自燃理论燃烧学基础PPT课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第一节 谢苗诺夫自燃理论,一、热自燃理论的,基本出发点,体系能否着火取决于化学反应,放热因素,与体系向环境,散热因素,的相对大小。如果反应放热占优势，体系就会出现热量积累，温度升高，反应加速，出现自燃。反之，不能自燃。,二、谢苗诺夫自燃理论,谢苗诺夫自燃理论的基本出发点：自然体系的着火成功与否取决于,放热因素,和,散热因素,的相互关系。,1,放热因素,散热因素,放热因素,散热因素,热量,积累,热量,积累,能,不能,2,二、热自燃理论的研究对象和模型,研究对象：,内部充满预混可燃气体的容器，容器外环境温度为T,0,简化假设:,（,1,）设容器体积为,V,，表面积为,A,。,（,2,）壁温与混气温度始终相同，开始时二者均为,T,0,，随着反应进行二者温度上升为,T,。,（,3,）容器中各点的温度、浓度相同。,（4）容器中既无自然对流，也无强迫对流。,（5）环境与容器之间有对流换热，对流换热系数为h，它不随温度变化。,（6）着火前反应物浓度变化很小。,3,放热速率、散热速率,放热速率：,单位时间体系中的混气由化学反应放出的热量。用,Q,1,表示,.,散热速率：,单位时间体系中的混气平均向外界环境散发的热量。用,Q,2,表示。,4,三、热自燃理论的着火条件,（一）放热速率与散热速率,放热速率：,散热速率：,能量守恒：,5,6,7,8,9,10,数形结合法：,放热速率：,散热速率：,T,T,0,决定曲线位置关系的因素：,T,0,，,h,，,P,11,放热速率：,散热速率：,T,T,12,决定曲线位置关系的因素：,T,0,，,h,，,P,T,0,h,P,变,变,变,不变,不变,不变,不变,不变,不变,13,决定曲线位置关系的因素：,h,，,P,一定；,T,0,变！,T,a,b,c,T,03,放热速率：,散热速率：,T,02,T,01,14,T,a,b,c,决定曲线位置关系的因素：,h,，,P,一定；,T,0,变！,a,点：,稳定点，,体系只能稳定在交点处作低温、缓慢的氧化反应，反应无法加速，体系不能着火；,b,点：,非稳定点，,但是热力学非自发状态。,c,点：,临界点，,标志着体系处于由维持低温、稳定氧化反应状态到不能维持这种状态（即到加速反应状态）的,过渡状态,，体现了体系热自燃着火条件。,T,c,出现火焰的,最低临界温度,，为该条件下的,自燃点,。,T,c,放热速率：,散热速率：,T,03,T,02,T,01,15,T,a,b,c,决定曲线位置关系的因素：,h,，,P,一定；,T,0,变！,T,03,相交：,不能自燃；,相切：,发生自燃的,临界条件,；,相离：,放热,散热，热量积累温度升高，,一定能自燃,。,T,c,放热速率：,散热速率：,T,02,T,01,16,T,a,b,c,决定曲线位置关系的因素：,h,，,P,一定；,T,0,变！,T,0,T,c,放热速率：,散热速率：,T,02,T,01,3,自燃重要的准则：,壁温,T,02,是个临界值，超过这个温度，反应就会不断加速直至着火，该温度称为,临界环境温度,，用,T,a,cr,表示。,17,决定曲线位置关系的因素：,T,0,，,h,，,P,T,0,h,P,变,变,变,不变,不变,不变,不变,不变,不变,18,决定曲线位置关系的因素：,T,0,，,P,一定；,h,变！,T,T,0,放热速率：,散热速率：,19,2025/5/10 周六,20,决定曲线位置关系的因素：,T,0,，,P,一定；,h,变！,T,T,0,放热速率：,散热速率：,a,点：,b,点：,c,点：,相交：,相切：,相离：,a,b,c,21,决定曲线位置关系的因素：,T,0,，,P,一定；,h,变！,T,T,0,放热速率：,散热速率：,a,b,c,自燃重要的准则：,斜率,h,02,是个临界值，超过这个对流换热系数，反应就会不断加速直至着火，该斜率称为,临界对流换热系数,，用,H,a,cr,表示。