4.4燃烧过程基本理论

第4章着火（自燃与引燃）本章内容：着火的概念谢苗诺夫的热着火理论（热）自燃的着火延迟链着火理论强制着火着火范围4.1 着火的概念燃烧过程一般可分为两个阶段，第一阶段为着火阶段，第二阶段为着火后的燃烧阶段。

在第一阶段中，燃料和氧化剂进行缓慢的氧化作用，氧化反应所释放的热量只是提高可燃混合物的温度和累积活化分子，并没有形成火焰。

在第二阶段中，反应进行得很快，并发出强烈的光和热，形成火焰。

与连续、稳定的燃烧阶段不同，着火是一个从不燃烧到燃烧的自身演变或外界引发的过渡过程，是可燃混合物的氧化反应逐渐加速、形成火焰或爆炸的过程。

在这个过渡过程中，反应物的消耗及产物的生成尚不明显，它们之间的相互扩散的量级不大，扩散速度对此过渡过程的化学反应影响极微。

因此，着火是一个化学动力学控制的过程。

火焰的熄火过程也是一个化学反应速度控制的过程。

但与着火过程相反，它是一个从极快的燃烧化学反应到反应速度极慢，以至不能维持火焰或几乎停止化学反应的过程。

4.1.1 两种着火类型有两种使可燃混合物着火的方式：自发着火及强制着火。

自发着火有时又叫自动着火或自燃(以后统称为自燃)。

它是依靠可燃混合物自身的缓慢氧化反应逐渐累积热量和活化分子，从而自行加速反应，最后导致燃烧。

自燃有两个条件：1）可燃混合物应有一定的能量储蓄过程。

2）在可燃混合物的温度不断升高，以及活化分子的数量不断积累后，从不显著的反应自动转变到剧烈的反应。

有许多燃料与氧化剂在高温下迅速混合并导致自燃的例子。

例如，柴油喷到高温的压缩空气中在极短的时间内，部分地蒸发并与空气混合，在经历一定的延迟后反应便进行得非常快而着火燃烧；在冲压式喷气发动机及涡轮喷气发动机中燃料喷雾在加力燃烧器中的着火；汽油机中的爆震等。

强制着火是靠外加的热源（外部点火源）向混合物中的局部地方加入能量，使之提高温度和增加活化分子的数量，迫使局部地方的可燃混合物完成着火过程而达到燃烧阶段，然后火焰向可燃混合物的其他部分传播，导致全部可燃混合物燃烧。

燃烧的原理是什么
燃烧的原理是指物质在氧气存在下，释放化学能量的过程。

燃烧通常涉及三个基本要素：燃料、氧气和燃烧温度。

燃料可以是固体、液体或气体，它与氧气发生反应，产生二氧化碳、水和能量。

燃烧的反应可以用简化的化学方程式表示：
燃料 + 氧气→ 二氧化碳 + 水 + 能量
在燃烧过程中，热能和光能被释放出来。

其中，热能是由于化学反应释放出的能量，导致气体和周围物质的温度升高。

光能则表现为火焰的亮度和颜色。

燃烧是一种氧化反应，也称为氧化燃烧。

燃料内部的化学键被氧气断裂，然后形成新的键以产生二氧化碳和水。

化学反应中，能量被吸收和释放。

在燃烧过程中，燃料的化学能转化为热能和光能。

燃料的燃烧需要满足三个条件：燃料、氧气和燃烧温度必须同时存在。

缺一不可。

燃烧过程可以是自然的，也可以通过外部提供燃烧物质和氧气来创造、控制。

燃烧在日常生活中具有广泛的应用，如烹饪、取暖、交通工具驱动等。

然而，燃烧也会产生烟雾、废气和温室气体等污染物。

因此，在燃烧过程中要采取控制措施，以减少对环境和健康的影响。

发动机化学知识点总结一、燃烧原理燃烧是发动机内燃过程的基本工作原理，其核心是化学反应。

在发动机中，燃料和氧气在一定的温度和压力下进行化学反应，产生能量，推动活塞做功，从而驱动发动机工作。

1.1 燃烧反应发动机常用的燃料有汽油、柴油、天然气等。

燃料在氧气的作用下发生化学反应，产生CO2、H2O和能量。

汽油燃烧反应：C8H18 + 12.5O2 → 8CO2 + 9H2O + 能量柴油燃烧反应：C12H26 + 18.5O2 → 12CO2 + 13H2O + 能量天然气燃烧反应：CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O + 能量1.2 燃烧过程燃料进入燃烧室后，与空气混合后被点火，发生燃烧反应。

