燃燒與爆炸試卷-答案

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）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(diǎn)燃，就會(huì)形成噴射火災(zāi)。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。BLEVE是指沸騰液體擴(kuò)展蒸氣爆炸。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(yuǎn)遠(yuǎn)大于燃燒。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。在經(jīng)審查批準(zhǔn)可以在禁火區(qū)動(dòng)火后，動(dòng)火前必須進(jìn)行動(dòng)火分析，一般不要早于動(dòng)火前30分鐘?；て髽I(yè)的動(dòng)火標(biāo)準(zhǔn)是，爆炸下限小于4%的，動(dòng)火地點(diǎn)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。滅火劑要具有低的導(dǎo)熱系數(shù)和高的熱容。物質(zhì)溫度雖已達(dá)到理論上的自燃點(diǎn)，但并不立即著火，而要經(jīng)過若干時(shí)間才會(huì)出現(xiàn)火焰，這段時(shí)間稱為誘導(dǎo)期?？扇夹詧D表中的可燃性區(qū)域與氧氣軸的交點(diǎn)所對應(yīng)的燃料氣的濃度代表可燃?xì)怏w在氧氣中的燃燒極限。衡量爆炸強(qiáng)度強(qiáng)弱的指標(biāo)是壓力上升速度（dp/dt）?！叭畏蕉伞钡淖饔檬怯脕砉烙?jì)在一個(gè)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(jìn)行說明。答：燃燒的鏈鎖反應(yīng)理論認(rèn)為氣態(tài)分子間的作用，不是兩個(gè)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(gè)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(jī)理為：鏈的引發(fā)鏈的傳遞鏈的終止3．正?；鹧?zhèn)鞑ズ捅Z各自有什么特點(diǎn)？答：正常的火焰?zhèn)鞑サ奶攸c(diǎn)：燃燒后氣體壓力要減少或接近不變；燃燒后氣體密度要減少；燃燒波以亞音速（即小于音速）進(jìn)行傳播。爆轟的特點(diǎn)：燃燒后氣體壓力要增加；燃燒后氣體密度要增加；燃燒波以超音速進(jìn)行傳播。4．簡述火焰?zhèn)鞑サ臒崂碚摵蛿U(kuò)散理論。答：（1）火焰?zhèn)鞑サ臒崂碚撜J(rèn)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(kuò)散理論認(rèn)為凡是燃燒都屬于鏈?zhǔn)椒磻?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(kuò)散，使新鮮冷混氣發(fā)生鏈鎖反應(yīng)的UCO=15.105kcal/mol，UO2=25.231kcal/mol，UN2=14.195kal/mol=(0.2×25.231+0.068×15.105+0.632×14.195)×4.184=62.946kJ因?yàn)?3.298>62.946，所以，Tmax>2400K假設(shè)Tmax=2600KUCO=16.565kcal/mol，UO2=27.798kcal/mol，UN2=15.549kal/mol=(0.2×27.798+0.068×16.565+0.632×15.549)×4.184=69.09kJ因?yàn)?2.946<63.298<69.09，所以2400<Tmax<2600KTmax=2400+2411.5KPmax=P0=0.1×=0.723MPa3．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(jì)算需要惰化的次數(shù)和所需要的氮?dú)鈹?shù)量。溫度為25℃，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(dá)到20mmHg的絕對壓力，隨后真空被純氮?dú)庀?，直到壓力恢?fù)至1個(gè)絕對大氣壓。答：根據(jù)題意得知：該容器的體積為100m3=100×264gal=26400gal;溫度為（℉）=32+25℃×1.8=77℉；因此，初始和終止?fàn)顟B(tài)的氧氣濃度為：y0=0.21yf=1ppm=1×10-6所需要的循環(huán)次數(shù)應(yīng)由如下方程計(jì)算：yf=y0ln=jlnj==3.37惰化次數(shù)j=3.37。需要4次循環(huán)才能將氧氣濃度減少至1ppm。同時(shí)，因低壓=（20/760）×14.7psia