反应流的简化守恒方程7.pptVIP

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 一维通用形式——质量通量来表示 Plug flow 在我们的系统中，我们假设有组分扩散，热流量包括传导，也包括组分扩散引起的焓变。假设没有辐射效应，热流量的一般矢量式可以写做： Soret效应忽略 我们先将方程7.52b表示成整体和组分质量通量的形式： 合并后 一维能量守恒方程的最终形式： 质量通量来表示 方程 基本假设和忽略 特性 传质规律 几何特性 7.55 稳态流动 忽略重力 无轴功或粘性耗散 无辐射热传递 各种与温度 有关的可变量 常规（浓度梯度引起）扩散 等面积一维笛卡尔平面 Break! He made outstanding contributions to the development of the modern theory of combustion and detonation, physics of explosion and shock waves, nuclear physics and physics of elementary particles, theory of gravitation and cosmology, astrophysics and X-ray astronomy. Classic book: Physics of shock waves and high temperature phenomena Shvab－Zeldovich能量方程关键的一个假设是刘易斯数Le(a/D)为1. ??Sc and Pr Number Shvab－Zeldovich形式 ?? Sc and Pr Number 右边第一项：传导引起的显焓变化；第二项：组分扩散引起的绝对焓变化；第三项：组分扩散引起的显焓变化。 可以作为下文守恒标量——如何理解 化学反应生成 显焓对流速率 显焓 扩散 化学反应中化学能转化成热能的速率 一维球坐标 二维柱坐标 忽略 用于火焰计算的形式 上述结果需要运用理想气体状态方程（方程6.11），稳态组分守恒方程7.16，根据成分定义的混合物特性（2.15），以及导数的乘法定则。有了上述提示，读者可自行推导方程7.67作为课后练习。 直接来源于概念，但显焓和生成焓没分开 (3) 守恒标量的概念 这里我们只讨论其中的两个： 一个是下面定义的混合物分数； 一个是前面提到的混合物绝对焓。 混合物分数 在燃料中为1，在氧化剂中为0 !!! 例题7.3 考虑非预混乙烷－空气火焰，燃烧过程中各个组分（C2H6，CO，CO2，H2，H2O，N2，O2，OH）的摩尔分数可利用各种技术测得。其它成分忽略。定义混合分数，用测出的各项摩尔分数来表示。 例题7.4 根据例题7.3，下面给出了实验测得的火焰中某点的组分摩尔分数，试确定混合分数。 假设混合物的其余组分为氮气。试用计算出的f来求出混合物的当量比Φ。 定义——配以推导过程 守恒标量能量方程 最原始式子 作业： 7.3 ; 7.8; 7.10 补充作业： 对于CO和湿空气反应，即反应式CO + a (O2 +3.76 N2 ) ? b CO2 +3.76 a (N2), 火焰中存在组分CO、CO2、O2、N2甚至OH，上述组分的质量分数Yi已知， 试用Yi(Yco、Yco2、Yo2, YoH……)来表示混合物分数f * * * * * * 例题 氢气、氧气、氮气的混合物，其中，试确定所有的多元扩散系数。T＝600 K，P＝1atm。 双元扩散系数的计算 (D.2) 代数技巧 评论： 可以推导一下！ 多组分扩散系数的简化方法 严格的讲，上述公式只有在除i以外的其它组分速度均相同时才真正成立[2]。 参看：Williams； Combustion theory 用有效二元计算方法可以做到如下简化， 第一：与 的计算量相比， 的计算量是非常小的； 第二：除了第N种组分外，其它所有组分的扩散速度都可以用该组分的浓度来单独表示。相比来讲，用严格的多元扩散系数方程来表示，每种组分的扩散速度都需要N－1项来表示，且其中每一项都含有不同的浓度梯度。 例题 (自己看一下) 氢气、氧气、氮气的混和物，混合分数与例题7.1相同。 分别计算出三种组分的有效二元扩散系数 用计算出的有效二元扩散系数求出各组分的扩散速度。假设几何结构为一维平面。再用多元扩散系数精确计算扩散速度，比较这两种结果。 课堂作业 根据分子运动论，试推导Stefa