第6章 液体燃料燃烧
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第一章燃烧化学反应动力学基础1、什么叫燃烧?2、浓度和化学反应速度正确的表达方法?化学反应速度如何计量?3、什么是单相反应、多相反应、简单反应、复杂反应、总包反应?4、质量作用定律的适用范围?如何从微观的分子运动论的观点来理解质量作用定律?试用质量作用定律讨论物质浓度对反应速度的影响。
5、什么是反应级数?反应级数与反应物浓度(半衰期)之间的关系如何?6、常用的固体、液体和气体燃料的反应级数值的范围是多少?7、试用反应级数的概念,讨论燃尽时间与压力之间的关系。
8、惰性组分如何影响化学反应速率?9、Arrhenius定律的内容是什么?适用范围?如何从微观的分子运动论的观点来理解Arrhenius定律?10、什么是活化能?什么是活化分子?它们在燃烧过程中的作用?11、图解吸热反应和放热反应的活化能与反应放热(吸热)之间的关系。
12、什么叫链式反应?它是怎样分类的?链反应一般可以分为几个阶段?13、描述氢原子燃烧的链式反应过程。
14、试用活化中心繁殖速率和销毁速率的数学模型,结合编程技术,绘制氢原子浓度随时间变化的图线,解释氢燃烧的几种反应的情况。
并讨论:分支链反应为什么能极大地增加化学反应的速度?15、烃类燃烧的基本过程是什么,什么情况下会发生析碳反应?如何进行解释?什么样的烃类燃烧时更容易发生析碳反应?如何防止烃类燃烧析碳?16、图解催化剂对化学反应的作用。
17、什么叫化学平衡?平衡常数的计算方法?吕·查德里反抗规则的内容是什么?18、什么是燃料的低位发热量和高位发热量?19、试用本章的知识解释,从燃烧学的角度来看,涡轮增压装置对汽车发动机的作用是什么?20、过量空气系数(a)与当量比(b)的概念?21、燃烧过程中,有几种NOx的生成机理?第二章燃烧空气动力学基础——混合与传质1.为什么说混合与传质对燃烧过程很重要?2.什么是传质?传质的两种基本形式是什么?3.什么是“三传”?分子传输定律是怎样表述的?它们的表达式如何?(牛顿粘性定律、傅立叶导热定律、费克扩散定律)4.湍流中,决定“三传”的因素是什么?湍流中,动量交换过程和热量、质量交换的强烈程度如何?怎么用无量纲准则数的数值来说明这一点?5.试推导一个静止圆球在无限大空间之中,没有相对运动的情况下,和周围气体换热的Nu数,以及和周围气体进行传质的Nu zl数。
6液体燃料的燃烧6.1液体燃料的燃烧原理✧液体燃料的燃烧方式:主要为扩散燃烧✧液体燃料的燃烧过程:先蒸发气化为油蒸汽,进而进行均相燃烧。
(1、雾化2、蒸发3、掺混4、燃烧)✧液体燃料燃烧特点:1、扩散燃烧2、非均相燃烧✧液体燃料与气体燃料的不同点:液体燃料在与空气混合之前存在着蒸发气化过程✧液体燃料在在着火燃烧前发生蒸发与气化的特点,可将其燃烧分为,液面燃烧、灯芯燃烧、蒸发燃烧、雾化燃烧。
✧燃油雾化燃烧:油的雾化油滴的蒸发油滴的燃烧过程✧雾化燃烧:用雾化器将燃油分裂成许多微小而分散的油滴,以增加燃油单位质量的表面积,使其能和周围空间的氧化剂更好地进行混合,在空间达到迅速和完全的燃烧。
✧雾化的方法可分为机械式雾化和介质式雾化。
✧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):(P185)✧雾化性能及质量的评定主要指标:(P185)✧雾化过程的几个阶段:(P185)✧雾化角等概念(P186-P191好好看看)✧常用雾化方式及装置:①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):P195✧配风原理及配风器应该满足的要求:P196-P197✧合理的稳焰技术:P203✧对于重油燃料,燃烧器应?P204✧加强液体燃料的燃烧方法:P201(1)加强雾化,减小油滴直径,选用合适的雾化器;(2)增加空气与油滴的相对速度。
