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燃烧方式及其特点

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课程概述

可燃物质受热后,因其聚集状态的不同,发生不同的变化。绝大多数可燃物质的燃烧都是在蒸气或气体的状态下进行的,并出现火焰。而有的物质则不能变为气态,其燃烧发生在固相中,如焦炭燃烧时,呈灼热状态。由于可燃物的性质、状态不同,燃烧的特点也不一样。本节主要介绍气体燃烧、固体燃烧和液体燃烧的类型及特点。

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  由于可燃物质的性质、状态不同,燃烧的特点也不一样。下面我们就从气体燃烧、液体燃烧和固体燃烧方面来详细了解一下!
 
  可燃气体的燃烧不需经熔化、蒸发过程,所需热量仅用于氧化或分解,或将气体加热到燃点,因此容易燃烧且燃烧速度快。
 
  根据燃烧前可燃气体与氧混合状况不同,气体燃烧的燃烧方式分为扩散燃烧和预混燃烧。
 
  扩散燃烧是指可燃性气体和蒸气分子与气体氧化剂互相扩散,边混合边燃烧。
 
  人们在生产、生活中的用火,如燃气做饭、点气照明、烧气焊、奥运会火炬等,均属这种形式的燃烧。
 
  扩散燃烧的特点是燃烧比较稳定,扩散火焰不运动,可燃气体与气体氧化剂的混合在可燃气体喷口进行。
 
  对稳定的扩散燃烧,只要控制得好,就不至于造成火灾,一旦发生火灾也较易扑救。
 
  预混燃烧又称爆炸式燃烧。它是指可燃气体、蒸气或粉尘预先同空气或氧混合,遇引火源产生带有冲击力的燃烧。 通常的爆炸反应即属此种。
 
  预混燃烧的特点是燃烧反应快,温度高,火焰传播速度快,反应的混合气体不扩散,在可燃混合气中引入一火源即产生一个火焰中心,成为热量与化学活性粒子集中源。
 
  以上就是气体燃烧的内容,接下来我们学习液体燃烧的知识。
 
  易燃、可燃液体在燃烧过程中,并不是液体本身在燃烧,而是液体受热时蒸发出来的液体蒸气被分解、氧化达到燃点而燃烧,即蒸发燃烧。
 
  可燃液态烃类燃烧时,通常产生橘色火焰并散发浓密的黑色烟云。醇类燃烧时,通常产生透明的蓝色火焰,几乎不产生烟雾。
 
  某些醚类燃烧时,液体表面伴有明显的沸腾状,这类物质的火灾较难扑灭。
 
  可燃液体在燃烧过程中会出现闪燃、沸溢和喷溅现象。下面我们一一来介绍一下这三种现象。
 
  首先是闪燃。闪燃是指易燃或可燃液体挥发出来的蒸气分子与空气混合后,达到一定的浓度时,遇引火源产生一闪即灭的现象。
 
  在含有水分、黏度较大的重质石油产品,如原油、重油、沥青油等发生燃烧时,有可能产生沸溢现象和喷溅现象。
 
  下面以原油为例来介绍沸溢现象,原油黏度比较大,并且都含有一定的水分,以乳化水和水垫两种形式存在。
 
  燃烧过程中,这些沸程较宽的重质油品产生热波,在热波向液体深层运动时,由于温度远高于水的沸点,因而热波会使油品中的乳化水汽化,大量的蒸汽就要穿过油层向液面上浮,在向上移动过程中形成油包气的气泡,即油的一部分形成了含有大量蒸汽气泡的泡沫。这样,必然使液体体积膨胀,向外溢出,同时部分未形成泡沫的油品也被下面的蒸汽膨胀力抛出罐外,使液面猛烈沸腾起来,就像“跑锅”一样,这种现象称为沸溢。
 
  从沸溢过程说明,沸溢形成必须具备三个条件:
 
  1)原油具有形成热波的特性,即沸程宽,密度相差较大;
 
  2)原油中含有乳化水,水遇热波变成蒸汽;
 
  3)原油黏度较大,使水蒸气不容易从下向上穿过油层。
 
  最后是喷溅。喷溅现象主要表现为,在重质油品燃烧进行过程中,随着热波温度的逐渐升高,热波向下传播的距离也加大,当热波达到水垫时,水垫的水大量蒸发,蒸汽 体积迅速膨胀,以至把水垫上面的液体层抛向空中,向外喷射。
 
  一般情况下,发生沸溢要比发生喷溅的时间早的多。沸溢发生的时间与原油的种类、水分含量有关。喷溅发生的时间与油层厚度、热波移动速度及油的线燃烧速度有关。
 
  以上就是液体燃烧的内容,接下来我们学习固体燃烧的知识。
 
  根据各类可燃固体的燃烧方式和燃烧特性,固体燃烧的形式大致分为五种,主要包括蒸发燃烧、表面燃烧、分解燃烧、熏烟燃烧和动力燃烧。
 
  首先是蒸发燃烧。
 
  硫、钾、磷、钠、蜡烛、松香、沥青等可燃固体,在受到火源加热时,先熔融蒸发,随后蒸气与氧气发生燃烧反应,这种形式的燃烧一般称为蒸发燃烧。
 
  樟脑、萘等易升华物质,在燃烧时不经过熔融过程,但其燃烧现象也可看作一种蒸发燃烧。
 
  下面我们来学习表面燃烧。可燃固体,如木炭、焦炭、铁、铜等的燃烧反应是在其表面由氧和物质直接作用而发生的表面燃烧,这是一种无焰的燃烧,也称异相燃烧。
 
  下面我们学习分解燃烧。
 
  可燃固体,如木材、煤、合成塑料、钙塑材料等,在受到火源加热时,先发生热分解,随后分解出的可燃挥发分与氧发生燃烧反应,这种形式的燃烧一般称为分解燃烧。
 
  接下来我们再学习熏烟燃烧。
 
  可燃固体在空气不流通、加热温度较低、分解出的可燃挥发分较少或逸散较快、含水分较多等条件下,往往发生只冒烟而无火焰的燃烧现象,这就是熏烟燃烧,又称阴燃。
 
  最后我们来学习动力燃烧。
 
  动力燃烧是指可燃固体或其分解析出的可燃挥发分遇火源所发生的爆炸式燃烧,主要包括可燃粉尘爆炸、炸药爆炸、轰燃等几种情形。
 
  其中,轰燃是指可燃固体由于受热分解或不完全燃烧析出可燃气体,当其以适当比例与空气混合后再遇火源时,发生的爆炸式预混燃烧。
 
  例如,能析出一氧化碳的赛璐珞、能析出氰化氢的聚氨酯等,在大量堆积燃烧时,常会产生轰燃现象。
 
  这里需要指出的是,上述各种燃烧形式的划分不是绝对的,有些可燃固体包含两种或两种以上的燃烧形式。例如,在适当的外界条件下,木材、棉、麻、纸张等的燃烧会明显地存在分解燃烧、熏烟燃烧、表面燃烧等形式。

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燃烧条件

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燃烧类型

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3

燃烧方式及其特点

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4

燃烧产物

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