燃烧基本原理课件.pptxVIP

燃烧基本原理; 第一节化学反应速度;阿累尼乌斯定律：反应速度常数 K0取决于反应物的常数 R通用气体常数 E活化能，其数值取决于反应物 简单反应：化学反应的反应物只经一步即直接生成最终产物的反应称为简单反应或基元反应。;复杂反应：需要经过中间反应步骤才能完成的反应。确定复杂反应的反应速度时，必须寻求诸基元反应中那个反应速度最慢的基元反应，其反应速度就是整个复杂反应的速度，我们称这个基元反应为复杂反应中的控制反应。 麦克斯韦速度分布函数：;分子碰撞理论 化学反应是反应物分子解体，而重新结合成新的分子结构。化学反应是如何进行的呢？ 分子运动理论启发我们假设：当反应物分子群与其他反应物分子群混在一起时，分子运动必然发生碰撞，在一定条件下，就可能使反应物原分子结构解体，重新组合成新的分子结构，完成全部化学反应。 如果设想正确，我们可据此计算出分子碰撞次数与反应速度有关，与质量作用定律和阿累尼乌斯定律相符合。;对于简单反应：A+B=C+D 假设：1）分子是刚体 2）稀释气体 有效碰撞频率为：;绝对反应速度理论 对于复杂的分子，碰撞理论计算与事实相差很大，另外分子碰撞理论中反应速度系数只能靠实验计算出来。绝对反应速度理论用分子的参数来计算反应速度。论点如下：当具有一定能量的分子（大于活化能）相互碰撞时，首先形成一种过渡状态的活化络合物M*，过一段时间，这个活化络合物分解成生成物，即 A+B→M* M* →C+D;每个M*分解所需时间为τ，则反应速度 W=nm*/τ τ=hp/(kT) hp为普朗克常数，k为波尔兹曼常数 平衡常数K=nm*/(nAnB) 故： ;第二节可燃气体燃烧反应机理;氢的燃烧反应机理 氢的燃烧反应机理被认为是典型的支链反应。 链的产生：H2+O2→2OH H2+M→2H+M O2+O2→O3+O 链的继续与支化：H+O2→OH+O OH+H2→H2O+H O+H2→H+OH 器壁断链：H+器壁→0.5H2 OH+器壁→0.5(H2O2) O+器壁→0.5O2;空间断链：H+O2+M→HO2+M* O+O2+M →O3+M* O+H2+M→H2O+M* 将链的支化反应合并为： H+3H2+O2→2H2O+3H ???果按反应式：2H2+O2→2H2O，反应速度应该是： ;H2的反应速度取决于链的支化三个反应，第一个反应的活化能最大，因此总体来说，反应速度取决于反应：H+O2→OH+ O，估计到温度的影响，氢的反应速度为： ;一氧化碳的燃烧反应机理 实践证明只有存在H2O的情况下，CO才有可能开始快速的燃烧反应。 链的产生：H2O+CO→H2+CO2 H2+O2→2OH 链的继续：OH+CO→CO2+H 链的支化：H+O2→OH+O O+H2→H+OH 断链：　　H+器壁→0.5H2 CO+O→CO2 一氧化碳的化学反应速度见P91公式8-5;甲烷的燃烧反应机理 碳氢化合物的燃烧反应机理很复杂，各类碳氢化合物再较低温度下即开始氧化，温度区域不同，反应机理往往不同，在高温下除了氧化反应外，还存在着分解和裂化反应。 详细介绍见教材P91~92。 链锁反应的特点 链锁反应的反应速度随时间的变化有一个重要特点：再反应的初期有一个“感应期τi”。感应期内活化中心的不断积累的过程。 ;第三节影响化学反应速度的因素;温度T 温度对化学反应速度的影响成指数关系。 例如：E=2000R，在T1=500K和T2=1000K，W1/W2=exp(2)=7.4 活化能越大，温度对化学反应速度的影响越大。 浓度C（分压力p） 当反应物浓度增加，由于分子间碰撞次数增加故化学反应速度增大。反应级数越大，反应速度随浓度增加越大。;反应混合物的成分 1、化学当量比条件下，反应速度最快。 2、反应混合物中的惰性气体成分会降低反应速度。;第九章着火过程;2、被迫着火（点火）：用外界的能源如电热、电火花、炽热物体或小火苗等加入到可燃混合气中，使局部温度提高，发生着火燃烧，再自动地把火焰传播到其余混气去的过程称为点火。 着火的条件分析：燃料、助燃氧化剂和温度。着火必须着重研究温度条件和能量平衡。 ;第一节 着火过程第一部分（热自燃着火理论）;我们研究一个容器，其容积为Vr，表面积为S，其中充满可燃混合气，起始温度为T0，假设： 1）反应中压