燃气的着火.docx

1、燃气的着火众所周知，任何可燃混合气(燃气与空气或其它氧化剂的混合物)的燃烧，必须先着火，而后燃烧。燃气分子与氧化剂分子均匀混合，从开始缓慢氧化反应，温度升高，到发生不稳定的、激烈的氧化反应而引起燃烧的现象，称为燃气的着火。为使可燃混合气着火，实际中有两种方式：着火或点火。着火，或称为自然着火，是指由于系统中热量的积聚，使可燃混合物整个容积同时达到并超过某一温度，混合气便自动地，不再需要外界作用地着火，达到燃烧状态。点火，也称为强制点火，指在较冷的可燃混合气中，用一个不大的点火热源，在某一区域点火，先引起局部着火燃烧，然后燃烧向其它区域传播，最终整个可燃混合气系统都达到着火燃烧。不论“着火”或“

2、点火”，都是燃烧反应自动加速，由低速的稳定的氧化反应，突然辖变为高速的不稳定的氧化反应的过程。而燃烧反应自动加速的原因又各不相同。所以，自燃着火过程又有两种类型：支链着火和热力着火。所谓支链着火，是由于燃烧链锁反应的分支，使活化中心浓度迅速增加，导致反应速度急剧加速；而热力着火，就是指由于系统内热量积聚，引起化学反应速度按阿累尼乌斯指数函数关系迅速猛增。在实际燃烧过程中，不可能有单纯的支链着火或热力着火，往往是两种同时存在，并相互促进。一般说来，在高温下，热力着火是引起着火的主要因素；而在低温时，支链着火则起主导作用。自燃着火，不论热自燃或链锁自燃，在工业生产或日常生活中都经常会遇到，它们所起

3、的作用有时是积极的，有时是消极的，如何充分利用或有效制止它们，唯有清楚地理解和掌握着火发生的条件及其影响的因素后，才能办到。所以，研究与分析引起着火的理论与实践的着火理论，是近代燃烧理论与燃烧技术的重要内容。一、支链着火一、支链着火链锁自燃理论认为，使燃烧反应自行加速度不一定要依靠热量积累，可以通过链锁的分支，迅速增殂活化中心来达到。由上节链锁反应的讨论可知，链锁反应的速度受到活化中心浓度的影响。在链锁反应过程中，不但有导致活化中心形成并分支的反应，也有使活性中心销毁链锁中断的反应。所以，链反应速度是否能得到增长，以致自燃着火，还得取决于两者之间的关系，在等温条件下，链反应的速度完全由活化中心

4、的浓度变化来确定。若 Wo为外界能量作用而形成原始活化中心的速度，即链形成的速度；Wl为链锁分枝活化中心增加的速度，它由链增长中最慢的中间基元反应来决定：W2为链锁中断，活化中心销毁的速度。而 Wl、W2都与活化中心本身浓度成正比。则，等温条件下活化中心的瞬时浓度变化为：式中 Ca活化中心的瞬时浓度；f,g分别为活化中心增加和销毁的速反常数。它们与链锁反应的条件，如活化能、温度、压力等因素有关。令=f-g 为实际活化中心增长的速度常数，则得：这里Ca=W 为链锁分枝的实际速度。将此式积分变换，并考虑在初始条件=0 时，Ca=0 得：令为一个活化中心参加的单个链锁环节反应，所生成的最终产物数目。

5、如上述氢的燃烧反应中，一个原子氢参加反应，生成二个水分子，则=2。那么，整个分支链锁反应的实际速度，即生成物形成的速度，为：以上两式可说明，即使在等温条件下，活化中心浓度和分支链锁反应速度两者随时间的变化关系，基本上都是按指数函数关系急剧地增长。具体地说，可能有三种情况：(1)当 fg，即0 时，表明，在链锁反应开始的很短时间i 后，反应速度与时间的关系便接近指数函数关系，使反应自动加速，而产生自然着火。(2)当 f=g，=0 时表明，当温度增加到某一数值时，恰好使链的分支速度等于链中断速度。此时，活化中心浓度和化学反应速度均以直线规律随时间逐步增长。(3)当 fg，Q1，使反应系统温度不断下

6、降；反过来，假设温度从 2 点上升，则出现 Q1Q2，使反应温度不断上升。可见，在 2 点，任何温度的微小波动，都会使反应系统离开平衡状态，因而，交点 2实际上是不稳定的平衡状态；交点 1 的情况就不同。假设温度偶然降低，则 Q1Q2，使温度上升；假设温度偶然升高，则出现 Q1Q2，使系统温度又降回到原处。显然，交点 1 是一个稳定的平衡状态。由于这样的差别，2 点称为“不稳态平衡点”，1 点称为“稳态平衡点”。一般，燃料在与空气接触的环境中长期贮存时，都处于稳定平衡点的状态。由于混合物的温度很低，燃烧化学反应速度非常地慢，处于缓慢氧化状态。燃料组分在一定时间内几乎不发生变化。事实上，可燃混合物从较低的初始温度 T0开始，处于缓慢的氧化状态，不可能自行超越 1 点，因而也就无法达到 2 点，除非加以外热，当然这就不属于热力着火的范畴了。当器壁温度升得较高时，M 线继续向有平移并和 L 线的两交点 1、2 彼此将更加靠近。当 T0=T03时，散热线 M 和发热线 L不再相交，而是相切，相切点 i 满足 Q1=Q2，也是不稳态平衡点，但它是稳定状态的极限位置。相应于该点的温度 Ti则称为自