知火而行5 | 液体燃烧

发布时间:2020-09-22点击量:103

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知火而行 | 消防燃烧学基础

知火而行3 | 热传递的三种方式

本专题内容主要来自加拿大渥太华消防局开发的一个课程FKTPFrom Knowledge To Practice),旨在研究火灾动力学与当前灭火策略与战术的关系,使消防员更好地识别火场的风险,从而降低火场伤亡。

上一期我们讲到了气体燃烧,让我们简要回顾一下:

1)有焰燃烧=气相燃烧;

2)气体燃烧必须在着火浓度极限内。

本期,我们就来讲讲液体燃烧的一些特性。

液体要燃烧,需要产生足够多的蒸气,并在液体表面形成可燃的气体混合物。此时,如果达到一定热量,且气体混合物在着火浓度极限范围内,就可能着火。

.闪点

评定液体火灾危险性的重要依据

闪点:在规定的实验条件下,液体表面发生闪燃的温度。

讲到闪点,就必须先聊一聊闪燃,闪燃就是可燃液体挥发的蒸⽓与空⽓混合形成的可燃蒸⽓遇明⽕(或⾼温)发⽣⼀闪即逝的燃烧现象。

在闪点温度下, 液体会被点燃,但燃烧并不能维持,这主要还是蒸发速度⼩于燃烧速度(也就是产⽣的蒸⽓来不及补充消耗掉的蒸⽓)。

测量闪点的⽅法有两种:开⼝闪点和闭⼝闪点。

闪点测量仪

左边为闭口测量仪     右边为开口测量仪

闪点越低,⽕灾危险性越⼤。

按照《建筑设计防火规范》,我们对燃烧性液体按闪点分为甲、乙、丙三类。

根据《建筑设计防火规范》GB50016-2014 划分

我们来看看常见液体的闪点:

闪点越低,越容易形成蒸汽。

具有较低闪点的液体首先需要较少的能量来形成蒸汽(一旦燃烧,也需要较少的能量就能保证持续燃烧)。

因此,在相同的混合条件下,它们更容易点燃,燃烧速度更快,也就能在火场中释放更多的能量。

液体可燃物也有燃点,也就是能保持它持续燃烧的最低温度。通常情况下,液体燃点⽐闪点⾼。

.蒸气压

蒸⽓压越⾼,也就代表液体越容易蒸发。

“在某一温度下,液体与在它液面上的蒸汽呈平衡状态时,蒸汽所产生的压力称为饱和蒸汽压,简称蒸汽压。”

一般讨论的蒸气压都是为大量液体的蒸气压

在给定的温度和压⼒条件下,蒸⽓压越⾼,也就代表液体越容易蒸发,液体上⽅形成的蒸汽也就越多。

蒸气压是液体可燃物蒸发的容易程度的指标,每种可燃物都有不同的蒸⽓压。

当然,温度越高,蒸气压也越大。

这也就意味着火后,液体在高温下产生可燃蒸气越容易,也越多,这也就进一步助燃火势蔓延。

常见液体的特性

.点火方式

点燃、受热自燃、自热自燃。

可燃混合物在可燃物表面以上产生后,必须添加能量才能使点火发生。

液体点⽕⽅式有三种:点燃、受热⾃燃以及⾃热⾃燃。

点燃:也就是明火直接引燃,如下图:

⼄炔喷嘴直接点燃液体可燃蒸汽

受热自燃:与热源没有直接接触,辐射热直接提高可燃蒸气温度,导致其燃烧。如下图:

加热器通过热辐射引燃

自热自燃:有些可燃物⾃身会进⾏放热反应,通常是通过分解放热。分解放热反应会提升可燃物+空⽓混合物的温度,温度提升反过来⼜会增强反应强度,形成正反馈回路。

逐渐的,越来越多的可燃蒸汽被释放出来,当温度升⾼到燃点时,就发⽣⾃燃。

主要满足两个条件:1、热的积聚⽐消散快;2、现场有⾜够的空⽓供其反应。

如下图的带松节油的碎布自燃:

带松节油的碎布的⾃燃,反应时间从几个小时到几天不等

“池状”燃烧&“喷雾”燃烧

可燃液体着火后通常会形成稳定的火焰。以大部分可燃液体泄漏为例,着火后通常会在液体上方形成像水池火一样的燃烧,并形成清晰明了的火焰,我们称之为——“池状”燃烧。

通常情况会形成大量的可燃蒸气,并且以扩散火焰的形式燃烧。

池状燃烧

针对此类火灾,我们通常使用泡沫来灭火。

另一种比较特殊的就是“喷雾”燃烧。

喷射雾化使可燃液体变成液滴群,大大增加了可燃液体与空气的接触表面,极大地加速液体蒸发速率,提高蒸气浓度,使得燃烧更为容易,燃烧效率也更高。

 

来源:橙色救援
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