燃烧学-3.着火的理论基础 ppt课件.ppt

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1、第三章着火的理论基础研究不同着火方式的着火机理。着火过程及方式链反应速度链反应的发展过程着火的热自燃理论着火的链式反应理论强迫着火强迫着火过程常用点火方法电火花点火链反应的延迟期烃类－空气混合物着火（自燃）特性着火方式与机理着火温度热自燃过程分析着火温度求解谢苗诺夫公式热自燃界限热自燃的延迟期点火的可燃界限着火概念、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，着火界限谢苗诺夫热自燃理论链式反应理论燃烧过程两个阶段：着火阶段、燃烧阶段着火的定义着火过程

2、是一种典型的受化学动力学控制的燃烧现象。着火：燃料与氧化剂分子混合后，从开始发生化学反应，反应加速，温度升高达到激烈的燃烧反应之前的一段过程。3.1着火过程及方式一、着火的方式与机理自然界中燃料的着火方式自燃着火（自燃）强迫着火（点燃或点火）把一定体积的混合气预热到某一温度在该温度下，混合气的反应速率即自动加速，急剧增大直到着火。——整体加热。可燃混合气内的某一处用点火热源点着相邻一层混合气，尔后燃烧波自动的传播到混合气的其余部分。——局部加热。自燃和点燃过程统称之为着火过程。Spontaneo

3、usignitionSelf–ignitionautoignitionForcedignitionSparkignitionLocalinitiationofaflamethatwillpropagate.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。化学动力学因素（本章分析的重点）流体力学因素（燃烧阶段）自燃着火机理主要包括两种热自燃机理——反应物温度不断升高，反应加快，直到着火，可用阿累尼乌斯定律和质量作用定律解释。链锁自燃机理——链的分支使得活性中心迅速增值

4、，反应不断加快，直到着火。实际燃烧过程中，不可能是纯粹的热自燃或链锁自燃存在，事实上，它们是同时存在而且是相互促进的。一般来说，在高温下，热自燃是着火的主要原因，而在低温时则支链反应是着火的主要原因。(ThermalSpontaneousIgnition)(ChainSpontaneousIgnition)二．着火的两大特征着火温度：在该温度下，取决于导热性能的初始散失热量等于同样时间内因化学反应转化而形成的热量(Vant‘hoff)。热着火理论指出着火温度不是物质的一个专门性质，事实上它表示在

5、正常化学过程中(可燃物和氧化剂之间的反应过程)放热的反作用的结果。着火延迟期：着火前的物理准备过程。（着火前的自动加热时间）IgnitionTempertureIgnitionDelayPeriod3.2着火的热自燃理论一.热自燃过程分析放热和散热过程着火是反应放热因素和散热因素相互作用的结果。放热>散热：着火成功；放热<散热：着火失败。着火热理论的发展范特—荷夫(Vant‘Hoff)提出基本思想，认为，当反应系统与周围介质间热平衡破坏时就发生着火。利—恰及利耶(Le—chatelier)明确提

6、出了着火的临界条件：反应放热曲线与系统向环境散热的散热曲线相切。谢苗诺夫（Semonov）完成了数学上的描述。谢苗诺夫的可燃混合气热自燃理论有一体积为V(m3)的容器，其中充满有化学均匀可燃气体混合物，其分子浓度为n(1/m3)，容器的壁温为T0(K)，容器内的可燃气体混合物正以速度wn(1/m3s)在进行反应，化学反应后所放出的热量，一部分加热了气体混合物，使反应系统的温度提高，另一部分则通过容器壁而传给周围环境。目标：求出放热速率q1、散热速率q2的数学表达式，做出q1、q2随温度T的变化曲

7、线，然后分析容器内的放热和散热与温度T的关系，分析热自燃过程。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差。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。假设——研究过程随时间的变化，即非稳态分析方法。TheNonstationarySolutionTheNonstationaryTheorydealswiththethermalba

8、lanceofthewholereactionvesselandassumesthetemperaturetobethesameatallpoints.数学模型式中：——混合气的化学反应速率，(1/m3s)——混合气的反应热，即生成一个分子所放出的热量，（kJ/1)——容器的体积，(m3)反应放热速率（1）据化学动力学知识：其中，v为可燃混合气总体反应的反应级数。（2）Theamountofheatevolvedoverthewholevolumeperunittimebythechemical