,22,决定曲线位置关系的因素：,T,0,，,h,，,P,T,0,h,P,变,变,变,不变,不变,不变,不变,不变,不变,23,T,T,0,决定曲线位置关系的因素：,T,0,，,h,一定；,P,变！,放热速率：,散热速率：,24,T,T,0,决定曲线位置关系的因素：,T,0,，,h,一定；,P,变！,放热速率：,散热速率：,a,点：,b,点：,c,点：,相交：,相切：,相离：,a,b,c,25,T,T,0,决定曲线位置关系的因素：,T,0,，,h,一定；,P,变！,放热速率：,散热速率：,a,b,c,自燃重要的准则：,反应压力,P,02,是个临界值，体系超过这个压力，反应就会不断加速直至着火，该压力称为,临界反应压力,，用,P,a,cr,表示。,26,三、热自燃理论的着火条件,（二）放热速率的影响因素,1,、发热量,2,、温度,3,、催化物质,4,、比表面积,5,、新旧程度,6,、压力,放热量越大，越容易自燃；放热量越小，越不容易自燃放热量的增大，,临界点,C,的位置,左移,，说明自燃点随放热量的增大而减小。,27,三、热自燃理论的着火条件,（二）放热速率的影响因素,温度升高，化学反应速度提高，放热量增大，易发生自燃。,1,、发热量,2,、温度,3,、催化物质,4,、比表面积,5,、新旧程度,6,、压力,28,三、热自燃理论的着火条件,（二）放热速率的影响因素,催化物降低反应活化能，加快反应速度。,少量水分,可以起到,催化剂,的效果，,自燃点较高的物质含有少量的,低自燃点物质,。,1,、发热量,2,、温度,3,、催化物质,4,、比表面积,5,、新旧程度,6,、压力,29,三、热自燃理论的着火条件,（二）放热速率的影响因素,在散热条件相同的情况下，比表面积,越大,，,越容易自燃,。,1,、发热量,2,、温度,3,、催化物质,4,、比表面积,5,、新旧程度,6,、压力,30,三、热自燃理论的着火条件,（二）放热速率的影响因素,不同的物质有不同的影响,新煤、新制备的金属粉末；,旧硝化棉,1,、发热量,2,、温度,3,、催化物质,4,、比表面积,5,、新旧程度,6,、压力,31,三、热自燃理论的着火条件,（二）放热速率的影响因素,压力越大,，反应物密度越大，单位体积产生的热量越多，,易发生自燃,。,1,、发热量,2,、温度,3,、催化物质,4,、比表面积,5,、新旧程度,6,、压力,32,三、热自燃理论的着火条件,三）散热速率的影响因素,1,、导热作用,导热系数越小，越易蓄热，易自燃；,2,、对流换热作用,对流换热作用差的，容易自燃。如：通风不良角落处的浸油纱团或棉布；,3,、堆积方式,大量堆积的粉末或叠加的薄片物体。如：桐油布雨伞、雨衣。,注意：评价堆积方式的参数是,表面积,/,体积,比，此比值越大，散热能力越强，自燃点越高。,33,四、热自燃理论中的着火感应期,直观定义,：可燃体系由,开始发生化学反应,到,着火燃烧,的一段时间。,热着火理论中的定义,：可燃体系在已满足热着火条件的情况下，由,初始状态,到,温度开始骤然上升,瞬间所需要的时间。,着火感应期的,存在原因,：可燃体系在着火前由低温化学反应到高温燃烧反应，需要有个,热量逐渐积累、温度逐渐上升过程,，反应才能自动加速，而这个过程是需要时间的。,34,T,a,b,c,T,0,T,c,T,T,c,t,（一）,T-t,曲线图,四、热自燃理论中的着火感应期,35,一、,理论分析,1,、,基本出发点：,F,K,理论：,谢氏理论：,第二节 弗兰克,-,卡门涅茨基自燃理论,Frank-Kamenetski,自热体系能否着火取决于其,放热因素,和,散热因素,的相互关系,自热体系能否着火，取决于,体系能否得到稳态的温度分布,36,稳态温度分布,非稳态温度分布,T,T,不随时间变化,着火,不着火,临界状态,形式简单,有解,无解,不着火,着火,37,自热体系温度分布示意图 吼吼吼精油,（,a,）谢苗诺夫模型,（,b,）,F,K,模型,38,2025/5/10 周六,39,