燃烧理论基础(65pages)VIP专享VIP免费

第五章燃烧理论基础复习1、几种热损失。为了减小热损失，锅炉燃烧需要作到：稳定着火、快速燃尽。2、为实现该目的，需寻找强化燃烧的方法，这就要认识燃烧过程的本质。从而，需要学习基础燃烧理论。前言燃烧概述一、燃烧本质燃烧是气体、液体或固体燃料与氧化剂之间发生的一种强烈的化学反应；流动、传热、传质和化学反应同时发生有相互作用的综合现象；典型的物理化学过程；化学反应动力学、流体力学、传热传质学是研究燃烧反应过程的基础知识；二、燃烧学的发展历史直至18世纪中以前，发展缓慢，对燃烧现象的本质几乎一无所知。之后：燃素的概念出现（物质是否燃烧被归于是否含有燃素）1765年燃烧是物质的氧化（燃烧理论的萌芽）19世纪出现热化学和化学热力学（将燃烧作为热力学系统，考察其初态和终态，静态特性的研究）20世纪初燃烧反应动力学（研究燃烧过程的动态过程的理论）30~40年代火焰传播的概念→湍流燃烧理论（认识燃烧过程的限制因素往往不是反应动力学，而是传热传质，即受限于物理过程）50~60年代德国人VonKarmen（对宇航也有巨大的贡献）提出用连续介质力学来研究燃烧，称为化学流体力学或反应流体力学。将经典流体力学的方法、边界层、射流理论等应用与研究燃烧70年代初，大型电子计算机出现，形成计算流体（计算燃烧）学，建立了燃烧的数学模拟方法和数值计算方法；激光测量技术的出现，使精密测量成为现实。基本理论+数学模型和数值计算+先进的测量技术。三、当代对燃烧应用的要求要求燃烧不断强化和趋于更高能量水平；探讨高温、高压、高速、强湍流条件下的燃烧要求燃烧过程高效率，节省燃料等；洁净燃烧，减轻环境污染火灾的起因与防治第一节、燃烧反应速度及其影响因素燃烧反应和化学反应一样，根据参加反应的物质不同分为：均相燃烧—气体燃料在空气中燃烧异相燃烧—固体燃料在空气中燃烧，煤粉燃烧一、反应速度的定义根据质量作用定律，反应速度有不同的定义方式：第一种定义：单位时间内和单位体积内燃烧掉的燃料量或消耗的氧量hHgGbBaAdtdCbadtdCwBAA单位：可以用摩尔浓度表示，smmol3/举例：在锅炉燃烧技术采用炉膛容积热负荷来表示燃烧反应速度：单位时间内和单位体积内燃烧掉的燃料所释放出的热量OHOH22222222OHww33/,/,mkWhmkcalVBQqydwV在一定的温度下，化学反应速度和各反应物的浓度成正比1867年由Guldberg和Wage提出对均相反应：A+A+A+A++A+B+B+B+B+B++B→........bBaAbabBaACkCwk—反应速度常数；bBaACC,—反应物A（燃料），B（氧化剂）的浓度（摩尔浓度或质量浓度）。第二种定义：对于异相反应－煤粉与空气混合物nBACkfwAf—单位容积可燃混合物内煤粉的表面积；BC—氧气的浓度。二、影响化学反应速度的主要因素1，浓度从前面反应速度的定义式，可知：浓度越大，反应速度越快。原因：燃烧反应属双分子反应，只有当两个分子发生碰撞时，反应才能发生。浓度越大，即分子数目越多，分子间发生碰撞的几率越大。2．压力气态物质参加的反应，压力升高，体积减少，浓度增加，压力对化学反应速度的影响与浓度相同。对理想气体混合物中的每个组分可以写出其状态方程：RTVpAARTpVCAAARTpVCBBBbBaAppwnbappw3．温度3.1阿累尼乌斯定律温度增加，反应速度近似成指数关系增加，体现在反应速度常数阿累尼乌斯定律(瑞典物理化学家1889年提出)bBaACkCwRTEekk00k—常数，频率因子，由实验确定；R—通用气体常数，8.28kJ/molK，1.98kcal/molK；E—活化能，kJ/mol，由实验确定3.2阿累尼乌斯定律的讨论-活化分子、活化能气体分子的运动速度、动能有大有小；动能超过某一数值（活化能E）足以破坏原有结构发生反应的分子称为活化分子；分子发生反应，要提高能量，每摩尔气体分子所吸收的这部分能量---活化能E；化学动力学的基础。第三节热力着火一．热力着火理论的实用性煤粉燃烧过程的着火主要是热力着火着火过程有两层意义：一是着火是否可能发生？二是能否稳定着火？可燃混合物燃烧过程的发生与停止，即...