热动燃烧学第04章燃料燃烧反应机理.ppt

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1、第4章燃料燃烧的反应机理《燃烧学》2005年2月1回顾燃烧化学与燃烧物理基础反应速度和T、P压力、Ci浓度的关系基元反应(简单反应)和复杂反应代有化学反应的流体力学问题本章主要介绍：燃料的氧化机理H2、CO、CmHn等燃料的氧化机理污染物的形成与销毁反应路径导致燃料消耗的路径中间组分的生成与消失最终燃烧产物的形成2§4-1燃料气体燃料H2、CO、HC（轻质的）等液体燃料重的碳氢、醇类等固体燃料煤炭、木材、金属等在所有的燃料中，碳氢化合物组成了大部分燃料成分碳氢燃料具有高的能量密度，低的成本，在以后人

2、类社会的很长历史时期，燃烧碳氢燃料将仍然是人类获取能源的主要方式之一3典型的脂肪组（Aliphatic）燃料分子-CH2-，在当量比为1时的氧化反应:-CH2-+1.5O2H2O+CO2放热量约为1.56kcal/mol的热量也是放热量最高的几种燃料之一碳氢燃料燃烧碳氢燃料燃烧很少是一步完成的粗略地可以分成许多步反应阶段有大量的中间组分生成，其中大部分中间组分是自由基（O、H、OH、等）由于电子的不匹配，自由基非常活跃，寿命也很短下面介绍一下关于燃料组分的命名法则或基本术语41、烷烃paraffin

3、alkanes开链,单键,饱和结构,分子式CmH2m+2最简单的烷烃是甲烷,Methane,CH4,天然气的主要成分。Normal-paraffin—直链结构n-butane，正丁烷Iso-paraffin—分支结构i-butane，异丁烷5iso-octane异辛烷，也叫做2,2,4-三甲基戊烷，2,2,4-trimethylpentane,是敲缸抑制剂甲基Methyl：CH3尽管分子式反映了分子的结构，但是没有反映出真的空间位置例如-C-C-C-约呈109度夹角在烷烃中的C-C键几乎可以自由旋转6

4、烷基alkyl:烷烃脱去1个H原子就是烷基例如上面甲烷CH4碳氢键C-H断裂变成甲基CH3由于自由基的活性取决于在分子中的不配对的电子位置,因此可以从正丁烷n-butane衍生出正丁基n-butyl和异丁基i-butyl随着烷烃分子数的增加,分之链的数目,以及自由基异构体的数目也快速增加烷基自由基在烷烃的氧化过程中是非常重要的72、naphthenes环烷,环烷类(cycloalkane或cyclanes)单键、饱和和环状结构的化合物，分子式：CmH2mCyclopropane环丙烷cyclohex

5、ane环己烷83、olefin（alkene）烯烃具有开放的链结构只有一个双键C=C键较稳定，不会旋转，形成坚固的平板状结构分子式：CmH2m最简单的是C2H4C=C丁烯及异构体1-丁烯(1-butene)；2-丁烯(2-butene)Vinyl，乙烯基：分子式：C=C.乙烯脱去1个H原子94、聚烯烃polyolefins聚烯烃开放的链高的不饱和化合物至少两个双键分子式：CmH2m-2(n-1)---n为双键数例如:1-3-丁二烯1-3-butadiene最简单的聚烯烃结构:C=C-C=C104、乙炔

6、acetylene(炔alkyne)炔Alkyne开放的链一个三键分子式:CmH2m-2例如:乙炔acetylene:H-CC-H丙炔Propyne:H-CC-C-H116、芳香烃aromatics芳香烃aromatics环状结构,板状或几乎板状的碳氢分子6个碳原子最简单的芳香烃化合物是苯benzeneC6H6尽管分子结构是“双键”、环状,苯是稳定的大的芳香烃分子有两类:紧凑结构:例如,奈naphthalene,C10H8,环上分享双键非紧凑结构:联苯,biphenyl,C12H10,靠本环上C-

7、C联接简化表示简化表示凯库勒式12芳香烃:有机化合物中,分子里含有一个或多个苯环的碳氢化合物对苯结构的进一步研究表明:苯分子里不存在一般的碳-碳双键苯分子里的6个碳原子之间的键完全相同这是一种介于单键和双键之间的独特的键苯分子里6个碳原子和6个氢原子都在同一平面上为了表明苯分子的结构特点,常用“”表示苯分子目前,由于习惯的原因,表示苯分子结构的凯库勒式仍然被广泛地应用凯库勒式137、醇alcohols醇alcohols通式分子式:ROH例如:CH3OH甲醇(或甲基酒精)C2H5OH乙醇(或乙基酒精)醇

8、类燃料中带有不必要的O原子单位质量的燃烧热热值低148、其它燃料—特殊用途NH4ClO4高氯酸氨ammoniumperchlorate火箭的固体推进剂N2H4联铵液体火箭推进剂H2和Fluorine氟化学激光器的材料所有在空气中能够引起燃烧和爆炸的物质,都可以认为是危险的材料15§4-2H2和CO的氧化机理研究H2和CO氧化机理的重要性:H2和CO是重要的燃料H2和CO的氧化机理是碳氢燃料氧化机理的一个基本的组成部分我们主要从燃烧角度研究H2/CO/O2