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第一节 燃烧的本质与条件

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课程概述

本节对燃烧的本质与条件进行了详细的讲解

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  在国家标准《消防基本术语?第一部分》(GB5907-86)中将燃烧定义为:可燃物与氧化剂作用发生的放热反应,通常伴有火焰、发光和(或)发烟的现象。因此,燃烧应具备三个特征,即化学反应、放热和发光。
 
  燃烧过程中的化学反应十分复杂。可燃物质在燃烧过程中,生成了与原来完全不同的新物质。燃烧不仅在空气(氧)存在时能发生,有的可燃物在其他氧化剂中也能发生燃烧。
 
  近代连锁反应理论认为:燃烧是一种游离基的连锁反应(也称链反应),即由游离基瞬间进行的循环连续反应。游离基又称自由基或自由原子,是化合物或单质分子中的共价键在外界因素(如光、热)的影响下,分裂而成含有不成对电子的原子或原子基团,它们的化学活性非常强,在一般条件下是不稳定的,容易自行结合成稳定分子或与其他物质的分子反应生成新的游离基。当反应物产生少量的活化中心一游离基时,即可发生链反应。只要反应一经开始,就可经过许多连锁步驟加速发展下去(瞬间自发进行若干次),直至反应物燃尽为止。当活化中心全部消失(即游离基消失)时,链反应就会终止。
 
  链反应机理大致分为链引发、链传递和链终止三个阶段。
 
  链反应机理大致分为链引发、链传递和链终止三个阶段。
 
  综上所述,物质燃烧是氧化反应,而氧化反应不一定是燃烧,能被氧化的物质不一定都是能够燃烧的物质。
 
  可燃物质的多数氧化反应不是直接进行的,而是经过一系列复杂的中间反应阶段,不是氧化整个分子,而是氧化链反应中间产物一一游离基或原子。
 
  可见,燃烧是一种极其复杂的化学反应,游离基的链反应是燃烧反应的实质,光和热是燃烧过程中发生的物理现象。
 
  燃烧现象十分普遍,但任何物质发生燃烧,都有一个由未燃烧状态转向燃烧状态的过程。
 
  燃烧过程的发生和发展都必须具备以下三个必要条件,即:可燃物、助燃物(又称氧化剂)和引火源。上述三个条件通常被称为燃烧三要素。只有这三个要素同时具备的情况下,可燃物才能够发生燃烧,无论缺少哪一个,燃烧都不能发生。
 
  现在,我们分别来学习燃烧的三要素。
 
  1、可燃物。
 
  凡是能与空气中的氧或其他氧化剂起燃烧反应的物质,均称为可燃物。
 
  自然界中的可燃物种类繁多,若按其物理状态分,有固体、液体和气体三大类可燃物.不同状态的同一种物质燃烧性能是不同的。一般来讲,气体比较容易燃烧,其次是液体,第三是固体。
 
  凡是遇明火、热源能在空气(氧化剂)中燃烧的固体物质,都称为可燃固体。
 
  如棉、麻、木材、稻草等天然纤维,稻谷、大豆、苞米等谷物及其制品,涤纶、维纶、锦纶、腈纶等合成纤维及其制品,聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等合成树脂及其制品,天然橡胶、合成橡胶及其制品等。
 
  凡是在空气中能发生燃烧的液体,都称为可燃液体。
 
  液体可燃物大多数是有机化合物,分子中都含有碳、氢原子,有些还含有氧原子。其中有不少是石油化工产品,有的产品本身或其燃烧时分解产物都具有一定的毒性。
 
  凡是在空气中能发生燃烧的气体,都称为可燃气体。可燃气体在空气中需要与空气的混合比在一定浓度范围内(即燃烧最低浓度),并还要一定的温度(即着火温度)才能发生燃烧。
 
  2、助燃物。
 
  凡与可燃物质相结合能导致燃烧的物质称为助燃物(也称氧化剂)。
 
  通常燃烧过程中的助燃物主要是氧,它包括游离的氧或化合物中的氧。空气中含有大约%的氧,可燃物在空气中的燃烧以游离的氧作为氧化剂,这种燃烧是最普遍的。
 
  此外,某些物质也可作为燃烧反应的助燃物,如氯、氟、氯酸钾等。
 
  也有少数可燃物,如低氮硝化纤维、硝酸纤维的赛璐珞等含氧物质,一旦受热后,能自动释放出氧,不需外部助燃物就可发生燃烧。
 
  3、引火源。
 
  凡使物质开始燃烧的外部热源,统称为引火源(也称着火源)。引火源温度越高,越容易点燃可燃物质。
 
  根据引起物质着火的能量来源不同,在生产生活实践中引火源通常有明火、高温物体、化学热能、电热能、机械热能、生物能、光能和核能等。
 
  具备了燃烧的必要条件,并不意味着燃烧必然发生。发生燃烧还应有“量”方面的要求,这就是发生燃烧或持续燃烧的充分条件。可见,“三要素”彼此要达到一定的量变才能发生质变。
 
  燃烧发生的充分条件是:
 
  1、一定的可燃物浓度。
 
  可燃气体或蒸气只有达到一定浓度,才会发生燃烧或爆炸。
 
  例如,在常温下用火柴等明火接触煤油,煤油并不立即燃烧,这是因为在常温下煤油表面挥发的煤油蒸气量不多,没有达到燃烧所需的浓度,虽有足够的空气和火源接触,也不能发生燃烧。
 
  2、一定的氧气含量。
 
  实验证明,各种不同可燃物发生燃烧,均有本身固定的最低氧含量要求。
 
  低于这一浓度,虽然燃烧的其他条件全部具备,但燃烧仍然不能发生。
 
  如将点燃的蜡烛用玻璃罩罩起来,不使周围空气进入,这样经过较短的时间,蜡烛火焰就会熄灭。
 
  可燃物质不同,燃烧所需要的含氧量也不同,如汽油燃烧的最低含氧量要求为14.4%,煤油为15%。
 
  3、一定的点火能量。
 
  不管何种形式的引火源,都必须达到一定的强度才能引起燃烧反应。所需引火源的强度,取决于可燃物质的最小点火能量即引燃温度,低于这一能量,燃烧便不会发生。
 
  不同可燃物质燃烧所需的引燃温度各不相同。
 
  例如汽油的最小点火能量为0.2mJ,乙醚最小点火能量为0.19mJ。
 
  4、相互作用。
 
  燃烧不仅需具备必要和充分条件,而且还必须使燃烧条件相互结合、相互作用,燃烧才会发生或持续。否则,燃烧也不能发生。
 
  例如在办公室里有桌、椅、门、窗帘等可燃物,有充满空间的空气,有火源(电源),存在燃烧的基本要素,可并没有发生燃烧现象,这就是因为这些条件没有相互结合、相互作用的缘故。

7

第一节 燃烧的本质与条件

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8

第二节 燃烧类型

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9

第四节 燃烧产物(下)

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10

第五节 影响火灾发展变化的主要因素

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58

第四节 燃烧产物(上)

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59

第六节 防火与灭火的基本原理

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80

第三节 燃烧过程及特点

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