火灾的发生(3).ppt

火灾的发生和蔓延,主讲宋卫国 时间2002年,备课笔记下载,ftp/202.38.89.95/fire/ Username guest Password guest,5、阴燃,阴燃在气固相界面处发生的，没有气相火焰的燃烧现象，如点燃的香烟等 特点燃烧速度低、温度低、危险性大 阴燃向明火的转化 可燃物种类、状态、尺寸 燃烧条件,阴燃机理,与化学反应、换热过程、气体流动、物质扩散、相变等因素相关,可燃性固体,热 能,热分解等,可燃性气体,有焰燃烧,固体残留物,阴燃燃烧等,氧化剂,发生阴燃的条件,固体介质疏松多孔，固体颗粒直径在103米量级以下 固体内部存在空气，从而发生氧化放热反应维持阴燃状态 固体氧化反应所产生的CO2等不可燃气体大大稀释了热解所产生的可燃气体，使有焰燃烧难以形成,发生阴燃的条件,阴燃的发生不是定义为“阴燃燃料发生了放热燃烧反应”，而是要有“足够厚的燃料层发生燃烧以维持和传播阴燃”。开始只有少部分的燃料燃烧往往导致熄灭,阴燃燃烧的一些特点,在热流强度较小时可以发生 氧化反应速度小，相应的最高温度和传播速度低 阴燃传播速度在103102cm/sec 温度在400850 oC,阴燃燃烧的一些特点续,反应区的厚度同有焰燃烧相比较大 输运过程控制的化学反应，氧化反应仅发生在固体的表面 可以在比较低的氧气浓度环境中传播 每单位质量的物质在阴燃状态下产生的烟量、有毒气体及可燃性气体的量比较多,阴燃燃烧的一些特点续,短时间内的大流速气流很难将阴燃吹灭 散热条件差、热量比较容易积累，对阴燃的发生和传播有利 阴燃在一定条件下可以转化为明火,阴燃燃烧的一些特点续,内部主要以传导方式进行传热，导热系数要考虑材料和空隙的双重作用；对流和辐射主要在外部表面进行 热解反应和燃烧反应都需要温度达到一定的值后发生，另外热解要先于燃烧发生，因此热量波要先于热解波，热解波要先于燃烧波 存在微弱的气气同相反应，它能使温度值升高一些；但固气的异相反应占主导地位,阴燃的影响因素,可燃物种类 质地松软、细微、杂质少、透气性好的材料易阴燃 可燃物尺寸 尺寸大危险性大 氧气浓度 阴燃速度随氧气浓度的增加而增加 反应区形状及状态 圆柱形与圆锥形,风对阴燃的影响,在水平正向阴燃（阴燃传播方向与外加风速方向相同）中，阴燃速度、温度都会随外加风速的增加而增大，有可能向有焰火发生转化 在水平反向阴燃（阴燃传播方向与外加风速方向相反）中，阴燃总是以大致不变的速度向前传播。另外不管外加风速如何变化，都不会出现有焰火 在垂直阴燃中，浮力的作用不能忽略。在向上反向阴燃中，当向下的风速刚好与向上的浮力作用平衡时，会导致阴燃的滞止熄灭,阴燃向有焰火的转化,阴燃向有焰火转化就是使得固气异相反应占主导的燃烧方式变成气气同相反应的燃烧方式占据主导或两种燃烧方式具有同样的重要性 在正向阴燃中，加大风速会使阴燃出现有焰火 通过额外的加热，加强燃料的热解反应，提高热解可燃气的产生率，促使阴燃中有焰火的出现 通过特定的燃烧结构，有效促使热解和燃料氧化产生的多孔碳发生燃烧，形成很高的温度，有利于促使有焰火的产生,阴燃状态的理论分析,Tr,x1,x2,气体,热量,x,T,Td,阴燃状态的理论分析,热解区气相写一组方程 燃烧区气相写一组方程 燃烧区固相写一组方程 三组方程联立，与边界条件相结合,阴燃过程的三反应模型,热解反应 1g fuel no1O2 nc1 char ng1 gases Q1 燃料氧化 1g fuel nc2 char