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)及时、适量供风及时供风,避免高温、缺氧造成燃料热分解;适量供风,提高燃烧效率。
(4)供风原则少量一次风送入火焰根部,在着火前与燃料混合,防止油在高温下热分解;保证后期混合,提高风速,使射流衰减变慢;在着火区制造适当的回流区,保证着火;燃烧中保证油雾与空气强烈混合,气流雾化角与油雾扩散角相适应。
第五章气体燃烧本章知识要点预混燃烧和扩散燃烧的概念;预混气的热自燃理论和点燃理论;层流预混火焰和扩散火焰的传播理论;湍流预混火焰和扩散火焰的经典理论;火焰稳定性理论。
重点1.预混可燃气的着火和自燃理论:绝热条件下预混可燃气着火自燃理论,非绝热条件下谢苗诺夫非稳态着火自燃理论。
2.预混可燃气体的点燃理论:无穷大平板点燃理论——零值梯度理论3.层流预混火焰传播理论:层流火焰传播的综合性理论4.层流扩散火焰:扩散火焰的本生灯试验,脱火、回火,扩散火焰特点5.湍流预混和扩散火焰传播:湍流火焰传播的经典模型简介6.射流火焰:自由射流、旋转射流和直流交叉射流火焰的特点7.火焰的稳定性:火焰稳定的基本原理和方法复习思考题1.绝热条件下自燃过程的温度、浓度随时间的变化特征。
2.用谢苗诺夫的非稳态热力着火理论分析热力着火中的自燃现象。
3.用点燃条件下的零值梯度理论分析无限大平板上燃气点燃现象。
4.着火感应期,着火过程的时间特征。
5.燃料的可燃界限,影响燃料可燃界限的因素有哪些?6.层流和湍流的火焰传播速度,火焰锋面厚度。
7.层流火焰传播速度求解的热理论和综合性理论。
8.影响层流火焰传播速度的因素有哪些,影响规律如何?9.运用层流火焰传播理论分析层流火焰传播的稳定性。
10.湍流火焰的分类和湍流火焰的特点。
11.影响湍流火焰传播速度的因素。
12.应用火焰稳定的均匀搅混热平衡原理和传热原理分析湍流火焰的稳定性。
13.预混火焰和扩散火焰的各自特点。
14.工程上稳定火焰的措施。
作业题1.煤堆自燃导致能源的浪费和设备受损伤,因此必须防止。
现有下列现象,请用自燃热力着火理论加以解释:(1)褐煤和高挥发分烟煤容易自燃;(2)煤堆在煤场上日久后容易自燃;(3)在煤堆上装上通风竖井深入煤层深处,可防止自燃;(4)如果用压路机碾压煤堆,使之密实,可防止自燃。
2.热自燃或热爆炸和链式爆炸有什么区别?请分析原因。
3.请解释为什么发动机在高原、冬季难发动?4.试讨论影响层流火焰传播速度的因素,如果预混可燃气由甲烷+氧气(摩尔比1:1)换成乙烷+氧气(摩尔比1:1),层流火焰传播速度会有什么变化?如果预混可燃气甲烷+氧气的摩尔比由1:1变为1:2,层流火焰传播速度有什么变化?5.请全面比较预混火焰和扩散火焰的优缺点,并说明为什么工程上燃用气体或液体燃料时一般不用一次空气为零的纯扩散火焰?6.点燃煤气时一定要先放明火后开气阀,这是“火等气”的操作方式。
液体燃料火箭的工作原理液体燃料火箭是一种运载工具,它利用液态燃料和液氧(泡利液氧/液态氧)的化学能进一步探索宇宙。
下面将详细介绍液体燃料火箭的工作原理,并以分点的形式列出。
1. 燃料和氧化剂的组合液体燃料火箭通常使用氢和氧作为燃料和氧化剂的组合。
液态氢和液态氧以高压存储在容器内,当点火时,液态氢和液态氧被泵送到火箭的燃烧室中。
2. 燃料燃烧过程液态氢和液态氧在燃烧室中混合,然后点火,形成火焰。
