《燃烧工程》-课件.ppt

第三篇;概述;概述;概述;第七章 射流混合过程;工业炉燃烧技术主要研究的混合规律 紊流射流混合规律 常用到的射流类型：圆形断面的自由射流、同心射流、交叉射流及旋转射流等 射流混合过程研究的主要内容 射流初始条件：喷口尺寸、流量、温度、压力、密度、浓度、出流速度等 射流边界条件：外围流体流速、压力、温度、浓度等 研究射流混合过程的目的 根据射流的初始条件和边界条件，配合有关的物理参数，求出射流流场的速度分布、温度分布、浓度分布、卷吸气量比、射流扩展率以及射流张角，供研制和设计燃烧装置或组织火焰时参考;静止气体中的自由射流;同向平行流中的自由射流;交叉射流;环状射流和同心射流;旋涡射流;影响燃烧过程中火焰长度的因素及研究方法 气体动力学因素 煤气的物理化学性质 烧嘴出口直径 燃烧空间的几何特性 空气过剩系数 通过实验来确定不同条件下火焰长度的变化规律和半经验性计算公式;第八章;化学反应速率;影响化学反应速度的因素 浓度 温度 压力;浓度对化学反应速度的影响 符合质量作用定律 K—反应速度常数； n —反应级数 —分别表示A、B的浓度（mol/m3） 所以： ;温度对反应速度的影响 即速度常数K与温度T之间的函数关系 范特霍夫规则 ，该式表明温度每升高10K反应速度大约要变为原来速度的2-4倍。 阿伦尼乌斯定律 阿伦尼乌斯认为： 也就是 式中：E—阿伦尼乌斯活化能，通常称为活化能。单位：J·mol-1 R—通用气体常数，8.314 J/(mol·K) K0—常数，频率因子;随着温度的升高，反应速度反应速度在一定范围内是急剧增加的。大约达到10000K后，反应速度常数的增加趋势才趋于缓慢而逐渐接近常数K。;反应速度可以表示为温度和浓度的函数，即 只适用于简单反应，对于复杂反应，表达式将不同 燃烧反应属于链锁反应，活性中间产物（活化中心）起着重要作用。 燃烧反应速度不仅与原始物质浓度有关，而且与活化中心的浓度有关，其表达式要由实验确定。;压力对反应速度的影响 对于工业炉燃烧过程而言，压力对燃烧反应速度的影响常予以忽略 因为工业炉燃烧室中的压力接近于常压且变化范围不大;可燃气体的燃烧反应机理;氢的燃烧反应机理;链的产生;链的继续与支化;器壁断链;空间断链;主要的基本反应是自由基和自由原子的反应，而且几乎每一个环节都发生链的支化 反应的循环进行，引起H原子数的不断增加 一个氢原子产生三个氢原子，三个将产生九个……，从而反应速度越来越快。;链锁反应的反应速度随时间的变化有一个重要的特点： 初期有一个“感应期”（τi） ;在感应期中，反应的能量只要用来产生活化中心。 由于感应期中活化中心浓度小，观察不到反应在以一定速度进行。 超过感应期，由于链的支化，反应速度迅速增大，直至最大值。 反应在一定容器中，随着反应物质的消耗，活化中心的浓度逐渐减小，反应最终停止。;对于燃烧反应，热效应很大，若反应体系热损失较小，则体系应看作绝热体系 绝热体系在反应过程中不仅活化中心在积累，而且体系温度逐渐升高，所以感应期内速度便开始增加 超过感应期，反应速率急剧增加，并在一定容器内随着反应物的耗尽活性中心逐渐减少，最终反应停止。;氢的反应速度取决于链反应中的链的继续与支化: 因 的活化能最大，故总体而言，反应速度取决于 即 W＝KCH?CO2 考虑到温度的影响，氢的反应速度为 由该式可见温度对燃烧反应速度的影响是极为显著的;一氧化碳的燃烧反应机理;链的产生;链的继续;断链;一氧化碳的反应速率 式中：mco,mo2为CO和O的相对浓度；PK0为与水含量成正比的系数 一定的水的浓度有利于CO的燃烧反应，但如果水分过多，会使燃烧温度降低而减慢反应速度;甲烷的燃烧反应机理;甲烷的燃烧反应机理;链的继续： 断链： 这组反应机理的特点是生成产物甲醛，它又生成新的活化中心;在高温下，除了氧化物的链锁反应外，还伴随着甲烷的分解。 基本反应式包括甲烷的不完全燃烧反应： 甲醛的进一步完全燃烧： 甲烷的反应速度和氧及甲烷的浓度有关，并和温度及压力有关 根据实验研究，甲烷氧化的最大反应速度： 式中：α—比例常数；p—系统的总压力；m、n、t—实验常数，其值与温度有关。;碳的结晶形态 碳有两种结晶形态：石墨（燃烧中认为碳的结晶形态）、金刚石 石墨碳的燃烧机理 石墨炭的燃烧反应属于异相反应，包括扩散、吸附和化学反应 碳的化学反应—有三种反应 碳与氧反应—初次反应 碳与CO2反应： 一氧化碳的氧化反应：;碳与CO2的反应及一氧化碳的氧化反应为二次反应 分析生成CO和CO2是初次反应还是二次反应存在三种观点 认为初次反应生成物是CO2，而燃烧产物中的CO是由于CO2和C的还原反