我们常用常见的气割，专业点的名称叫金属热切割，燃料气体的选择直接影响切割效率、质量和经济性。乙炔（C₂H₂）与丙烷（C₃H₈）作为两种主流切割燃气，他们氧气消耗特性的差异源于分子结构、燃烧热力学及切割机理的本质区别（这句话有点像绕口令，也不太容易理解）。今天我们基于燃烧化学与传热学原理，聊一聊他们的氧气需求的差异。

燃烧化学计量学的根本差异

他们耗氧量的差异的本质是化学反应，下面我们从化学计量学角度进行分析，两种燃气的完全燃烧反应方程式可以很明确他们的理论需氧量：

乙炔的完全燃烧反应：

2C₂H₂ + 5O₂ → 4CO₂ + 2H₂O

按体积计算，乙炔与氧气的理论混合比为1:2.5。每立方米乙炔完全燃烧需消耗2.5立方米氧气。

丙烷的完全燃烧反应：

C₃H₈ + 5O₂ → 3CO₂ + 4H₂O

他们的理论混合比为1:5。每立方米丙烷需消耗5立方米氧气，为乙炔的两倍。

他们这一差异源于分子中的碳氢比：乙炔（C/H=1）的氢含量较低，氧化产物中CO₂比例高；丙烷（C/H=0.375）含氢量更高，生成水蒸气需消耗额外氧气。值得我们注意的是，实际切割作业中采用的通常是略富燃的预热火焰（氧燃比低于理论值），以维持还原性氛围，但丙烷所需的总体氧量仍显著高于乙炔。

热力学特性对切割工艺的直接影响

火焰温度与热值分布是决定切割效能的关键参数：

乙炔-氧火焰的核心温度可达3100-3150°C，它的内焰热量高度集中，传热效率优异。这主要得益于乙炔燃烧时释放的较高单位体积燃烧热（约56kJ/L）及火焰中游离碳粒子的二次辐射放热。高温特性使乙炔在预热阶段能快速将钢材表面加热至燃点（约900°C），缩短起割时间。

丙烷-氧火焰的最高温度约为2800-2850°C，总热值虽高于乙炔（约100MJ/m³对比56MJ/m³），但热量分布较分散，外焰比例较大。因此在我们实际切割中，为达到同等预热效果，常需增加约15-20%的预热时间或调整火焰形态。为补偿它相对较低的温度效率，我们通常需要提高约10-15%的切割氧压力与流量，以确保氧化反应充分进行。

切割机理与气体动力学的相互作用

金属气割本质是铁在纯氧中的剧烈氧化放热过程，而非依赖燃气火焰直接熔化。预热火焰的核心作用是将钢材表层加热至燃点，随后切割氧流使铁发生放热氧化反应（3Fe+2O₂→Fe₃O₄+1120kJ/mol），生成的熔渣被高速氧流吹除。

乙炔因它高温集中的火焰特性，能形成更狭窄的预热区，切割氧流受干扰较小，可获得较为垂直的切割面。其切割速度通常比丙烷快8-12%，尤其在中薄板（≤50mm）切割中优势明显。

丙烷火焰较软、预热区较宽，对厚板切割有一定优势——更宽的预热带有助于维持切割前沿温度梯度，减少因散热过快导致的切割中断。但需配合更高的切割氧流速（通常需提高0.1-0.2MPa）以克服较宽的预热区阻力，确保熔渣有效排除。这也解释了为何丙烷系统的总耗氧量显著增加：不仅预热火焰需更高氧燃比，切割氧阶段的需求也相应提升。

因此通过上文我们不能理解，乙炔与丙烷在氧气消耗上的差异，本质是分子化学能释放特性与传热效率差异的外在表现。

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