燃料和氧化剂在高温和高压的条件下发生快速氧化反应,产生大量的燃烧产物,主要是水蒸气。
3. 推力产生燃烧产物以极高的速度从喷管中排出,产生反作用力,即推力。
这种推力根据牛顿第三定律,会使火箭获得相等而反向的推力,从而提供足够的动力来克服地球引力,并使火箭脱离地面。
4. 火箭的加速度和速度液体燃料火箭通过持续地将燃料和氧化剂注入燃烧室,维持燃烧反应,不断产生推力,从而使火箭加速。
火箭的加速度取决于推力和质量之比,质量降低时,推力会使速度逐渐增加。
5. 动力系统控制火箭的速度和航向需要进行精确的控制,以便使其按计划轨道飞行。
液体燃料火箭配备了各种控制系统,包括喷嘴和推进剂喷射方向的调整装置,用于调整火箭的姿态和航向。
6. 燃料储存和供给系统液体燃料火箭需要储存和供给大量的液态燃料和液态氧。
这些液体通常在容器和燃料箱中存储,并通过泵送系统输送到火箭的燃烧室。
燃料和氧化剂的储存和供给系统需要可靠和高效的设计,以确保火箭的连续运行。
7. 引擎冷却系统燃烧室内的温度极高,需要采用冷却系统来防止引擎过热。
液体燃料火箭通常使用内部冷却系统,即通过将一部分燃料和氧化剂注入燃烧室壁来冷却。
这种冷却方法可以降低燃烧室内的温度,并延长引擎的使用寿命。
8. 燃料的选择液体燃料火箭的燃料选择通常由多个因素决定,包括可用性、推力、燃烧效率和安全性。
液态氢和液态氧的组合因其高推力和高效率而被广泛使用。
然而,液态氢的储存和供给相对较困难,并且需要额外的冷却系统。
⼯程燃烧学复习要点思考题第⼀章绪论1、燃烧的定义(氧化学说):燃烧⼀般是指某些物质在较⾼的温度下与氧⽓化合⽽发⽣激烈的氧化反应并释放⼤量热量的现象。
2、化⽯燃料燃烧的主要污染排放物?烟尘,硫氧化物,氮氧化物其次还有CO,CO2等其他污染物。
3、燃素学说;燃素学说认为⽕是⽕是由⽆数细⼩且活泼的微粒构成的物质实体,这种⽕的微粒即可愿意与其他元素结合⽽形成化合物也可以以游离的⽅式存在,⼤量游离的⽕的微粒聚集在⼀起就形成了明显的⽕焰,它弥散于⼤⽓之中变给⼈以热的感觉,由这种⽕微粒构成的⽕的元素便是燃素。
第⼆章燃料1.什么叫燃料?它应具备哪些基本要求?是指在燃烧过程中能释放出⼤量热量,该热量⼜能经济、有效地应⽤于⽣产和⽣活中的物质。
物质作为燃料的条件:(1)能在燃烧时释放出⼤量热量;(2)能⽅便且很好的燃烧;(3)⾃然界蕴藏量丰富,易于开采且价格低廉;(4)燃烧产物对⼈类、⾃然界、环境危害⼩2.化⽯燃料主要包括那些燃料?(煤,⽯油,天然⽓)3.燃料分类⽅法?燃料按物态分类及其典型代表燃料(1 固体燃料(煤炭)2 液体燃料(⽯油、酒精)2⽓体燃料(天然⽓、氢⽓)4.燃料的组成,固液体燃料的元素组成都有那些?固体燃料是各种有机化合物的混合物。
混合物的元素组成为:C、H、O、N、S、A、M 液体燃料是由多种碳氢化合物混合⽽成的。
其元素组成亦为:C、H、O、N、S、A、M5.⽓体燃料的主要组成成分有哪些?⽓体燃料是由若⼲单⼀可燃与不可燃⽓体组成的混合物:CO、H2、CH4、CnHm、CO2、N2、H2O、 O2等。
6.燃料分析有⼏种,分别是什么?(1)⼯业分析组成(测定燃料中⽔分(M)、挥发分(V)灰分(A)和固定碳(FC)等4种组分的含量)。
;(2)元素分析组成(⽤化学分析的⽅法测定燃料中主要化学元素组分碳(C)、氢(H)、氮(N)、硫(S)和氧(O)以及灰分(A)和⽔分(M)的含量);(3)成分分析组成(化学分析⽅法测定⽓体燃料各组分的体积或质量百分⽐)7.燃料的可燃与不可燃部分各包含哪些主要成分?可燃成分:(碳(最主要的可燃元素,氢(发热值最⾼的可燃元素)硫(有机硫、黄铁矿硫:可燃烧释放出热量,合称为可燃硫或挥发硫。