1、第三章著火理論第一節(jié)第二節(jié)第三節(jié)第四節(jié)著火的基本概念熱自燃理論鏈鎖自燃理論強迫點燃理論第一節(jié)著火的基本概念一、著火過程二、著火方式與機理三、著火條件的數(shù)學描述一、著火過程燃料和氧化劑混合后，由無化學反應、緩慢的化學反應向穩(wěn)定的強烈放熱狀態(tài)的過渡過程，最終在某個瞬間、空間中某個部分出現(xiàn)火焰的現(xiàn)象稱為著火。著火過程是化學反應速率出現(xiàn)躍變的臨界過程，即化學反應從低速狀態(tài)在短時間內(nèi)加速到極高速的狀態(tài)。二、著火方式與機理1.著火分類2.熱著火與鏈式著火的區(qū)別3.熱著火與鏈式著火的共同點1.著火分類(1)熱著火可燃混合物由于本身氧化反應放熱大于散熱，或由于外部熱源加熱，溫度不斷升高導致化學反應不斷自動加速

2、，積累更多能量最終導致著火的現(xiàn)象稱為熱著火。(2)鏈式著火由于某種原因，可燃混合物中存在活化中心，活化中心產(chǎn)生速率大于銷毀速率時，在分支鏈式反應的作用下，導致化學反應不斷加速，最終實現(xiàn)著火的現(xiàn)象稱為鏈式著火。2.熱著火與鏈式著火的區(qū)別(1)熱著火和鏈式著火的微觀機理不同熱著火過程中，傳遞能量(也就是微觀動能)并使得化學反應繼續(xù)進行的載體是系統(tǒng)中所有的反應物分子，而鏈式著火有效的反應能量只在活化中心之間傳遞。(2)熱著火通常比鏈式著火過程強烈得多這是因為熱著火的過程中，系統(tǒng)中的溫度整體上升，這就意味著所有分子的平均動能是整體同步提高的，將使得系統(tǒng)中整體的分子動能增加，超過活化能的活化分子數(shù)按指數(shù)

3、規(guī)律增加，導致整個系統(tǒng)的化學反應速率會急劇上升。2.熱著火與鏈式著火的區(qū)別(3)熱著火和鏈式著火的外部條件也有所不同熱著火通常需要良好的保溫條件，使得系統(tǒng)中化學反應產(chǎn)生的熱量能夠逐漸積聚，最終引起整個系統(tǒng)溫度的升高，從而反過來使得化學反應加速。三、著火條件的數(shù)學描述1)能夠使得系統(tǒng)的化學反應速率自動地、持續(xù)地加速，直至達到一個較高的化學反應速率。2)實際的化學反應速率不會趨于無窮大，而最終會到達某個有限的數(shù)值，但是，在這個有限的化學反應速率的數(shù)值下，系統(tǒng)在空間中存在劇烈發(fā)光發(fā)熱(也就是燃燒)的現(xiàn)象。第二節(jié)熱自燃理論一、熱自燃條件二、熱自燃溫度三、熱自燃界限四、熱自燃孕育期一、熱自燃條件1)只有

4、熱反應，不存在鏈式反應，化學反應速率遵守阿累尼烏斯定律。2)容器的體積V和表面積A為定值。3)容器內(nèi)的參數(shù)，例如成分、溫度、濃度(或壓力)以及反應速率等處處相同。4)在反應開始時，系統(tǒng)的溫度和容器的壁溫與環(huán)境溫度T0相同。5)在反應過程中，系統(tǒng)的溫度、容器壁溫與可燃物質(zhì)溫度相同，均為T。一、熱自燃條件6)容器與環(huán)境之間僅存在對流換熱，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為定值。7)可燃物質(zhì)的反應熱Q為定值。8)在整個著火過程中，可燃物質(zhì)濃度變化很小，視為不變。當環(huán)境溫度由T01逐漸(3)放熱曲線與散熱直線有一個交點升高時，散熱直線向右移動。圖3-4對熱自燃的影響當環(huán)境溫度由T01逐漸(3)放熱曲線與散熱直線有一個交點

