一級消防工程師消防安全技術實務知識點:燃燒的特征參數

(1)燃燒溫度
    可燃物質燃燒時所放出的熱量,部分被火焰輻射散失,而大部分則消耗在加熱燃燒上,由于可燃物質所產生的熱量是在火焰燃燒區域內析出的,因而火焰溫度也就是燃燒溫度。
    一般來說燃燒溫度取決于可燃物質的燃燒速度和燃燒程度。在同樣條件下,可燃物質燃燒時,燃燒速度快的比燃燒速度慢的火焰溫度高。在同樣大小的火焰下,燃燒溫度越高,它向周圍輻射出的熱量就越多,因而使可燃物質發生燃燒的速度就越快。總之,可燃物質的焓值越大,燃燒時溫度就越高,燃燒蔓延的速度就越快。

(2)燃燒速度
    a、氣體的燃燒速度
    氣體燃燒無需像固體、液體那樣經過熔化、蒸發等過程,所以氣體燃燒速率很快。氣體的燃燒速率隨物質的成分不同而異。單質氣體如氫氣的燃燒只需受熱、氧化等過程;而化合物氣體如天然氣、乙炔等的燃燒則需要經過受熱、分解、氧化等過程。所以,單質氣體的燃燒速率要比化合物氣體的快。在氣體燃燒中,擴散燃燒速率取決于氣體擴散速率,而混合燃燒速率則只取決于本身的化學反應速率。因此,在通常情況下,混合燃燒速率高于擴散燃燒速率。
    氣體的燃燒性能常以火焰傳播速率來表征,火焰傳播速率有時也稱為燃燒速率。燃燒速率是指燃燒表面的火焰沿垂直于表面的方向向未燃燒部分傳播的速率。在多數火災或爆炸情況下,已燃和未燃氣體都在運動,燃燒速率和火焰傳播速率并不相同。這時的火焰傳播速率等于燃燒速率和整體運動速率的和。
    管道中氣體的燃燒速率與管徑有關。當管徑小于某個小的量值時,火焰在管中不傳播。若管徑大于這個小的量值,火焰傳播速率隨管徑的增加而增加,但當管徑增加到某個量值時,火焰傳播速率便不再增加,此時即為最大燃燒速率。

某些氣體在空氣中的火焰傳播速度

    b、液體的燃燒速度
    液體燃燒速率取決于液體的蒸發。其燃燒速率有下面兩種表示方法:
    質量速率
    質量速率指每平方米可燃液體表面,每小時燒掉的液體的質量,單位為kg·m—2·h—1。
    直線速率
    直線速率指每小時燒掉可燃液層的高度,單位為m·h—1。
    液體的燃燒過程是先蒸發而后燃燒。易燃液體在常溫下蒸氣壓就很高,因此有火星、灼熱物體等靠近時便能著火。之后,火焰會很快沿液體表面蔓延。另一類液體只有在火焰或灼熱物體長久作用下,使其表層受強熱大量蒸發才會燃燒。故在常溫下生產、使用這類液體沒有火災或爆炸危險。這類液體著火后,火焰在液體表面上蔓延得也很慢。
    為了維持液體燃燒,必須向液體傳人大量熱,使表層液體被加熱并蒸發。火焰向液體傳熱的方式是輻射。故火焰沿液面蔓延的速率決定于液體的初溫、熱容、蒸發潛熱以及火焰的輻射能力。下表列出了幾種常見易燃液體的燃燒速率。

    c、固體的燃燒速度
    固體燃燒速率,一般要小于可燃液體和可燃氣體。不同固體物質的燃燒速率有很大差異。萘及其衍生物、三硫化磷、松香等可燃固體,其燃燒過程是受熱熔化、蒸發氣化、分解氧化、起火燃燒,一般速率較慢。而另外一些可燃固體,如硝基化合物、含硝化纖維素的制品等,燃燒是分解式的,燃燒劇烈,速度很快。
    可燃固體的燃燒速率還取決于燃燒比表面積,即燃燒表面積與體積的比值越大,燃燒速率越大,反之,則燃燒速率越小。
(3)熱值
    所謂熱值,就是單位質量的可燃物質在完全燒盡時所放出的熱量。不同的物質燃燒時,放出的熱量是不同的,熱值大的可燃物質燃燒時放出的熱量多。
    可燃性固體和可燃性液體的熱值以“J/kg”表示,可燃氣體(標準狀態)的熱值以“J/m3”表示。
    可燃物質燃燒爆炸時所達到的最高溫度、最高壓力及爆炸力等均與物質的熱值有關。
    物質的熱值數據一般是用量熱儀在常壓下測得的。因為生成的水蒸氣全部冷凝成水和不冷凝時,燃燒熱效應的差值為水的蒸發潛熱,所以熱值有高熱值和低熱值之分。高熱值是指單位質量的燃料完全燃燒,生成的水蒸氣全部冷凝成水時所放出的熱量;而低熱值是指生成的水蒸氣不冷凝時所放出的熱量。

某些可燃氣體的熱值

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