燃烧学-五-多组分反应流体守恒方程方案.ppt

3 8 C H 2 O 2 CO 3 8 2 2 2 2 , , , , , C H CO CO O H H O OH 例【 5.3 】 有一非预混射流火焰，其燃料为 ，氧化剂为等 和 的混合物。火焰中的组分有 和 所有双元扩散系数相等，即各组分之间的扩散性相同， 如果燃料和氧化剂按化学恰当比混合，试计算该射流火 焰的混合物分数，并用各组分的质量分数表示火焰中任 一点处的局部混合物分数。 摩尔混合的 。假设 【解】要计算按化学恰当比混合的燃料和氧化剂的混合物分数， 我们只要计算反应物中燃料 ( ) 3 8 C H 的质量分数即可： O cH bCO CO O a H C 2 2 2 2 8 3 ) ( ? ? ? ? O cH bCO CO O a H C 2 2 2 2 8 3 ) ( ? ? ? ? , , C H O : 8 2 H c = : 3 C a b + = : 2 2 2 O a a b c + = + 5, 8, 4 a b c = = = 从 从上面可求解出 原子守恒可得： 因此 ( ) ( ) 3 8 3 8 2 2 5 44.096 44.096 5 44.011 32.000 C H stoic F C H CO O MW f Y MW MW MW = = + + = + + 0.1040 stoic f = 要确定局部混合物分数，必须考虑到火焰中的碳原子不都是 来自燃料 ( ) 3 8 C H 2 CO ( ) 3 8 C H ，因为氧化剂中含有 H 原子只来源于燃料 和局部 H 元素质量分数成正比： 。但是要注意到 ，因而局部混合物分数必定和 H H Y Y H H f 468 . 5 ) 008 . 1 ( 8 096 . 44 ( ? ? ? ） 混合物的质量 的质量 ）（ 的质量 燃料的质量 H Y 可由火焰中各组分的质量分数加权求和而得到： 3 8 2 2 3 8 2 2 8 1.008 2.016 1.008 44.096 18.016 17.008 0.1829 0.1119 0.0593 H C H H H O OH C H H H O OH Y Y Y Y Y Y Y Y Y ′ = + + + = + + + OH O H H H C Y Y Y Y f 3243 . 0 6119 . 0 468 . 5 2 2 8 3 ? ? ? ? 第五章 多组分反应流体守恒方程 燃烧现象包含流体流动、传热、传质和化学反 应以及它们之间的相互作用。燃烧过程是一种综合 的物理化学过程。 本章介绍控制燃烧过程的基本方程组： 混合物 质量守恒 方程 组分质量守恒 方程 动量守恒 方程 能量守恒 方程。 着重介绍多组分反应流体 一维流动 的守恒方程 组，以便为分析各类火焰现象奠定基础。 提 纲 : 动量守恒方程 多组分反应流体一维流动守恒方程 多组分一维流动守恒方程的通用形式 组分守恒方程 混合物质量守恒方程 能量守恒方程 守恒标量的概念 Shvab-Zeldovich 公式 考虑一长度为Δx，截面积为 A 的一维控制体。 一、混合物质量守恒方程 5.1 多组分反应流体一维流动的守恒方程 根据质量守恒原理 [ ] [ ] 0 cV m x x m x dm q q dt ? ? ? ? ? cv cv V m ? ? x A V cv ? ? m q vA ? ? 式中控制体内混合物质量 控制体体积 质量流量 ( ) ( ) ( ) x x x d A x vA vA dt ? ? ? ?? ? ? ? 两边同时除以 A x ? ，并取极限 0 x ? ? ，得 代入式（ 5-1 ），得 对于定常流， 0 t ? ? ? ? 0 ( ) d v dx ? ? m q v const ? ? ? 0 ( ) ( ) ( ) t lim x x x x v v v x x ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ，则有 —— 密流，质量速度 单位面积质量流量 混合物质量守恒方程的通用形式： ( ) 0 t v ? ? ? ? ? ? ? ? 二、组分的质量守恒方程 对于 定常流 ，组分 A 的质量守恒方程可以写成 , , ( D ) A m