够的温度,才能点燃由一定的量结合的可燃物和助燃物。点火源将热量传递到可燃物与助燃物上,使其温度升高,反应加速,最后从缓慢氧化状态过渡到剧烈的燃烧反应状态,即可燃物被引燃了;从链式反应理论看,则是火源的能量可以激发游离基的产生,加速链式反应中的游离基增长速度,使可燃物引燃。引燃能就是指能够引起一定浓度可燃物质燃烧所需要的最小能量,也叫最小点火能(Minimum Ignition Energy)。若点火源的能量小于最小点火能,就不能引燃着火,故最小点火能是衡量可燃物危险性的一个重要参数。只有达到最小点火能,才能引起燃烧。

由于可燃物种类繁多,状态有气、液、固三种,化学性质又有活泼与不活泼之分,又由于助燃物的氧化能力对可燃物的燃烧性能也起着至关重要的作用,所以,不同的可燃物发生燃烧所需要点火源的最小能量(即最小点火能)也不尽相同,如表1-2所示。

表1-2 部分可燃物的最小点火能

例如,对于气体或液体蒸汽来说,甲醇在空气中用电火花点火时,能引起燃烧的最小点火能为0.215 mJ(毫焦耳),而二硫化碳蒸汽燃烧所需要的最小点火能仅为0.015 mJ。二者能被引起燃烧的点火源的最低能量不同,即0.10 mJ的火源能点燃二硫化碳,却无法使甲醇燃烧。对于固体来说,在氧气中的硬纸板在380℃的热源作用下仅3s即被点燃,而毛毡只需250℃的热源作用3s便被点燃。这就是说,某种点火源对于某种可燃物来说是能点燃的,对于另一种可燃物来说则可能起不到点燃作用,且每一种可燃物被点燃,都需要有一定强度的点火源,否则,燃烧便不能发生。

因此,在防火工作中,要针对生活和生产各种场所的点火源进行科学的管理,不能一概而论限制一切点火源的存在;在实际过程中要根据可燃物性质的不同,对点火源进行科学的分析,要根据火场周围可燃物性质的不同,及时做出火势是否会蔓延的清醒判断,这些工作都离不开对点火源进行定性定量的研究。

常见的点火源有火柴焰、烟头、电火花等,每种火源都具有各自的温度,如表1-3所示。从表可见,多数火源的温度都超过500℃,超过一般可燃物所需要的点燃能量。所以,有火灾爆炸危险的场所内常会有以下安全要求:严禁烟火,禁止使用易产生火花的金属工具,不准机动车辆随便驶入,采用防爆电器,严格动火检修制度等。这些要求都是符合科学而且非常必要的。

表1-3 常见点火源的温度

4.相互作用

燃烧不仅要必须具备三要素“质”和“量”方面的条件,而且还必须使以上条件相互结合,相互作用,燃烧才会发生和持续,否则燃烧也不能发生。

对于无焰燃烧,由于无链锁反应,可用经典三角形(见图1-1)表示燃烧三要素之间的关系,燃烧三角形的每一个边代表一个燃烧要素,只要它们同时存在并相互结合,便会发生燃烧。对于有焰燃烧,由于燃烧过程中存在未受抑制的游离自由基作中间体,所以燃烧三角形增加了一个空间坐标,形成燃烧四面体,如图1-2所示。

图1-1 燃烧三角形

图1-2 燃烧四面体

【能力提升训练】

根据所学知识,请你查阅文献,通过网络、图书等途径完成下列任务:

(1)查找目前我国常用的灭火器种类有哪些?

(2)扑救原理是什么?

【归纳总结提高】

一、选择题

1.下列说法正确的是()。

A.有发光、放热现象的变化一定是燃烧

B.剧烈的燃烧都会引起爆炸

C.爆炸一定属于化学变化

D.燃烧一定伴随着发光、放热现象(www.xing528.com)

2.扇一扇,燃着的蜡烛立即熄灭,其原因是()。

A.供给的氧气减少

B.供给的氧气增加

C.使蜡烛着火点降低

D.温度低于蜡烛的着火点

3.手帕浸泡在盛有质量分数为70%的酒精溶液中,浸透后取出,将手帕展开,用镊子夹住两角,用火点燃。当手帕上的火焰熄灭后,手帕完好无损。对于这一现象,下列解释正确的是()。

A.这是魔术,你看到的是一种假象

B.火焰的温度低于棉布的着火点

C.手帕上的水汽化吸热,使手帕的温度低于棉布的着火点

D.酒精燃烧后使棉布的着火点升高

4.氦气在氟气中点燃产生苍白色火焰,放出大里热,下列说法中,不正确的是()。

A.此反应属于燃烧

B.此反应不属于燃,因为没有氧气参加

C.此反应中元素的化合价发生了变化

D.此反应属于化合反应

5.古语道“人要实,火要虚”,其中“火要虚”的意思是:燃烧木柴时通常架空些,才能燃烧得更旺。火要虚的实质是()。

A.散热的速度加快

B.增大木柴与空气的接触面积

C.木柴的着火点降低

D.提高空气中氧气的含量

二、简答题

1.简述燃烧的充要条件。

2.简述燃烧的本质。

3.常见的点火源有哪些?

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