西工大燃烧学各章总结+重点问答题(2)

2020-02-20 22:55

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反应热与反应热效应区别:

化学反应过程中系统与外界交换的热量,统称为反应热,它是过程量。能够表征物质的属性而且是在特定条件下进行的化学反应的反应热,则称为热效应。显然,生成焓就是一种热效应,它是在化学标准状态下(等温等压),从稳定元素化合成1kmol 化合物的特定反应过程中所交换的热量。这样,生成焓就可看作是一个状态参数,代表该化合物在化学标准状态下所具有的化学能。所以生成焓的概念,可以脱离生成反应独立地加以应用。 反应热不一定是反应热效应;但反应热效应一定是反应热。

化学反应级数和反应分子数: 两个完全不同的概念,反应分子数概念只能用于一个基元反应,反应级数则是化学动力学实验测定的浓度对反应速度的影响的总结果。简单反应的级数常与反应式中反应物的分子

数相同。用途不同(区分反应类型;说明反应机理)。反应级数通常不是整数,如

一般碳氢燃料与氧的反应是1.5~2级反应;分子数一定是整数(如可以有0级反应,却没有0分子反应)。

甲烷射流火焰的长度比丙烷小的原因:

首先,出口动量对甲烷射流火焰长度的影响起主要作用,这使得甲烷射流火焰的无量纲长度比丙烷的长。但是,甲烷出口密度很小使得动量直径显著变小,这个较小的动量直径是使得甲烷火焰长度变小的关键因素(虽然甲烷的化学计量系数比丙烷要小,但是它的影响比动量直径要小的多)。

湍流火焰比层流火焰传播快的原因:

(1)湍流流动使火焰变形,火焰表面积增加,因而增大了反应区;

(2)湍流加速了热量和活性中间产物的传输,使反应速率增加,即燃烧速率增加; (3)湍流加快了新鲜混气和燃气之间的混合,缩短了混合时间,提高了燃烧速度。 热自燃与点燃的区别与联系

热自燃:整个 混合气的温度较高,反应和着火是在容器的整个空间进行的;

点燃:混合气的温度较低,混合气的部分气体受到高温点火源的加热而反应,而在混合气的大部分空间中其化学反应为零,其着火是在局部地区首先发生,然后向空间传播。 热自燃和点燃的差别仅在于整体加热与局部加热的不同而已,着火机理相同。

本生灯火焰外形特征为什么会如此: 在锥体顶部,由于火焰前沿的曲率半径和火焰前沿厚度在数量级上相当,因此,热传导和活性分子扩散非常强烈,提高了当地火焰的传播速度,使得锥顶变圆;由于火焰向金属壁面的散热或活性分子的销毁,靠近喷口处有一个无火焰区,称为穿透距离或熄火距离;因为可燃气体的压力大于大气压,使得可燃混合气通过穿透距离逸出,引起突出边缘。 火焰传播有浓度的上下限。

一般认为,火焰温度最高的混合物其火焰速度也最大。在很贫或很富的混气中,由于燃料或氧化剂太少,反应生热太少,而实际燃烧装置不可能是绝热的,故难以维持火焰传播必需的热量积累,所以火焰不能在其中传播。也就是说,火焰传播有浓度的上下限。 影响层流火焰传播速度:

物理因素:压力P、初始温度、火焰温度

化学因素:混气比、混气性质、惰性物质或添加剂、燃料分子结构。

有关着火、熄火的结论 由以上分析可知,燃烧系统的熄火比着火要在更加不利的条件下才会发生,即熄火过程带有滞后性。(这可从各自的初始条件分析,着火→初始条件差→故要求高;熄火初始条件好→

自己总结,不全不对请谅解!

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故要求低。)亦即着火时,所要求初温、停留时间(与流速有关),均要大于熄火时的,而其排热系数要小于熄火时的。→→总之,混气的初温、浓度、流速和混气性质对着火和熄火都有影响。初温较高,浓度接近于化学恰当比、混气流速低或活化能小均会使着火过程容易实现,亦即有利于稳定燃烧;而熄火则发生在初温较低(比着火温度低)、浓度偏离化学恰当比,流速较高的情况下。

可燃极限影响因素:影响因素:可燃边界取决于反应容器的尺寸、点火源的能量、火焰传播的方向(向上,向下,水平)、压力、温度和混合物中稀释气体的量和性质。

火焰在管中淬熄有两种原因:

(1)管径过小,火焰区单位容积的表面积增大,因而通过管壁的散热率上升。(2)管径过小,火焰传播时活性中间产物碰壁销毁的几率增大。 湍流预混火焰特点:

火焰长度缩短,焰锋变宽, 并有明显的噪声,焰锋不再是光滑的表面,而是抖动的粗糙表面,火焰传播快(层流的好几倍)。 提高湍流火焰速度方法:

湍流火焰传播速度的影响因素:雷诺数、压力、温度、脉动速度、混气浓度。

提高方法:使混气余气系数接近恰当比、提高混气的脉动速度、增大相应混气的层流火焰传播速度。

扩散燃烧容易产生碳氢化合物的热分解:

碳氢化合物在高温和缺氧的环境中会分解成低分子化合物,并产生游离的碳粒。如果这些碳粒来不及完全燃烧而被燃烧产物带走,就会造成环境污染,并导致能量损失。

扩散燃烧时,火焰的根部及火焰的内侧容易析碳,因此,如何控制碳粒生成及防止冒烟乃是扩散燃烧中值得注意的问题。 引入火焰筒:

为了使流过燃烧室的空气流能够与供给燃油最充分的燃烧,最大限度释放燃油中的化学能,必须使燃烧区的空气-燃料比接近理论的恰当比15,而这样燃烧后燃气温度太高(高于2000K),涡轮叶片无法承受;若要叶片受得了,必须在已燃气进入涡轮叶片前降温,故燃烧室必需分区——引入火焰筒。火焰筒的引入解决了 “既要烧得着,又能受得了”的矛盾。

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