第2章 燃气燃烧反应动力学.pdf

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1、第二章燃气燃烧反应动力学二、压力对燃烧反应速度的影响第一节第一节燃气燃烧反应速度的影响因素燃气燃烧反应速度的影响因素nn⎛N⎞W=k⋅C=k⋅⎜⎟11⎜V⎟n⎝1⎠W⎛V⎞1⎜2⎟一、浓度对燃烧反应速度的影响=⎜⎟nnW2⎝V1⎠⎛⎞n⎛N⎞W1⎜P1⎟W=k⋅C=k⋅⎜⎟=22⎜V⎟⎜⎟化学反应方程式化学反应方程式::aA+bB=gG+hH⎝2⎠VPW2⎝P2⎠21=VP12ab质量作用定律:W=k⋅C⋅CABn反应总级数反应总级数::n=a+b即即::W∝P2015/10/1412015/10/142三、温度对燃烧反应速度的影响第二节链链

2、反反应应活化能------分子为使它们之间的碰撞能生成分子为使它们之间的碰撞能生成新物质而必须具有的额外能量。一、链反应的概念有一些化学反应并非一部完成，而是由多结论：E−aW=W⋅eRT部基元反应组成。一环扣一环进行，经历链的0生成、链的发展以及链的消亡几个过程，这种阿累尼乌斯定律：反应称为链反应。E−k=k⋅eRT02015/10/1432015/10/1441二、链反应的基本原理三、氢的燃烧反应H+O→2OH1.1.最初的活化中心生成最初的活化中心生成221.1.链的引发，即活化中心（原子、基、原链的引发，即活化中心（原子、基、原H+M

3、→2H+M2子碎片）生成；O+O→O+O2232.2.链的传递，即进行基元反应；链的传递，即进行基元反应；2.2.链的发展链的发展3.3.链的终止，即活化中心消亡。链的终止，即活化中心消亡。H+O→OH+O2OH+H→HO+H222H+O→2HO222**可燃气体的燃烧均为链反应可燃气体的燃烧均为链反应O+H2→OH+HOH+H→HO+H222015/10/1452015/10/1463.3.链的消亡链的消亡第三节燃气的着火H+器壁→0.5H（（11）在器壁上断链）在器壁上断链2OH+器壁→0.5HO22ß着火的概念:O+器壁→0.5O2由稳

4、定的氧化反应转变为不稳定的氧化反应（（22）在器壁空间气相中断链）在器壁空间气相中断链而引起燃烧的一瞬间，称为着火。HHMHM++→+2着火的问题就是自燃的问题。HO++→+HMHOM22015/10/1472015/10/1482稳定的氧化反应：是指当氧化反应过程生成热ß着火的两种类型:量等于其散失的热量时，或者说，当氧化反应过程活化中心浓度增加的数量等于其消亡的数支链着火:由于系统的活化中心浓度的变化引起量时，此过程称为稳定的氧化反应过程。的着火的着火..不稳定的氧化反应：是指当氧化反应过程生成热量大于其散失的热量时，或者说，当氧化反热力

5、着火:由于系统的热力条件变化引起的着火.应过程活化中心浓度增加的数量大于其消亡的数量时，此过程称为稳定的氧化反应过程。2015/10/1492015/10/1410一、支链着火支链反应：链反应分为链反应分为::直链反应和支链反应两种。是由一个活化中心开始，最后生成两个以上直链反应：是由一个活化中心开始，最仍生最后仍生成一个活化中心的反应。个的活化中心的反应。特点：：活化中心浓度不变活化中心浓度不变。可燃气体的燃烧均为支链反应。例如：例如：ClCl2+M→Cl+Cl(+M→Cl+Cl(活化中心活化中心))Cl+H→HCl+H特点：：活化中心浓度

6、增加活化中心浓度增加。2H+Cl2→HCl+Cl2015/10/14112015/10/141232.2.支链反应与压力的关系支链反应与压力的关系1.1.支链着火的概念支链着火的概念在一定条件下,由于活化中心浓度迅速增加，使反应由稳定的氧化反应过程转变为不稳定的氧化反应过程而引起自燃的瞬间，称为支链着火。特点：在等温条件下进行。2015/10/14132015/10/1414存在压力下限（存在压力下限（BB点）的原因点）的原因：压力下限的影响因素：因为在因为在BB点以下（以左），系统的压力低，容器点以下（以左），系统的压力低，容器内反应物质浓

7、度小，为数不多的活化中心很容易直¾可燃混合物的成分的影响接撞到器壁上消亡，链的中断几率大，所以反应速向混合物中引入惰性气体或杂质，由于它们在度就小。器壁空间阻挡活化中心向器壁上扩散，活化中心消另外，根据质量作用定律，其浓度小，反应速亡数减少（对反应有利），所以，反应速度大，对度也小，故此，存在压力下限（度也小，故此，存在压力下限（BB点）。点）。应的应的压力下限下移（向左移动）。压力下限下移（向左移动）。2015/10/14152015/10/14164¾容器面积的影响¾容器形状的影响面积大时，活化中心消亡数量增大，反应速容器的直径小，活化中

8、心撞到器壁的次数就多，消亡几率大，反应速度小，则压力下限要升高，即度小，则压力下限要升高，即向右移动。向右移动。1¾温度的影响P∝下限２ｄ与温度无关。2015/10