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1.6 燃烧形式

根据物质燃烧过程,气体、液体、固体有不同的燃烧形式。气体的燃烧不需要经过蒸发、熔化等过程,在正常状态下就具备了燃烧条件,气体比液体和固体都容易燃烧。气体的燃烧形式可分为扩散燃烧、预混燃烧,液体的燃烧形式可分为蒸发燃烧、分解燃烧,固体的燃烧形式可分为蒸发燃烧、分解燃烧、表面燃烧。

1.6.1扩散燃烧

如果可燃气体与空气的混合是在燃烧过程中进行的,则发生稳定的燃烧,称为扩散燃烧。如图 1-14 所示的火炬燃烧,火焰的明亮层是扩散区,可燃气体和氧分别从火焰中心(燃料锥)和空气扩散到达扩散区。这种火焰的燃烧速度很低,一般小于0.5 m /s。可燃气体与空气是逐渐混合并逐渐燃烧消耗掉,能形成稳定的燃烧,只要控制得好,就不会造成火灾。除火炬燃烧外,气焊的火焰、燃气加热等属于这类扩散燃烧,如厨房发生燃气灶具在喷出燃气的同时进行大火点燃并发生的持续燃气燃烧现象。

图 1-14 火炬的燃烧

1.6.2预混燃烧

如果可燃气体与空气在燃烧之前按一定比例均匀混合,形成预混气,遇火源则发生爆炸式燃烧,称为预混燃烧,如图 1-15 所示。在预混气的空间里,充满了可以燃烧的混合气体,一处点火,整个空间立即燃烧起来,发生瞬间的燃烧,即爆炸现象。如厨房发生燃气泄漏一段时间后,泄漏的燃气与厨房空气充分预混,遇到明火则发生燃气爆炸事故。

此外,如果可燃气体处于压力下而受冲击、摩擦或其他着火源的作用,则发生喷流式燃烧,如气井的井喷火灾、高压气体从燃气系统喷射出来时的燃烧等。这种喷流燃烧形式的火灾较难扑救,需较多救火力量和灭火剂,应当设法断绝气源,使火灾彻底熄灭。

图 1-15 预混燃烧模型

1.6.3蒸发燃烧

液体、固体可燃物具有蒸发燃烧现象,如图 1-16 所示。酒精、汽油等液体可燃物燃烧时,先蒸发产生蒸气,蒸气再与空气混合后,被点燃进行燃烧。高温火焰会加剧液体表面蒸发,使液体的蒸发燃烧速度加快。此外,硫黄、沥青、石蜡、苯等固体物质的燃烧都是蒸发燃烧。这些固体在受热后,因熔点低,先熔融成液态,再受热蒸发,蒸发的蒸气再与空气混合,发生燃烧。低熔点固体的燃烧形式属于蒸发燃烧。

图 1-16 蒸发燃烧示例

1.6.4分解燃烧

木材等固体物质在燃烧过程中,先发生分解反应,释放出可燃气体,可燃气体再与空气混合,发生燃烧。这种燃烧形式称为分解燃烧。木材、纸张、棉、麻、毛以及合成高分子纤维等物质的燃烧就是分解燃烧,如图 1-17 所示。部分大分子量的液体的燃烧也属于分解燃烧。这些物质在受热时,分解产生的可燃气体产物能促进燃烧进一步发展。

1.6.5 表面燃烧

有些固体可燃物不能发生蒸发燃烧或分解燃烧,而是燃烧时表面呈炽热状态、无火焰,为非均相燃烧,称为表面燃烧。焦炭、木炭、铁、铜等可燃固体的燃烧就是表面燃烧,如图 1-18 所示。

图 1-17 木材的燃烧

图 1-18 焦炭的表面燃烧 j6yZm66bd2jhnOzKMTu3xe5FPkKIT5YHJFdsdH3DraW9wlqTu4oqlHDT1vlH7fjg

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