5着火的理论基础 - 卓越课程中心3.0.pptVIP

5 着火的理论基础 ; 着火概念、方式和机理，谢苗诺夫热自燃理论， 链式反应理论，烃类—空气混合着火特性，强迫着火 的两种理论，着火界限 ;燃烧与火焰;;;;;;;燃烧过程两个阶段：着火阶段、燃烧阶段 着火的定义 着火过程是一种典型的受化学动力学控制的燃烧现象。 ;5.1 着火过程及方式;影响着火的因素 燃料性质 燃料与氧化剂的比例 环境压力及温度 气流速度 燃烧室尺寸等等。 ; 自燃着火机理主要包括两种 ;二．着火的两大特征;5.2 着火的热自燃理论; 着火热理论的发展 ; 谢苗诺夫的可燃混合气热自燃理论; 容器V内各处的混合物浓度及温度都相同。 在反应过程中，容器V内各处的反应速度都相 同。 容器的壁温T0及外界环境的温度，在反应过程 中保持不变，而决定传热强度的温度差就是壁 温和混合物之间的温压。 在着火温度附近，由于反应所引起的可燃气体 混合物浓度的改变是略而不计的。; 数学模型;(2)代入(1)，容器内可燃混合气化学反应的放热速率q1为 ： 容器壁的散热速率q2为 ： ;自燃过程中，反应物浓度、反应温度、反应速度和反应时间的关系可用下图表示：; 一般情况下，放热率q1曲线 和散热率q2曲线有两个交点, A点和C点。 A点稳定。当外界有微小扰 动时，如T ↗，则 q2 q1 ， 散热放热，T↘，回到A点; 当T↘ ，q2 q1 , 散热放热， T ↗ ，回到A点。 C点不稳定。轻微扰动将使B 点失去平衡。 A点温度低，称为熄灭状态。;影响着火的因素 增加放热量q1 增加燃料浓度 增加燃料压力 增加燃料发热量 增加燃料活性;环境温度T0 ;比表面积和散热系数 燃料粒径的大小 燃烧区周围的散热条件;二、着火温度求解;化简得： 得到着火的条件： 物理意义：可燃混合气的温度如比容器壁过热时，即 时，将发生热自燃；反之，如 时， 则不会引起热自燃。 着火温度是不是物性参数？ 自燃温度是不是物性参数? 结论：自燃温度T0显然与混合气的浓度（或压力）、反应级数v、 活化能E和散热情况（αS）有关。可燃混合气的活性很强??即值 小），则具有较低的自燃温度；散热条件加强时（即值增大）， 则自燃温度升高；可燃混合气的压力升高时，将使自燃温度降低。 ;问题的提出 已知混合气的初温和散热条件，如何预估着火时混合 气的临界压力（或浓度）？ 问题的解决（谢苗诺夫公式 ）;;谢苗诺夫公式的应用价值 对高温范围的着火规律而言，该公式在定性方面的解释相当合理的，在定量方面仍有一定的参考价值，可作为半经验公式来估算着火条件。 可用着火的临界条件来确定活化能。;四、热自燃界限 ; 热自燃温度与混合气组分的关系;着火浓度界限（P =定植）;着火浓度界限（T0 =定值）;着火的可燃界限：P=定值，得出着火温度与混合气 成分的关系；T0 =定值，得出 临界压力与混合气成 分的关系。;几种可燃气体的着火范围; 着火的临界压力与容器尺寸的关系 ;容器体积对热自燃着火过程的影响; 五、热自燃的延迟期 ;;绝热工况下的着火延迟期： 结论：着火延迟期随混合气压力和自燃温度的升高而缩短因此，在燃烧室内提高混合气的压力和温度都会缩短燃烧自燃的着火延迟期，从而有利于混合气的着火。 ;5.3 着火的链式反应理论 ;讨论： α＝0，γ=1：不是链引起的，而是一个简单反应； 0 α1 ，γ＞1 ：是链引发的，链的长度和反应速度是固定的，这样的链称稳定链； α＝1：链的长度和反应速度是无限大的，与主反应的数目无关。（直链反应） α 1：链的分支 ，引起爆炸。 ;二、链反应的发展过程 ;;等温时分枝链锁反应速度随时间的变化规律;在低温时，由于链的分枝速度很缓慢，而链的中断速度却很快，fg，则φ0，最终将得到一个稳态反应； 随着温度的增高，链的分枝速度不断增加而中断速度却几乎没有改变； 当温度增加到某一数值时，刚好使链的分枝速度等于其中断速度，即f=g或φ=0 ，则此时活化中心浓度和反应速度均以直线规律随时间增长,反应是不会引起自燃的； 温度继续增加，链的分枝速度大于其中断速度，即fg或φ0 ，活化中心浓度迅速增大，引起自燃。; 当链反应进行是具有较高的活性中心初始浓度 ，且为c0时，链支化反应总速度： ;三、链自燃的延迟期;5.4 强迫着火（点燃） ;强迫着火和自燃着火的区别： 强迫着火是局部加热，自燃着火是整体加热； 点火温度一般要比自燃温度高得多 ； 点燃过程要比自燃过程复杂得多 。 ;二、常用点火方法 ;三. 炽热物体点火;对于不可燃