燃烧学重点知识第二部分.docx

4燃烧理论根底1, 单相反响：在一个系统内反响物及生成物属同一物态。2, 多向反响异相反响：在一个系统内反响物及生成物不属及同一物态。3, 浓度：单位体积中所含某物质的量。摩尔浓度：质量浓度：摩尔相对浓度：质量相对浓度：4, 标准生成焓, 反响焓, 燃烧焓, 显焓, 肯定焓P98-1005, 化学反响速率：单位时间内，反响物或生成物浓度的改变量。其单位为：kg/(m3s), kmol/(m3s), 分子数/(m3s) 例：a, b, c, d为对应于反响物A, B和产物C, D的化学反响计量系数反响速率可以表示为： 化学反响速率及计量系数之间有如下关系： 化学反响速率的三种表示方法：反响物的消耗速度, 生成物的生成速度, r为反响速度 影响化学反响的因素：温度, 活化能, 压力, 浓度, 可燃混合气的配比, 混合气中的惰性成分1. 浓度：浓度越大，反响速度越快。2. 压力：对于气体燃料，压力上升，体积削减，浓度增加，反响速度加快。压力对化学反响速度的影响及浓度一样。3. 温度：温度增加，反响速度近似成指数关系增加，表达在反响速度常数。阿累尼乌斯定律： 常数，频率因子，由试验确定；R通用气体常数，8.28kJ/molK，1.98kcal/molK；E活化能，J/mol，由试验确定n 气体分子的运动速度, 动能有大有小；n 在一样温度下，分子的能量不完全一样，有些分子的能量高于分子的平均能量，这样的分子称为活化分子自由基, 活化中心, 活化络合物, 中间不稳物n 化学反响中，由一般分子到达活化分子所需最小能量-活化能E；探讨活化能对反响速率影响，通过阿累尼乌斯定律n 阿累尼乌斯定律反响了温度对反响速率的影响； 阿累尼乌斯定律是试验得出的结果；并不是全部的化学反响都符合阿累尼乌斯定律。4. 反响物浓度：在其他条件不变的状况下，反响物浓度越大，反响速率越大。5. 混合气体：取决于可燃气所占组分，可燃气所占组分越多，反响速率越快。 化学当量比：燃料及空气刚好完全燃烧时，空气及燃料的质量比。化学反响的分类：1. 物态：单相反响, 多相反响2. 基元反响分子数分：单分子反响, 双分子反响, 三分子反响P1023. 反响机理困难程度：简洁反响, 困难反响4. 反响级数：1级反响, 1.5级反响, 2级反响5. 基元反响：能够一次完成的反响，即反响物的粒子只经过一次分子间的碰撞而实现的化学改变。6. 总反响：P102 质量作用定律：一组化学组分消逝的速率及各反响物浓度以其化学计量系数幂函数的乘积成正比。只适用于基元反响 k:反响速率常数或比反响速度，不同的反响有不同的k，其大小干脆反映了速度的快慢和反响的难易，并取决于反响温度及反响物的物理化学性质。 化学平衡常数： 对于可逆反响：正反响速度：逆反响速度：化学平衡：化学平衡是动态平衡，反响物及产物的浓度均不变，但反响没有停顿。化学平衡常数：kf, kr取决于反响温度及反响物的物理化学性质 化学反响级数：试验说明，反响速度及反响物浓度之间存在着肯定量的关系。 kn：反响的比反响速度常数； x+y:反响级数，一般由试验测定。化学反响级数及反响分子数的区分：· 反响的级数按试验测定的动力学方程来确定，而反响的分子数那么依据引起反响所需的最少分数目来确定；· 简洁反响的级数经常及反响式中作用物的分子数一样；困难反响，反响物或生成物的净反响速度及其反响机理相关，其某一化合物的净反响速度应是该化合物在各个基元反响中的消耗速度及生成速度的代数和。 在简洁反响中，由于反响物中存在着大量作不规那么热运动的分子，它们之间会发生碰撞。当碰撞能破坏反响物原有分子键构造，生成新键时化学反响发生。 只有相互碰撞的分子所具有的能量超过肯定反响能级水平常才能进展化学反响，这一能级称为活化能。 分子之间须要通过碰撞才能引起化学反响；不是全部的碰撞都会发生反响；发生反响所需的临界能量叫活化能。 能量大于活化能的分子为活化分子；活化分子间的碰撞可以发生反响；单位时间内碰撞次数越多，反响速率越快；活化能越小，物质的化合实力越强。链锁反响：P112链锁反响的三个根本步骤：ü 链的形成引发ü 链的增长开展ü 链的中断终止链锁反响分两大类：ü 直链反响不分枝链锁反响ü 分支链反响分枝链锁反响链的引发形成：由反响物分子生成最初活化中心的过程。