燃气燃烧反应动力学

第一章燃气的燃烧计算燃烧：气体燃料中的可燃成分（H2、 C m H n、CO 、 H2S 等）在一定条件下与氧发生激烈的氧化作用，并产生大量的热和光的物理化学反应过程称为燃烧。

燃烧必须具备的条件：比例混合、具备一定的能量、具备反应时间热值:1Nm3燃气完全燃烧所放出的热量称为该燃气的热值，单位是kJ/Nm3。

对于液化石油气也可用kJ/kg。

高热值是指1m3燃气完全燃烧后其烟气被冷却至原始温度，而其中的水蒸气以凝结水状态排出时所放出的热量。

低热值是指1m3燃气完全燃烧后其烟气被冷却至原始温度，但烟气中的水蒸气仍为蒸汽状态时所放出的热量。

一般焦炉煤气的低热值大约为16000—17000KJ/m3天然气的低热值是36000—46000 KJ/m3液化石油气的低热值是88000—120000KJ/m3按1KCAL=4.1868KJ 计算：焦炉煤气的低热值约为3800—4060KCal/m3天然气的低热值是8600—11000KCal/m3液化石油气的低热值是21000—286000KCal/m3热值的计算热值可以直接用热量计测定，也可以由各单一气体的热值根据混合法则按下式进行计算：理论空气需要量每立方米(或公斤)燃气按燃烧反应计量方程式完全燃烧所需的空气量，单位为m3/m3或m3/kg。

它是燃气完全燃烧所需的最小空气量。

过剩空气系数:实际供给的空气量v与理论空气需要量v0之比称为过剩空气系数。

α值的确定α值的大小取决于燃气燃烧方法及燃烧设备的运行工况。

工业设备α——1.05-1.20民用燃具α——1.30-1.80α值对热效率的影响α过大，炉膛温度降低，排烟热损失增加，热效率降低；α过小，燃料的化学热不能够充分发挥，热效率降低。

应该保证完全燃烧的条件下α接近于1.烟气量含有1m3干燃气的湿燃气完全燃烧后的产物运行时过剩空气系数的确定计算目的：在控制燃烧过程中，需要检测燃烧过程中的过剩空气系数，防止过剩空气变化而引起的燃烧效率与热效率的降低。

燃烧气体动力学中的化学反应机理研究近年来，燃烧气体动力学中的化学反应机理研究成为了科技领域的重要研究方向。

化学反应机理是描述燃烧反应中吸热、放热以及化学反应速率等特征的一种重要的模型。

在燃烧领域如发动机、火箭等应用中，精确的化学反应机理能够为燃烧的优化提供准确的预测和解释，从而提高能源利用率并减少污染物的排放。

化学反应机理是由许多基本的反应步骤组成的。

这些步骤中包括了化学键的断裂、新键的形成、摩尔计量比例以及能量改变等重要的物理和化学参数。

要建立一个可靠的化学反应机理模型，需要对所有可能发生的反应进行严谨的分类研究。

当前，建立化学反应模型的主要方法包括实验验证和计算模拟。

其中，实验验证是建立合理机理的基础，而计算模拟则更多地用于在实验数据基础上对新理论进行检验与改进。

在实验研究中，化学反应机理的研究需要以混合气体的物理变化和化学反应等为基础。

一下涉及的实验主要是瞬态反应和稳态反应，这是两种不同形式的实验方法。

在瞬态反应中，实验研究关注于化学反应速率的瞬时变化；而在稳态反应中，实验则关注于反应达到平衡时的状态另一方面，计算模拟是化学反应研究的另一种重要手段。

普通计算机可以通过计算燃料和空气之间燃烧的化学反应过程来生成很多的燃料燃烧图像。

计算机使用燃烧数学模型，对各个化学步骤和能量转移进行计算，预测化学反应的过程和结果。

在计算模拟中，优秀的化学反应机理是保证计算结果的精确性的关键。

在实验和计算模拟的基础上，燃烧气体动力学中的化学反应机理研究包括以下几个关键领域。

第一，单子体反应机理的确定。

当存在单独分子质量糖元时，设计燃烧器并建立最合理的反应机理就是一项复杂的任务。

单体反应机理包括氧化、脱氢、脱硫和水合等反应，对于纯物质或复杂混合物都带有重要的指导意义。

第二，燃烧过程的机理研究。

在燃烧过程的气相反应中，燃料和氧化剂之间的反应会产生多个氧化远和热量释放。

燃料燃烧的机理用于设计燃烧器、评估环境影响以及诊断和优化火灾过程。

液态天然气燃气轮机的燃烧动力学模拟研究液态天然气（LNG）是近年来备受关注的一种清洁能源，其主要成分为甲烷，具有低污染、高效率、节约能源等优势，已经成为燃料供应领域的重要角色。

在燃气轮机（Gas Turbine）的应用中，LNG作为一种理想的燃料，其燃烧动力学行为受到研究者的广泛关注。

本文将介绍液态天然气燃气轮机的燃烧动力学模拟研究的一些进展。

LNG燃料的属性：LNG作为燃气轮机燃料，其流态性良好，相变过程中释放的潜热能够提高燃料的低温能量密度，其燃烧过程中产生的污染物排放极低，且相较于其他燃料更稳定、更易于运输。

因此，燃气涡轮机与LNG的结合，有望成为现代清洁能源技术发展的亮点。

但是，LNG燃料的燃烧动力学行为仍然存在许多未知因素，比如燃气混合物的着火点和挥发性，氧化反应的速率，以及燃烧过程中产生的多相物质的相互作用等，这些问题要求我们深入研究燃气轮机和LNG的相互作用过程，以确保其安全性、稳定性和可靠性。

LNG燃烧动力学模拟：为了准确理解LNG燃烧的行为，理解燃气轮机的工作条件，开展燃烧动力学模拟已经成为LNG燃料技术研究中的主要方法之一。

LNG燃烧动力学模拟是一种“基于物理的流固耦合数值方法”，能够实现从化学反应、火焰稳定性到污染物产生等方面的全面模拟。

模拟的核心是求解包含流场、红外辐射、反应系统和多相现象的高阶方程组，要求能够处理多种气相反应和解析物质分解。

LNG燃烧的数学模型需要考虑诸如流动、热传递、质量传递、化学反应、辐射等多种因素，因此它的严谨性、准确性和耗时较大。

但是，通过拥有数学模型，我们可以获得详细的流场特性、火焰传播等关键燃烧参数和排放评估。

LNG燃烧动力学模拟方法：当前LNG燃烧动力学模拟方法主要有三种：（1）预混式模拟： Liquefied Natural Gas （LNG）在LNG燃气涡轮机中的燃烧途径主要有预混式或分步式燃烧两种。

预混式燃烧是指将燃料和氧气预先混合，并在特定位置进行点火。