5、升高時，散熱直線向右移動。圖3-5壓力對熱自燃的影響解此方程可得圖3-7散熱條件對自燃溫度的影響解此方程可得表3-1某些氣體和液體燃料與空氣混合物在大氣壓力和通常條件下的著火溫度表3-2一些固體燃料的著火溫度三、熱自燃界限圖3-8熱自燃界限三、熱自燃界限圖3-9臨界壓力與溫度關(guān)系三、熱自燃界限圖3-10 Cl分解的自燃界限三、熱自燃界限圖3-11 C+化合的自燃界限三、熱自燃界限圖3-12 自燃溫度與混合氣成分的關(guān)系三、熱自燃界限圖3-13 臨界壓力與混合氣成分的關(guān)系四、熱自燃孕育期(1)當環(huán)境溫度T0=T01時從圖3-3可以看出，反應開始后，由于QL0，即由式(3-7)知dT/dt0，所以溫

6、度T隨時間t將不斷上升。(2)當環(huán)境溫度T0=T02時從圖3-3可以看出，在到達溫度TC以前，可燃物質(zhì)的溫度變化情況與圖3-14中曲線類似，即溫度曲線單調(diào)上升，曲線向下凹。(3)當環(huán)境溫度升高到T0=T03時 則溫度變化過程如圖3-14曲線所示。四、熱自燃孕育期圖3-14 著火過程中的溫度變化則溫度變化過程如圖3-14曲(3)當環(huán)境溫度升高到T0=T03時線所示。圖3-15 氣流中自燃的著火孕育期和溫度的關(guān)系預混合氣：空氣燃料(Calor gas)則溫度變化過程如圖3-14曲(3)當環(huán)境溫度升高到T0=T03時線所示。圖3-16 著火孕育期與壓力的關(guān)系a)煤油 b)Calor gas c)乙炔

7、 d)甲烷則溫度變化過程如圖3-14曲(3)當環(huán)境溫度升高到T0=T03時線所示。表3-3某些燃料與空氣反應的活化能第三節(jié)鏈鎖自燃理論一、鏈鎖自燃與熱自燃二、鏈鎖自燃條件三、鏈鎖自燃孕育期一、鏈鎖自燃與熱自燃圖3-17 CO著火界限一、鏈鎖自燃與熱自燃圖3-18 和反應的著火界限一、鏈鎖自燃與熱自燃圖3-19 C和O的著火界限一、鏈鎖自燃與熱自燃圖3-20 和空氣的著火界限二、鏈鎖自燃條件圖3-21 分支鏈式反應過程二、鏈鎖自燃條件圖3-22 鏈鎖著火條件示意圖三、鏈鎖自燃孕育期鏈鎖自燃孕育期定義為從反應開始到反應速率明顯加快的瞬間所需要的時間i，此時的反應速率第四節(jié)強迫點燃理論一、強迫點燃與熱自燃二、強迫點燃方法三、熾熱物體點燃理論一、強迫點燃與熱自燃所謂強迫點燃即強迫著火，點燃和熱自燃在本質(zhì)上沒有多大的差別，但在著火方式上則存在較大的差別。熱自燃時，整個可燃物質(zhì)的溫度較高，反應和著火在可燃物質(zhì)的整個空間內(nèi)進行。而點燃時，可燃物質(zhì)的溫度較低，只有很少一部分可燃物質(zhì)受到高溫點火源的加熱而反應，而在可燃物質(zhì)的大部分空間內(nèi)，其化學反應速率等于零。二、強迫點燃方法(1)熾熱物體點燃可用金屬板、柱、絲或球作為電阻，通以電流(或用其他方法)使其熾熱成為熾熱物體。(2)電火花點燃利用兩電極空