ng2 gases Q2 碳氧化 1g char no3O2 nc3 ash ng3 gases Q3,反应速度,o 为氧化，c 为碳，a 为灰，f 为燃料，p为热解,控制方程,气体连续方程右端表示发应生成的气体速率， 为空隙度，即单位体积燃料中气体所占的体积率,氧气组分方程左端三项分别是组分变化项、对流项、扩散项，右端项为燃料内氧气与表面氧气的交换率,控制方程,碳和灰的组分方程 左端为组分变化项，右端项为源项,控制方程,气体能量方程左端两项分别为气体能量变化项和对流项，右端第一项为传导项，第二项为气体与固体的换热项,固体能量方程右端第一、第二项为传导和辐射项，三、四、五项为反应源项，第六项为固体和气体换热项,实验结果,1,2,3,温度,时间,热解,碳氧化,阴燃传播示意图 1、2、3分别表示离点火点的距离依次增大的 三个位置的温度时间曲线,实验结果,1,2,3,出现 有焰火,阴燃,温度,时间,阴燃传播示意图 1、2、3分别表示离点火点的距离依次增大的 三个位置的温度时间曲线,三、特殊形状可燃物的着火,薄片状固体的着火 布、纸片等 特点厚度小、面积大、热容量小、与空气充分接触 垂直放置与水平放置 火灾中的辐射引燃 低辐射强度 窗帘、壁画、挂历、壁面装潢材料 可燃物数量与辐射引燃的关系,特殊形状可燃物的着火续,金属的着火 钠、镁等轻金属燃烧产物为氧化物固态，表现效果就是烟 铁、铝等可液化金属燃烧的状况与放置的方式有关，与燃烧产物为气态的固体不同,特殊形状可燃物的着火续,微粒可燃物的着火 粉尘面粉、奶粉、煤粉等，当颗粒非常小的时候，着火性能与可燃物种类无关 振动后带电，与频率、振幅有关，到一定时间饱和 与环境温度和微粒物的相对温度有关 注意放电,四、难燃化技术,在气体、液体、固体可燃物中添加少量的物质阻燃剂可以抑制可燃物的着火性能，称为难燃化技术 新材料的使用与装修的普及 常规阻燃与纳米阻燃,4、爆炸引起的火灾,爆炸的种类 气相混合气、液雾、粉尘 液相不稳定液体 如汽油 固相爆炸不稳定的固体爆炸 爆炸的特性 爆炸后的压力升高具有很强的破坏性 另外因压力升高，相当于绝热压缩，故温度很高，可以使很多可燃物着火,着火性的实验方法,一定要按国际上公认的通用方法作 气体可燃物 测量着火的浓度界限和着火温度 液体可燃物 测量闪点 固体可燃物 易着火物、着火物和难着火物质,热解气化的研究方法热分析,热重法Thermogravimetry, TG在程序控温上，测量物质的质量与温度的关系的技术 微商热重法Derivative Thermogravimetry, DTG测量热重曲线对时间或温度一阶微商的方法 差热分析Differential Thermal Analysis, DTA 在程序控温下，测量物质和参比物的温度差与温度的关系的技术,热解气化的研究方法热分析,差示扫描量热法Differential Scanning Calorimetry, DSC在程序控温下，测量输入到物质和参比物的功率差与温度的关系的技术。 逸出气分析Evolved Gas Analysis, EGA 在程序控温下，测量从物质中释放出的挥发性产物的性质和或数量与温度的关系的技术 纵观热机械分析Thermomechanical Analysis, TMA,3-2、火灾的蔓延,气体可燃物中的火灾蔓延,一、热烟气流引起的火灾蔓延 多见于建筑火灾中 单室火灾的四个过程 从燃料控制到通风控制的转变 轰燃的发生,T,t,初期,发展期,最盛期,熄灭期