稳定物质，生成活化分子过程链的传播增长：活性中间产物及原物质作用产生新的活性中间产物的过程。消耗一个活化分子，又产生一个或多个活化分子链的增长可以是直线, 不分枝式，也可以是分枝式，即： 直链反响：一个活化分子参及反响产生一个活化分子分枝链反响：一个活化分子参及反响产生多个活化分子 链的中断：活化分子消逝成稳定物质的过程。5气体燃料的燃烧气体燃料燃烧原理及特点1, 单相同相, 均相反响：在一个系统内反响物及生成物属同一物态。2, 多向反响异相反响：在一个系统内反响物及生成物不属及同一物态。3, 气体燃料的燃烧过程包括三个阶段：燃气和空气的混合阶段 , 混合后可燃气体混合物的加热和着火阶段, 完成燃烧化学反响阶段。 全预混燃烧无焰燃烧, 动力燃烧4, 两种类型 预混燃烧：半预混燃烧扩散燃烧有焰燃烧 一次空气系数：燃烧前已及燃气混合的空气量及该燃气燃烧的理论空气量之比。 当一次空气系数大于0而小于1时，称为半预混燃烧； 当一次空气系数大于或等于1时，称为全预混燃烧 预混燃烧：假如燃气及空气预先混合后，再送入燃烧室燃烧，这种燃烧成为预混燃烧。 扩散燃烧：假如燃气及空气不预先混合后，而是通过各自管道送入燃烧室燃烧，此时燃气内部无一次空气，这种在燃烧室内边混合边燃烧的方式称为扩散燃烧。预混可燃气体的着火及燃烧1, 预混可燃气体的燃烧过程两个根本阶段：着火阶段, 着火后的燃烧阶段2, 预混可燃气体的着火方法：点燃 自燃 热自燃： 链锁自燃：预混燃烧的特点：P135爆炸式化学反响3.热自燃理论：Ø 某一反响体系在初始条件下，进展缓慢的氧化复原反响，反响产生热量，同时向环境散热，当产生的热量大于散热时，体系的温度上升，化学反响速度加快，产生更多的热量，反响体系的温度进一步上升，直至着火燃烧。Ø 自热体系着火胜利及否取决于其放热因素和散热因素的相互关系。Ø 发生热自燃时的温度称为热自燃温度或着火温度。Ø 理论燃烧温度：当燃气完全燃烧时，燃气温度到达最高值Tmax，称为理论燃烧温度绝热燃烧温度Ø 预混气体在绝热条件下的热自然：绝热热自然条件：上式的物理意义：只有当温度上升而使反响速度的增加速率超过因燃料消耗而引起反响速度下降速率时，预混合可燃气体在绝热条件下才会发生热自燃。绝热过程不是引起热自燃的充分条件。只要过程开场后，反响物浓度足够大，初始温度较高，虽初始反响速度较低，但随后的反响速度总会不断增大，并导致热自燃着火。Ø 预混气体在散热条件下的热自然：反响放热：向环境散热：着火取决于放热量及散热量的相互关系及其随温度而增长的性质。Ø 预混气体在散热条件下的热自然：Ø 预混气体在散热条件下的不同To时的热自燃：TB ² A点：低温区稳定点，其肯定值太低，熄灭状态，对应于一个反响速率很小的缓慢氧化工况。² B点：着火点临界点有波动要么回到B点，要么着火² C点：高温非稳定点，两种开展方向，对热自燃而言不行能出现的工况。² 着火温度着火点B对应温度：指在肯定的混合物压力P和肯定的壁温To下引起自燃着火的最低温度。² 线：Q1Q2，没交点，着火² 线Q：Q1Q2，一个切点，特定系统的临界散热直线。² 热自燃着火的临界条件:² 系统发生热自燃的条件：Q1Q2² 着火临界温度的影响因素：仅能在T0=T0时才能实现临界自燃着火，即TB及T0有关。T0越低，着火温度越低。增加散热后，自燃条件被破坏。有利着火燃料活性强E小或k0大易着火T0 简洁着火² 着火感应期ti ：指预混可燃气体从初始温度加热到着火温度TB所需时间。当可燃气体的温度, 压力, 燃气浓度上升时感应期可缩短，有利于着火和燃烧性能的改善点燃及热自燃的区分： 热自燃整个混合气的温度较高，反响和着火在容器的整个空间进展的。点燃使混合气的局部气体受到高温点火源的加热而反响，然后向空间传播。 点燃温度一般高于自燃温度, 点燃不仅取决于炙热体旁边局部气体是否着火，且还取决于该着火能否被传播。 点燃方法：炙热物点燃, 电火花或电弧点燃, 小火焰点燃, 压缩点燃, 高温气体点燃。影响着火浓度界限可燃极限的因素：P1431, 压力 p 可燃极限2, 流速 w 着火范围变窄3, 可燃混合物初温 T0 着火范围变小4, 掺入其它物质预混可燃气体的燃烧 当可燃混合气的某一局部点燃着火时，将形成一个薄层火焰面，火焰面产生的热量加热邻近层的混合气，使其温度上升至着火温度而发生燃烧。