燃燒與爆炸試題答卷參考答案

1、2013年工程碩士燃燒與爆炸災(zāi)害及其防治試卷（無錫班）工程領(lǐng)域：安全工程姓名： 魏旭東 成績： 一、填空題（每空1分，共15分）1 .加壓氣體和/或液體由泄漏口釋放到非受限空間（自由空間）并立即被點燃，就會形成噴射 火災(zāi)。2 .陰燃的結(jié)構(gòu)包括熱解區(qū) 、 碳化區(qū) 和殘余灰/炭三部分。3. BLEVE是指沸騰液體擴展蒸氣爆炸。4 .爆炸屬于一種特殊的燃燒形式，但爆炸又不同于燃燒， 其主要區(qū)別在于爆炸的能量的釋放速度 遠遠大于燃燒。5 .謝苗諾夫熱自燃理論適用于解釋 預(yù)混氣體的熱自燃過程。6 .在經(jīng)審查批準可以在禁火區(qū)動火后，動火前必須進行動火分析，一般不要早于動火前 30分鐘?；て髽I(yè)的動火標準是

2、， 爆炸下限小于4%的，動火地點可燃物濃度小于0.2% 為合格，爆炸下限大于 4%的，則現(xiàn)場可燃物含量小于0.5%為合格。7 .滅火劑要具有低的導(dǎo)熱系數(shù)和高的熱容。8 .物質(zhì)溫度雖已達到理論上的自燃點，但并不立即著火，而要經(jīng)過若干時間才會出現(xiàn)火焰， 這段時間稱為 誘導(dǎo)期 。9 .可燃性圖表中的可燃性區(qū)域與氧氣軸的交點所對應(yīng)的燃料氣的濃度代表可燃氣體在氧氣中的燃燒極限。10 .衡量爆炸強度強弱的指標是壓力上升速度（dp/dt）。11. “三次方定律”的作用是用來估計在一個有限空間內(nèi)、如建筑物或容器中爆炸所造成的后果。二、簡答題（每題5分，共40分）1 .抑制法滅火的原理是什么答：抑制法滅火的原理

3、是使滅火劑參與到燃燒反應(yīng)中去，它可以銷毀燃燒過程中產(chǎn)生的游離基， 形成穩(wěn)定分子或活性游離基，從而使燃燒反應(yīng)終止。2 .什么是燃燒的鏈鎖反應(yīng)理論并以氫氣在氧氣中的燃燒為例進行說明。答：燃燒的鏈鎖反應(yīng)理論認為氣態(tài)分子間的作用，不是兩個分子直接作用得出最后產(chǎn)物， 而是活性分析自由基與另一分子起作用，作用結(jié)果產(chǎn)生新基，新基又迅速參與反應(yīng)，如此延續(xù)下去而形成一 系列的鏈鎖反應(yīng)。鏈鎖反應(yīng)都由三個階段構(gòu)成，即鏈引發(fā)、鏈傳遞和鏈終止。氫氣在氧氣中的燃燒機理為：鏈的引發(fā)H 2 O2 2HO ?H 2 M 2H ? MHO? H2 H ? H2OH ? O2 O? HO?鏈的傳遞O? H2 H ? ?OHH ?

4、02 MHO2 ? MHO2 H2 H2O HO?2H? H2 鏈的終止 H ? ?OH H2O H ? H? H23 .正?；鹧?zhèn)鞑ズ捅Z各自有什么特點答：正常的火焰?zhèn)鞑サ奶攸c：(1)燃燒后氣體壓力要減少或接近不變；(2)燃燒后氣體密度要減少；(3)燃燒波以亞音速(即小于音速)進行傳播。爆轟的特點：(1)燃燒后氣體壓力要增加；(2)燃燒后氣體密度要增加；(3)燃燒波以超音速進行傳播。4 .簡述火焰?zhèn)鞑サ臒崂碚摵蛿U散理論。答：(1)火焰?zhèn)鞑サ臒崂碚撜J為火焰能在混氣中傳播是由于火焰中化學(xué)反應(yīng)放出的熱量傳播到新鮮 冷混氣中，使冷混氣溫度升高，化學(xué)反應(yīng)加速的結(jié)果。(2)火焰?zhèn)鞑サ臄U散理論認為凡是燃燒

5、都屬于鏈式反應(yīng)，火焰能在新鮮混氣中傳播是由于火焰中的自由基向新鮮冷混氣中擴散，使新鮮冷混氣發(fā)生鏈鎖反應(yīng)的結(jié)果。5 .解釋原油在燃燒過程中發(fā)生沸溢現(xiàn)象的原因。答：(1)由于原油的沸程較寬，組分之間的比重相差較大，因此在燃燒時能形成熱波；(2)當熱波遇到原油中乳化水后使乳化水汽化形成水蒸汽，體積膨脹；(3)水蒸氣由于密度小，向上升，而原油粘度較大，水蒸汽不容易穿過油層進入環(huán)境，在原油內(nèi)部形成油包水，導(dǎo)致原油體積不斷膨脹，最終導(dǎo)致沸溢的發(fā)生。6 .簡述陰燃向有焰燃燒轉(zhuǎn)變的本質(zhì)。答：當碳化區(qū)的溫度增加是，由于熱傳導(dǎo)使得熱解區(qū)溫度上升，熱分解速率加快，揮發(fā)物增多，這 時熱解區(qū)附近空間的可燃氣體濃度加大，

