【工程燃烧学】第五章燃烧温度
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第五章扩散火焰与液体燃料燃烧第五章扩散火焰与液体燃料燃烧许多实际燃烧设备中,常常由于燃料性质限制而不容易形成预混合气。
此时,通常是将燃料和氧气(或空气)分别供入燃烧室空间内,燃料和氧气的混合过程和化学反应过程是同时进行的。
第五章扩散火焰与液体燃料燃烧第五章扩散火焰与液体燃料燃烧在通常燃烧室高温环境下,化学反应过程进行很快,而燃料和氧的混合过程要慢得多。
因此,控制燃烧速率的是混合过程的快慢,这就是扩散燃烧的基本性质。
第五章扩散火焰与液体燃料燃烧第五章扩散火焰与液体燃料燃烧随使用燃料的形态不同有气体扩散燃烧和液体扩散燃烧之分。
气体扩散燃烧时,随喷入燃烧室内燃料气体的流动状态不同而分为层流扩散燃烧和湍流扩散燃烧两种形式,两者的燃烧形态及机理不同。
液体喷雾燃烧时,要把液体燃料向燃烧室内喷散雾化成细小液滴,并尽可能分布在较大的空间范围内(why?);液滴再吸热蒸发和燃烧。
第五章扩散火焰与液体燃料燃烧第五章扩散火焰与液体燃料燃烧了解燃料喷射雾化,液滴的蒸发和燃烧的基本规律是掌握扩散燃烧的基础。
对于复杂的、实际的喷雾燃烧和湍流扩散燃烧现象,要按具体条件做近似分析。
第五章扩散火焰与液体燃料燃烧第一节气体扩散燃烧1.1 基本概念一般来说,凡是燃料和氧化剂未预先混合的燃烧过程,可称为扩散燃烧,或称扩散火焰。
在这种火焰中,化学反应速率比由扩散引起的质量输运速率和由热传导产生的能量输运速率快得多。
它的显著特点是火焰面内化学反应速率很高、燃烧区厚度很薄的面,可以当做数学中的表面处理。
燃烧面的一侧为燃料气体,另一侧为氧化剂气体。
第五章扩散火焰与液体燃料燃烧第一节气体扩散燃烧按照混合气流动的性质可将扩散火焰分为层流扩散火焰和湍流扩散火焰。
蜡烛、火柴在空气中的燃烧,单个燃料液滴在含氧介质内的燃烧等都属于层流扩散火焰;工业用燃烧器(燃烧气体或液体燃料的各种加热炉)、涡轮喷气发动机和在某些类型的液体火箭发动机和内燃机燃烧室中的燃烧过程,则存在湍流扩散火焰。
层流燃烧温度层流燃烧温度是指在燃烧过程中,燃料与氧气充分混合后产生的最高温度。
层流燃烧是一种高效的燃烧方式,其温度是燃料燃烧的关键因素之一。
层流燃烧温度主要受到燃料的种类、氧气供应方式、燃料与氧气的混合程度以及燃烧设备的设计等因素的影响。
不同的燃料具有不同的燃烧温度,常见的燃料包括天然气、煤炭、石油等。
天然气燃烧温度相对较低,煤炭和石油的燃烧温度较高。
氧气供应方式也会影响层流燃烧温度。
一般来说,氧气的供应方式可以分为两种,一种是自然通风,另一种是强制通风。
自然通风是指通过自然气流将氧气输送到燃烧区域,而强制通风则是通过风机等设备将氧气压力输送到燃烧区域。
强制通风相对于自然通风来说,可以提供更多的氧气,进而提高燃烧温度。
燃料与氧气的混合程度也是影响层流燃烧温度的重要因素。
混合程度越高,燃料燃烧时与氧气的接触面积就越大,燃烧反应也就越充分,进而燃烧温度也就越高。
为了提高混合程度,可以采取一些措施,比如增加燃料和氧气的接触时间和接触面积,调整燃料和氧气的比例等。
燃烧设备的设计也会对层流燃烧温度产生影响。
设计合理的燃烧设备可以提供更好的燃烧条件,使燃料和氧气充分混合,从而提高燃烧温度。
例如,在燃烧设备的设计中可以考虑采用喷嘴、燃烧室等结构来增加燃料和氧气的混合程度,提高燃烧效率。
层流燃烧温度的高低直接影响到燃烧过程的效率和环境影响。
燃烧温度越高,燃料燃烧的充分程度和燃烧效率就越高,能量利用率也就越高。
同时,燃烧温度过高也会导致一些问题,比如燃烧过程中产生的氮氧化物和硫氧化物等有害物质的生成量增加,对环境造成污染。
因此,在实际应用中,需要根据具体情况合理调节层流燃烧温度。
一方面,要尽量提高燃烧温度,提高燃烧效率和能量利用率,减少对环境的污染。
另一方面,也要注意控制燃烧温度,避免温度过高导致的问题。
层流燃烧温度是燃烧过程中的重要参数,其高低直接影响到燃烧效率和环境影响。
在实际应用中,需要综合考虑燃料的种类、氧气供应方式、燃料与氧气的混合程度以及燃烧设备的设计等因素,合理调节燃烧温度,以实现高效燃烧和环保燃烧的目标。
第一章:可能出的概念题:1.什么是燃烧?燃烧的分类?每种分类的特征?燃烧是指氧化剂与可燃物混合发生的剧烈化学反应,其过程一般伴随传热传质、发光发烟等现象。
燃烧可分为气相燃烧与固相燃烧,气相燃烧又分为预混燃烧与扩散燃烧,气相燃烧中可燃物与氧化剂均为气体,固相燃烧为表面燃烧,无火焰。
预混燃烧可燃物与氧化剂已提充分混合,燃烧过程只取决于可燃混合气的化学动力过程,扩散燃烧是可燃物在燃烧时才与氧化剂混合,取决于摻混速度。
此外还可以分为表面燃烧、阴燃、蒸发燃烧、分解燃烧等等2.什么是火焰?火焰的分类有哪些?火焰是指发生燃烧反应的气体所占据的空间区域。
火焰可分为预混火焰与扩散火焰等等3.热力学第一定律表达式?简单表述:Q=U+W4.热效应的概念?其中应重点注重的条件有哪些?热效应是指,在定容定压条件下,物质进行反应时不做非体积功,且产物与反应物温度相同,这种情况下反应放出的热量。
重点注意定容定压(体积功=0)、不做非体积功(Wa=0)、产物反应物温度相同(不因为比热容吸收热量)5.生成焓、反应焓、燃烧焓的概念?并注意其中的条件?生产焓是指稳定单质或元素在定压条件下反应生成1mol化合物时的热效应。
反应焓是指某些化合物与化合物或元素在任意温度下进行单位反应产物和反应物的焓差(注意,这些概念末尾的写法都是有说法有讲究的)。
燃烧焓是指1mol化合物完全燃烧时对应的焓差。
注意:因为反应焓与燃烧焓的反应物与产物有可能都是化合物,所以要说焓差,而生成焓的反应物是单质,单质的生产焓为0,故说“热效应”。
*6.拉瓦锡——拉普拉斯定律解释?化学反应的生成焓等于分解焓,符号相反。
*7.盖斯定律描述?无论化学反应是分一步还是多步进行的,其热效应相同。
*8.基尔霍夫定律描述?(写公式)这一定律表明了什么的关系?表明了反应焓随温度的变化规律9.热力学第二定律的两种表述?何为孤立系统熵增原理?克劳修斯表述:热量不可能从低温物体传向高温物体而不产生其他任何影响。