这样一层一层地着火燃烧，把燃烧扩展到整个混合气，称为火焰传播 依据流淌状况，预混燃烧可以分为层流燃烧和湍流燃烧两种 层流燃烧:Ø 火焰前锋：正在进展猛烈发光反响，同时发出光和热的气体薄层温度最高Ø 火焰前锋特点：P147Ø 层流流淌下火焰前锋沿法线方向相对于簇新混合气的移动速度称为“正常传播速度或“层流传播速度Ø 层流火焰传播理论: 热力理论：火焰中化学反响主要是由于热量的导入使分子热活化而引起的，所以火焰前沿的反响区在空间中的移动确定于从反响区向簇新预混可燃气体传热的传导率。 扩散理论：火焰中的化学反响主要是由活化中心向簇新预混可燃气体扩散，促使其链锁反响开展所致。热力理论不否认火焰中有活化中心存在和扩散，但认为活化中心的扩散对反响速度的影响不是主要的。热力理论及实际较为接近。Ø 层流火焰传播速度:ü 层流火焰传播速度及预混可燃气体的热扩散系数a的平方根成正比，及平均化学反响时间t 的平方根成反比ü 火焰前锋面厚度d及火焰传播速度成反比Ø 层流火焰传播速度的影响因素：ü 可燃气体混合物的性质ü 燃料分子的构造ü 过量空气系数ü 可燃混合气的压力ü 可燃混合气的初始温度ü 混合气中的惰性气体湍流燃烧:² 湍流火焰及层流火焰的区分：P151层流：火焰锋面光滑，火焰前锋厚度很薄，火焰传播速度小。湍流：火焰长度缩短，火焰前锋变宽，并有明显的噪声，火焰前锋不再是光滑的外表，而是抖动的粗糙外表，火焰传播快。 ² 湍流火焰传播理论：皱折外表燃烧理论, 容积燃烧理论² 三种湍流火焰：P152² 为什么紊流火焰传播速度更快？1湍流流淌使火焰变形，火焰外表积增加，因而增大了反响区；2湍流加速了热量和活性中心的传输，使反响速率增加，即燃烧速率增加；3湍流加快了簇新氧气和燃气之间的混合，缩短了混合时间，提高了燃烧速度。 ² 湍流火焰传播速度ST的影响因素:P154更好Ø 可燃混合物浓度的影响：及层流相像，存在前沿传播的浓度界限和最大传播速度Ø Re的影响：Re越大，最大传播速度越大。气流速度增加，最大传播速度显著增加Ø 可燃混合物的初始温度：初始温度越高，传播速度越大² 均相预混气体火焰的稳定 火焰稳定的两个根本条件P155火焰根部必需有一个有足够能量的固定点火源必需满意余弦定理² 什么是回火, 脱火？稳定及相应措施P155, P394, P396² 火焰稳定器：P157 气体燃料的扩散燃烧：Ø 扩散燃烧特点：P58Ø 层流扩散燃烧：P159Ø 影响扩散火焰长度的因素：P160Ø 燃烧器：P1626液体燃料的燃烧原理² 液体燃料的燃烧方式：主要为扩散燃烧² 液体燃料的燃烧过程：先蒸发气化为油蒸汽，进而进展均相燃烧。1, 雾化2, 蒸发3, 掺混4, 燃烧² 液体燃料燃烧特点：1, 扩散燃烧 2, 非均相燃烧² 液体燃料及气体燃料的不同点：液体燃料在及空气混合之前存在着蒸发气化过程² 液体燃料在在着火燃烧前发生蒸发及气化的特点，可将其燃烧分为，液面燃烧, 灯芯燃烧, 蒸发燃烧, 雾化燃烧。² 燃油雾化燃烧：Ø 油的雾化Ø 油滴的蒸发Ø 油滴的燃烧过程² 雾化燃烧：用雾化器将燃油分裂成很多微小而分散的油滴，以增加燃油单位质量的外表积，使其能和四周空间的氧化剂更好地进展混合，在空间到达快速和完全的燃烧。² 雾化的方法可分为机械式雾化和介质式雾化。² 液体燃料雾化的目的为什么用雾化, 为什么说雾化过程是液体燃料燃烧的关键：P185² 雾化性能及质量的评定主要指标：P185² 雾化过程的几个阶段：P185² 雾化角等概念P186-P191好好看看² 常用雾化方式及装置：机械雾化, 介质雾化, 混合式雾化, 组合式雾化。² 配风器的作用任务：P195² 配风原理及配风器应当满意的要求：P196-P197² 合理的稳焰技术：P203² 对于重油燃料，燃烧器应？P204² 加强液体燃料的燃烧方法：P201 1加强雾化，减小油滴直径，选用相宜的雾化器； 2增加空气及油滴的相对速度。相对速度越大，越有利于燃料和空气之间的扩散, 混合，加强燃烧； 3刚好, 适量供风Ø 刚好供风，防止高温, 缺氧造成燃料热分解；Ø 适量供风，提高燃烧效率。 4供风原那么Ø 少量一次风送入火焰根部，在着火前及燃料混合，防止油在高温下热分解；Ø 保证后期混合，提高风速，使射流衰减变慢；Ø 在着火区制造适当的回流区，保证着火；Ø 燃烧中保证油雾及空气猛烈混合，气流雾化角及油雾扩散角相适应。