《消防燃烧学》第4章空气需要量和燃烧产物生成量ppt课件

1、第二篇 熄灭反响计算1熄灭计算的内容确定单位数量燃料熄灭所需求的氧化剂(空气或氧气)的数量(从外界提供的)确定熄灭产物的数量确定熄灭产物的成分确定熄灭温度确定熄灭完全程度2熄灭计算中的空气假定其仅由氧气、氮气及水蒸气组成体积百分比氧气为21，氮气为79氧气、氮气的摩尔体积一样在规范形状下为22.4L/mol,同形状下体积之比等于物质的量之比3由体积百分比确定质量百分比知干空气中体积百分比氧气21，氮气79，如何确定质量百分比4熄灭产物其成分和数量与反响条件有关能够完全熄灭，能够不完全熄灭产物包含两部分：经化学反响的产物未经化学反响的物质未混合的燃料和空气、过剩的空气和过剩燃料我们所讲的熄灭计算

2、中，假定均匀混合，同时允许燃料过剩和氧化剂过剩5第四章 空气需求量和熄灭产物生成量6计算的实践意义要设计炉子的熄灭安装和鼓风系统，就必需知道为保证一定热负荷燃料耗费量所应供应的空气量而设计排烟系统，就必需知道熄灭产物或烟气的生成量、成分和密度在进展炉内热交换、压力、温度等的热工计算、热工测试或热工分析时也需求进展供应空气量和熄灭产物生成量、成分和密度的计算7固体和液体燃料实际空气量的计算固体和液体燃料的成分表示法，质量百分比含量CHONSAW100按照化学反响质量守恒的原那么，列出各成分完全熄灭的反响方程式。根据方程式计算各物质的量8各成分的熄灭计算碳元素的熄灭，方程式和质量关系C O2 CO

3、212 32 44kg 1 8/3 11/3kg 氢元素的熄灭，方程式和质量关系4H O2 2H2O 4 32 36kg 1 8 9kg9各成分的熄灭计算硫元素的熄灭，方程式和质量关系S O2 SO232 32 64kg 1 1 2 kg 故，单位燃料熄灭时耗氧量为： G=8C/3 + 8H + S/100 (kg)所以需求提供的空气量应该为 G/23.3% (kg)10每公斤燃料需求的氧气量需求的氧气质量为G0,O2 = (8C/3 + 8H + S O) /100kg需求的氧气体积先计算氧气的密度，按规范形状计算密度 = 32 / 22.4 = 1.429 (kg/m3)，因此L0,O2

4、= (8C/3 + 8H O + S) /100 /1.429 (m3)上式是不思索其他要素影响下的数值，称为“实际氧气需求量11实际空气需求量知实际氧气质量需求量G0,O2，确定实际空气质量需求量G0 G0,O2 / 23.3%kg知实际氧气体积需求量L0,O2，确定实际空气体积需求量L0 L0,O2 / 21%m312气体燃料空气需求量计算气体燃料成分表示法，体积百分数COH2CH4CnHmH2SCO2O2N2H2O100各成分熄灭需求的氧气量之和就是气体熄灭所需的总氧气量由于反响方程式中各物质的系数就表示所需的摩尔数，而以为气体的摩尔体积一样，因此系数比就等于各气体物质的体积比13各成分

5、氧气需求量一氧化碳熄灭，方程式和体积比CO O2 CO2 1 (m3)氢气熄灭，方程式和体积比H2 O2 H2O1 (m3)14各成分氧气需求量碳氢化合物熄灭，方程式和体积比CnHm (n+m/4) O2 nCO2 m/2H2O 1 (n+m/4) (m3)硫化氢熄灭，方程式和体积比H2S 3/2 O2 H2O SO21 3/2(m3)15实际氧气和空气需求量1m3气体燃料的实际氧气需求量体积为1m3气体燃料的实际空气需求量体积为16实践空气需求量在实践设计和操作中，炉内实践耗费的空气量与计算的实际空气量会有区别为保证燃料完全熄灭，会添加空气量，比实际值多一些为得到炉内的复原性气氛，会减少空气

6、量，比实际值少一些17实践空气需求量实践空气耗费量Ln，n值为空气耗费系数，n1称空气过量系数n值确实定普通是在设计炉子或熄灭安装的时候预先选取的，或根据实测确定18空气中水蒸气的思索查附表5可得到每m3干空气吸收的水蒸气体积数量lH2OL0为实际干空气需求量，L0,w为实际湿空气需求量，那么实践湿空气耗费量Ln19第二节 熄灭产物生成量、成分、密度完全熄灭20熄灭产物计算单位燃料完全熄灭后生成的熄灭产物包括CO2，SO2，H2O，N2，O2，其中O2是当n1时才有的熄灭产物的生成量，当n!=1时称“实践熄灭产物生成量(Vn)，当n=1时称“实际熄灭产物生成量(V0)Vn= VCO2+ VSO