6、 當這個濃度達到某一值時，若有明火即可引燃；如果沒有 明火，當溫度繼續(xù)升高時，可以自燃著火。這就完成了陰燃想有焰燃燒的轉(zhuǎn)變。7 .粉塵爆炸的機理是什么答：(1)粉塵粒子表面通過熱傳導(dǎo)和熱輻射，從點火源獲得點火能使粉塵表面溫度急劇升高。(2)粒子加速熱分解或干儲，在粒子周圍產(chǎn)生氣體。(3)氣體與空氣混合，發(fā)生火焰面而燃燒。(4)燃燒產(chǎn)生的熱量，進一步促進粉塵分解，不斷放出可燃性氣體，使火焰?zhèn)鞑ァ?.靜電火花引起火災(zāi)爆炸所必須具備的條件是什么答：靜電火花引起火災(zāi)爆炸事故必須具備下列條件：(1)要具備產(chǎn)生靜電的條件。(2)要具備產(chǎn)生火花放電的電位。(3)有能產(chǎn)生火花放電的條件；(4)放電火花有足夠的

7、能量；(5)現(xiàn)場環(huán)境有易燃易爆混合物。此5個條件缺一不可，因此要達到預(yù)防目的，只要消除其中一條即可防止火災(zāi)爆炸。三、計算題(每題15分，共45分)1.某混合物中各組分所占體積百分比以及燃燒極限如下表，試判斷如果存在引燃源，該混合氣能否爆炸表1混合氣體的組成及其燃燒極限物質(zhì)體積百分比，%LFL, %UFL, %乙烷0.81.17.5甲烷2.05.016乙烯0.52.736.0空氣96.7答：根據(jù)上表可知:混合氣中可燃物質(zhì)乙烷、甲烷、乙烯的摩爾百分比分別為：0.24、0.61、0.15;由于混合氣含有3.3%的可燃物質(zhì)，在該混合氣的燃燒極限內(nèi)，因此，若在存在點燃源的情況下,該混合氣可以發(fā)生爆炸。2

8、.試計算CO-空氣混合物在CO濃度為20%時爆炸的理論最高溫度與壓力。已知 To=300K, P0=0.1MPa, CO的燃燒熱Qco=285.35kJ/mol。計算中需用到的氣體的部分熱力學(xué)能見下表。表2氣體的熱力學(xué)能(X 4.18kJmol-1)K02N2COCO23001.4861.4891.4891.658220013.66412.85113.00422.655240015.10514.19514.35925.231260016.56515.54915.72227.798280018.04916.91317.09330.382答：當CO-空氣混合物中的CO的濃度為20%時，燃燒反應(yīng)方程

9、式如下:0.2CO+0.168C2+0.632N2=0.2CO2+0.068O2+0.0632N2當 T0=300K, P0=0.1MPa時Uco=1.489kcal/mol, Uo2=1.486kcal/mol, UN2=i.489kal/molU 反二(0.2X 1.489+0.168X 1.486+0.632X 1.489) X 4.184=6.228kJU 產(chǎn)= U 應(yīng) +nQco=6.228+0.2X 285.35=63.298kJ假設(shè) Tmax=2400KUco=15.105kcal/mol, Uo2=25.231kcal/mol, UN2=l4.195kal/molU反二(0.2

10、X 25.231+0.068X 15.105+0.632X 14.195) X 4.184=62.946kJ因為 63.298>62.946,所以，Tmax>2400K假設(shè) Tmax=2600KUco=16.565kcal/mol, Uo2=27.798kcal/mol, UN2=l5.549kal/molU 反=(0.2X27.798+0.068X 16.565+0.632X 15.549) X 4.184=69.09kJ因為 62.946<63.298<69.09,所以 2400<Tmaxv2600K63.298 62.946Tmax=2400+ (2600

11、2400) 2411.5KPmax=P0Tmax-n=0.1XT0169.09 62.9462411.5 ( 0.2 0.068 0632)- “一c =0.723MPa300(0.2 0168 0632) 3,使用真空惰化技術(shù)將100m3容器內(nèi)的氧化濃度降低至1ppm。計算需要惰化的次數(shù)和所需要的氮氣數(shù)量。溫度為25C,容器剛開始是在周圍環(huán)境條件下充入空氣，使用真空泵達到20mmHg的絕對壓力，隨后真空被純氮氣消除，直到壓力恢復(fù)至1個絕對大氣壓。答：根據(jù)題意得知：該容器的體積為 100m3=100 x 264gal=26400gal;溫度為(T) =32+25 C X 1.8=77 °F ；因此，初始和終止狀態(tài)的氧氣濃度為：y0=0.21yf=1ppm=1 x 10-6所需要的循環(huán)次數(shù)應(yīng)由如下方程計算：PL jyf= y0 Phln 么二jin豆V。Phln(10 6/0.21) in (20/760) - .惰化次數(shù)j=3.37。需要4次循環(huán)才能將氧氣