1、燃燒學原理 NO7. 燃燒傳播過程 后天，是2004年的一部美國科幻電影，描述全球暖化和全球寒冷化后所帶來的災難。該片是20世紀福克斯公司的年度科幻巨片，投資達1.25億美元。 火災是高樓最大的安全隱患。鋼筋鐵骨般的紐火災是高樓最大的安全隱患。鋼筋鐵骨般的紐約世貿中心其實不是被飛機撞塌的，而是被大約世貿中心其實不是被飛機撞塌的，而是被大火燒塌的。火燒塌的。原來，紐約世貿中心整體都是鋼結構。鋼材原來，紐約世貿中心整體都是鋼結構。鋼材在在500500攝氏度的溫度下，承載能力會降低一半；攝氏度的溫度下，承載能力會降低一半；超過超過800800攝氏度，其承載能力將微乎其微。飛機攝氏度，其承載能力將微乎

2、其微。飛機撞擊世貿中心后，大火熊熊燃燒，溫度高達撞擊世貿中心后，大火熊熊燃燒，溫度高達10001000攝氏度。于是，鋼材在高溫下軟化，難以攝氏度。于是，鋼材在高溫下軟化，難以支撐成千上萬噸的樓重。因此，整幢大樓像熔支撐成千上萬噸的樓重。因此，整幢大樓像熔化了的巧克力一樣轟然坍塌了。化了的巧克力一樣轟然坍塌了。 紐約世貿大紐約世貿大廈原貌廈原貌燃燒的熱量傳遞燃燒的熱量傳遞2000年年5月月12日，我國臺灣汐止科技園區。一幢日，我國臺灣汐止科技園區。一幢26層高的寫層高的寫字樓底部的香燭店起火，火苗順著井道飛快上躥，不到字樓底部的香燭店起火，火苗順著井道飛快上躥，不到1分分鐘就引燃了寫字樓樓頂，大

3、火肆虐了整整鐘就引燃了寫字樓樓頂，大火肆虐了整整43個小時，經濟個小時，經濟損失多達損失多達6.7億元新臺幣。億元新臺幣。燃燒的熱量傳遞燃燒的熱量傳遞 1、燃燒前沿（面）、燃燒前沿（面） 穩定位置的條件：W = uW燃燒前沿燃燒產物W：可燃混合物流速u：燃燒前沿速度封閉端開口端可燃混合物燃燒產物正常燃燒火焰正常傳播v第一種是在管子開口端附近的火焰傳播，第一種是在管子開口端附近的火焰傳播，這種火焰傳播的形式稱為正常火焰傳播。這種火焰傳播的形式稱為正常火焰傳播。v第二種：爆燃，其火焰的傳播速度超過第二種：爆燃，其火焰的傳播速度超過了聲速，一般可達了聲速，一般可達100010004000m/s400

4、0m/s，爆，爆燃主要是由于氣體燃料受沖擊波的絕熱燃主要是由于氣體燃料受沖擊波的絕熱壓縮而引起的。壓縮而引起的。 2、火焰傳播速度火焰傳播速度（1）、正常（層流）傳播速度）、正常（層流）傳播速度uL： 當可燃混合物為層流流動或靜止不動時所得到的燃燒前沿傳播速度。這時，火焰前沿是一平整的形狀。（2）、紊流傳播速度（）、紊流傳播速度（uT）：）： 當可燃混合物為紊流流動時所得到的燃燒前沿傳播速度。這時，火焰前沿是不平整的，是紊亂的、曲折的。這也是實際條件下得到的。 3、回火與脫火、回火與脫火脫火，向右移動，駐定不動回火，向左移動wuwuwu可燃氣體的火焰正常傳播可燃氣體的火焰正常傳播v由于火焰是一

5、層很狹窄的燃燒區域，燃由于火焰是一層很狹窄的燃燒區域，燃料的化學反應只在該區域內進行，在這料的化學反應只在該區域內進行，在這種情況下，可近似地把它當作一個數學種情況下，可近似地把它當作一個數學表面，這一表面把未燃的新鮮燃料和燃表面，這一表面把未燃的新鮮燃料和燃燒產物分開，而所有的火焰傳播現象即燒產物分開，而所有的火焰傳播現象即為此表面的傳播。為此表面的傳播。模型假設條件影響火焰正常傳播速度的主要因素v4.1.1過量空氣系數的影響。v4.1.2燃料化學結構的影響。v4.1.3添加劑的影響。v4.1.4混合可燃物初始溫度T0的影響。v4.1.5火焰溫度的影響。v4.1.6壓力的影響v4.1.7惰性

6、物質含量的影響。v4.1.8熱擴散系數和比熱的影響。過量空氣系數的影響v可燃氣體混合物的火焰傳播速度可燃氣體混合物的火焰傳播速度uH將隨著過將隨著過量空氣系數量空氣系數而改變。對于各種不同可燃氣體而改變。對于各種不同可燃氣體混合物其最大的混合物其最大的uHmax并非處于可燃氣體混合并非處于可燃氣體混合物的過量空氣系數物的過量空氣系數等于等于1的情況，即混合物的情況，即混合物按化學當量的比例來混合的成份。實驗表明，按化學當量的比例來混合的成份。實驗表明，其其uHmax系發生在含可燃物濃度比化學當量的系發生在含可燃物濃度比化學當量的比例稍大的混合物中（即比例稍大的混合物中（即1）燃料化學結構的影響

7、v不同的燃料對火焰正常傳播速度影響很大，從圖中可以看出一個規律，燃料的分子量愈大，可燃性的范圍就愈窄，圖顯示了三族燃料的最大火焰速度與其分子中的碳原子數的關系：對于飽和碳氫化合物（烷烴類），其最大火焰速度（0.7m/s）幾乎與分子中的碳原子數n無關；而對于一些非飽和碳氫化合物（無論是烯烴還是炔烴類），碳原子數較小的燃料，其層流火焰速度卻較大。當n增大到4時，uH的值將陡降，而后，隨n進一步增大而緩慢下降，直到n8 時，就接近于飽和碳氫化合物的uH值。混合可燃物初始溫度T0的影響v提高可燃物初始溫度T0可以大大促進化學反應速度，因而增大uH值。ueHERTr2uTHm0火焰溫度的影響v圖表示幾種混合物的最大火焰速度與火焰溫度的關系。Tr對uH的影響顯然是很強的。可以說uH主要取決于Tr。壓力的影響v增加壓力一般都能提高燃燒強度，縮小燃燒設備的體積；另外一些高空飛行器的燃燒室又都在低壓下工作。v 因為火焰傳播速度與化學反應速度有關，而壓力的改變會影響化學反應速度的大小，因而亦就影響了uH值。upHmupHn21惰性物質含量的影響v 惰性物質，一方面直接影響燃燒溫度從而影響燃燒速度，另一方面，通過影響可燃混合氣的物理性質來影響火焰傳播速度。大量實驗證明，惰性物質的加入，將使火焰傳播速度降低，可燃界限縮小，以及使最大的火焰傳播速度