7、2+ VH2O+ VN2+ VO2 (m3/kg)或者(m3/m3)21n1时产物体积V0和Vn的差别在于n1时比n1时的熄灭产物生成量少一部分过剩空气量，因此Vn V0 Ln L0 或Vn V0 (n-1)L0如何计算Vn？22n1各熄灭产物的生成量对固体和液体燃料，N要思索燃料中N和空气中的N，H2O要思索燃料中H、W和空气中水蒸气，还要思索过量空气对1kg燃料2324总的熄灭产物生成量上式很好了解，等式右边括号组成的第一项表示燃料中C、H、N、S、W熄灭后所构成的烟气量，O曾经和其他元素结合在一同了不用思索，A不是气体也不用思索右边第二项是一切空气减去反响的氧气或一切氮气加上剩余的氧气，

8、仍在烟气中右边第三项是一切空气所带的水蒸气如何了解各项的意义25气体燃料总熄灭产物生成量同样道理，等式右边中括号组成的第一项表示燃料中各成分熄灭后所构成的烟气量，O2曾经和可燃成分反响不用再思索右边第二项是一切空气减去反响的氧气或一切氮气和剩余的氧气，仍在烟气中右边第三项是一切空气所带的水蒸气26熄灭产物的成分V0只与燃料成分有关，可燃成分越高，V0越大。Vn那么与n有关，n越大，Vn越大27讨论Vn的有效性对固体液体燃料，12g1mol的C生成1mol的CO2，只需在规范形状下(0oC，1atm)其体积才是22.4升，而在烟气中温度越高体积越大。从上述角度了解， Vn应该指规范形状下的烟气体

9、积但在规范形状(或其他冷态条件下)，烟气中饱和水蒸气的量很少，不能将水都计为气体，只需在100oC以上才全部是气态28讨论Vn的有效性同样对气体燃料，只需当烟气压力温度与初始气体燃料的压力温度一样时， 1m3的CO才生成1m3的CO2，而在烟气中温度越高其体积就会越大。从上述角度了解， Vn应该指熄灭前后压力温度一样时的烟气体积但同样烟气中饱和水蒸气量是随压力温度变化的，在1大气压下温度小于100oC时不能将水都计为气态，只需在100oC以上才全部是气态29更科学的表述方法用体积m3来表述熄灭生成物比较直观但更科学的方法是对熄灭生成物用摩尔mol或质量kg来表述然后利用理想气体假设，根据理想气

10、体形状方程，将烟气的压力温度换算成体积PVnRT同时根据烟气对应温度确定饱和水蒸气量，同熄灭后的总水分比较，取两者间的最小值计算水蒸气体积30熄灭产物的密度密度用参与反响的物质燃料与氧化剂的总质量除以熄灭产物的总体积以固体和液体燃料为例31讨论密度密度等于烟气总质量除以烟气总体积对分子mtotal来说，根据质量守恒熄灭前后的总质量是不变的，但关键是要根据烟气的压力温度确定有多少水蒸气是气态对分母Vn来说，体积是随压力温度变化的，所含的水蒸气量跟熄灭后总水分和烟气压力温度同时有关。其讨论见前面32第三节 不完全熄灭产物33不完全熄灭在实践炉中，有很多不完全熄灭的情况不完全熄灭所发生的反响也是多种

11、情况的不完全熄灭的计算要根据详细不同的情况进展分析，然后相应求解并且并非一切的每一种情况都可以按静力学方法分析求解，有时要靠实验测定34不完全熄灭产物生成量的变化以成分CO、H2、CH4为例进展分析。在空气中熄灭将不反响的N2也写进方程式。CO+0.5O2+1.88N2=CO2+1.88N2H2 +0.5O2+1.88N2=H2O+1.88N2CH4+2O2+7.52N2=CO2+2H2O+7.52N2对CO、H2等可燃成分而言，反响前的体积数mol数大于反响后的体积数对CH4而言，反响前和反响后的体积数mol数不变左边：不完全熄灭产物中可燃成分右边：该部分完全熄灭产物成分35n=1时的不完全

12、熄灭空气过剩，熄灭产物中剩余O2及相应的N2熄灭产物中每有1m3CO，产物体积就相应添加0.5m3同样，熄灭产物中每有1m3H2，产物体积就相应添加0.5m3，但水分去除将添加1.5m3熄灭产物中含有CH4，不会使体积添加。但假设将水分去除，那么熄灭产物中每有1m3CH4，产物体积就相应添加2m336完全与不完全熄灭产物量变化关系思索水分为气态，那么干烟气，即不思索水分37完全与不完全熄灭产物量变化关系有空气过剩时的不完全熄灭，熄灭产物的体积比完全熄灭时的体积添加不完全熄灭程度越大，产物的体积添加越大38n1时的不完全熄灭第一种情况，O2没有剩余，全部参与了反响。由于熄灭1m3CO需求空气(0.5m3O21.88m3N2)，生成1m3CO21.88m3N2，因此每剩余1m3CO就少产消费物1.88m3同样，每剩余1m3H2就少产消费物1.88m3每剩余1m3CH4 (需求空气2m3O27.52m3N2) ，就少产消费物9.52m339n1且没有氧气剩余完全熄灭与不完全熄灭产物间