燃烧过程分为点火延迟期、自燃期和燃烧后期。

点火延迟期：点火后，燃料混合气体要经过一段时间的预混合燃烧，使燃烧速度迅速提高。

自燃期：燃料混合气体在燃烧室内产生自由基，加速燃烧速度，产生高温高压气体。

燃烧后期：燃料混合气体逐渐燃尽，燃烧速度减慢，直至燃料完全燃尽。

1.3 燃烧参数燃烧过程中，有一些重要的参数可以描述燃烧效果，包括点火提前角、燃烧速度、燃烧效率等。

点火提前角：即点火正时提前角，是发动机点火时机相对顶死中心提前的角度，是影响燃烧速度和效率的重要参数。

燃烧速度：指燃料混合气体在燃烧室内燃烧的速度，影响发动机功率和扭矩输出。

燃烧效率：指燃料混合气体完全燃烧产生的能量与燃料燃烧产生的热值之比，是评价燃料利用率的重要指标。

二、化学反应动力学化学反应动力学是研究化学反应速率与影响因素的学科。

在发动机燃烧中，燃料和氧气的化学反应速率对发动机的工作效率和性能有重要影响。

2.1 反应速率化学反应速率是化学反应的速率和快慢程度。

在燃烧过程中，影响燃料燃烧速率的因素有温度、压力、燃料混合比等。

温度：燃烧室温度对燃料燃烧速率有显著影响。

温度越高，分子速度越快，反应速率越快。

压力：燃烧室内部压力影响燃料混合气体的浓度分布，从而影响反应速率。

燃烧的基本原理
燃烧是一种化学反应，是指物质与氧气发生剧烈的氧化过程，产生火焰、热、光等现象。

燃烧基本原理是基于氧气和燃料之间的化学反应。

燃料通常是有机物，如木材、煤炭、石油等，它们由碳和氢等元素组成。

当燃料与氧气接触并达到一定温度时，燃料中的碳和氢会与氧气结合，形成二氧化碳和水蒸气。

燃烧反应的基本方程式如下：
燃料 + 氧气→ 二氧化碳 + 水蒸气 + 热 energy
例如，当木材燃烧时，木材中的碳和氢与空气中的氧气反应，生成二氧化碳和水蒸气。

释放出的热能使周围物质温度升高，最终形成火焰。

燃烧所需的三个要素是氧气、可燃物和足够的热量。

缺少其中任何一个要素都无法发生燃烧。

当燃料接触到氧气后，通过加入足够的热量（点火源），燃料开始燃烧，此过程称为点火。

一旦燃烧点燃，可以自行进行，燃料会持续地与氧气反应，产生火焰和热量。

总之，燃烧是一种化学反应，通过燃料和氧气的氧化反应来释放能量。

这是一个自持续的反应，只要有足够的燃料和氧气，并提供适当的热量，它就会持续进行下去。

《热工过程及设备》课程教学大纲课程代码：005063019课程英文名称：Inorganic material thermal engineering foundation课程总学时：48 讲课：48 实验：0 上机：0适用专业：无机非金属材料工程专业大纲编写（修订）时间：2012.7一、大纲使用说明本大纲根据无机非金属材料工程专业2012教学计划制订。

（一）课程的地位及教学目标热工过程及设备课程是无机非金属材料工程专业学生的必修专业课，是在学生们学习了高等数学、机械设计基础、无机材料科学基础、陶瓷导论等相关课程后开设的一门涉及窑炉热工过程及设备的基础理论、基本原理和基本构造方面知识，并具有较强实践性的专业主干课程。

本课程的教学目标是：使学生获得硅酸盐工业窑炉热工过程的基本理论，了解掌握热工设备构造及设计的基本原理，培养学生分析解决窑炉内热工问题的能力，为后续课程的学习以及相关课程设计、毕业设计等奠定重要的基础。

（二）知识、能力及技能方面的基本要求1.知识方面的基本要求：掌握气体动力学基本方程式，能过熟练运用伯努利方程计算窑炉系统内气体流动问题。

掌握烟囱的热工计算方法，了解喷射器工作的基本原理；掌握导热、对流换热、辐射换热的基本概念及定律，熟练掌握稳定态下炉墙散热的计算方法。

了解掌握自然对流、强制对流的计算方法，了解窑炉火焰空间内的传热过程、基本规律及计算方法；掌握分子扩散的基本概念，熟悉斐克定律推导过程，掌握单向扩散、摩尔逆向扩散的规律及计算方法；掌握工业窑炉常用燃料的种类、化学组成、成分换算方法及热工性能，掌握燃料燃烧的计算方法，了解燃烧过程的基本理论，掌握气体、液体燃料的燃烧过程，了解气体、液体燃料燃烧设备的结构及工作原理；掌握发生炉煤气的种类、性质、用途，了解发生炉内的气化过程，掌握各项气化指标，了解煤品质对气化过程的影响，了解主要的气化设备；掌握湿空气的性质，能够熟练运用湿空气的I-x图求解实际问题。