burning-1

多组分完全气体混合物( 多组分完全气体混合物(续)
M = ∑ Xs Ms
X s = Ys M / M s
1 M = ( ∑ Ys / M s ) ∑ ( Ys M / M s ) = 1 1 M / M s = ( M s ∑ Ys / M s )
(2)三种速度和三种物质流 )
v ——混合气相对于实验室坐标系的速度 vS——s组分相对于实验室坐标系的速度 VS——s组分相对于混合气的运动速度,即 由于分子不规则运动引起的扩散漂移速 度 VS = v S – v
组分焓和混合物焓都包括物理焓(热焓)和化 学焓. 组分生成焓是常数,混合物生成焓是组分浓度 的函数. 组分的比热与组分浓度无关,混合物的比热取 决于组分浓度. 三种混合物的焓:热焓,热焓十化学焓,滞止 焓 = 热焓十化学焓十动能.
1-3化学反应动力学基本关系式
∑ ν s A s → ∑ ν′ A ′ s s
1-2 燃烧
有强烈放热和发光的化学反应 固液气燃料(煤,非金属的碳,硅,硼,金属如钨钼 钛锆,钾钠钙镁,固体推进剂;石油产品和液态烃; 天然气和气态烃)氧化 类氧化—氮化,氯化 分解—联氨分解为氮和氢 代替反应—钠加水成为氢和氧化钠的反应 流动,传热,传质和反应的相互作用 流动,传热,
1-3 火
3 x j 2 (S + S + S ) 2 11 22 33 3
内能形式的能量方程
de + p v j = (λ T ) + ( q rj ) + ( ρ dt x j x j x j x j x j
∑ Dρ
Ys h )+Φ+ x j s
∑ ρs Fsi Vsi
φ = ρs = Ysρ
∫V SφδV = ∫S jsdS + ∫V w sδV
(ρY ) + s t x j dYs ρ dt x j
(ρYs v j ) =
x j
Ys (Dρ ) ws x j
=
Ys (Dρ ) ws x j
2.4 动量守恒方程
p ij d ρvi δV = Sv δV = ( + ρs Fsi )δV dt V V V x j d ρvi δV = [ (ρvi ) + (ρv jvi )]δV dt V x j V t
2.2 连续方程
φ=ρ Sφ = 0
dΦ dt
=0
ρ + (ρv j ) = 0 t x j (ρv ) = ρ v j + v ρ j j x x j x j j ρ ρ dρ + vj = t x j dt
v j dρ +ρ =0 dt x j
组分质量守恒方程(扩散方程) 2.3 组分质量守恒方程(扩散方程)
τf = L / v τc = ρc p (Tf T∞ ) /( w f Qf )
2 / D = τ = l / u′ = k / ε τd = L T T
D I = τf / τc
D II = τd / τc
反应流的两种极限情况
D I << 1 D II >> 1
反应冻结流 反应平衡流
燃烧的两种极限情况
dφ φ φ = + vj dt t x j
Φ = ∫ φδV
V
dΦ = Φ + φv dS = Φ + (φv )δV j dt t t S n V x j
∫
∫
φ = [ + (φv j )]δV V t x j
∫
dΦ dt
+ ∫ SφδV = 0
V
φ + t x j
(φv j ) + Sφ = 0
ρ = ∑ ρs
s
p = ∑ ps
s
Ys = ρs / ρ ρ = nM
X s = ps / p ρs = n s M s
p = ρRT / M = nRT
ps = ρs RT / M s = n s RT X s = ps / p = n s / n
n = ∑ ns
ρ = ∑ ρs = ∑ n s M s = nM
焰
有浓度和温度剧烈变化的区域(不是发光的燃烧产物) 火焰能自动传播—缓燃(〈1 m/s)和爆震(3000m/s) 火焰的辐射,生碳和电离现象 层流和湍流火焰 扩散火焰和预混火焰(前者局部高温,辐射强,效率 差,后者反之) 化学平衡流动和冻结流动 扩散控制和动力控制的燃烧 绝热燃烧温度
特征时间(流动, 三种 特征时间(流动,反应和 扩散时间)和两种Damkohler数 扩散时间)和两种 数
∑
v j p x j
= 膨胀 / 压缩功
v i 2 v j )δ ] v i 耗散能Φ ≡ τij = [2Sij ( x j 3 x j ij x j
能量守恒方程(续3)--内能形式 能量守恒方程( 3)--内能形式 -v 张量运算 i x j
=
1 [( v i 2 x j
+
v j v )+( i x i x j
我国传说 我国传说:燧人氏钻木取火 希腊传说:普罗米休斯把火带给人间.至少50万 希腊传说 年前人类学会用火. 恩格斯:"火"使人类脱离野蛮进入文明 恩格斯: "庄子 庄子":木与木相摩则燃. 庄子 战国齐国田单:火牛阵 战国齐国田单: 晋代张华"博物志":四川用天然气煮盐 晋代张华"博物志" 火药和火箭:我国首先发明(至少在宋代) 火药和火箭: 燃烧技术的三次大发展 燃烧技术的三次大发展:蒸汽机和内燃机(产 业革命);航空航天技术(二次世界大战); 能源危机(70年代末)
单位体积内的内能加动 能
内能 + 动能的变化
d v 2 )δV = {[ ρ(e + v 2 )] + [ρv (e + v 2 )]}δV = ρ(e + j dt V 2 2 x j 2 V t
φ = ρ(e +
v2 ) 2
∫
∫
d (e + v 2 )δV = ρ 2 V dt
∫
热交换
∫
V x j
三种速度和三种物质流( 三种速度和三种物质流(续)
ρv = g
ρs v s = g s
ρSVs = J s
gsj = ρs v sj = J sj + Ysρv j = ρs Vsj + ρs v j
g j = ρv j = ∑ gsj = ∑ ρs v sj = ∑ ρs Vsj + ρv j
∑ ρs Vsj = ∑ J sj = 0
D II >> 1 D II << 1
扩散(控制的)燃烧 动力(控制的)燃烧
绝热燃烧温度
Tm = T∞ + Qf /[(1 + αL0 )c p ]
( α > 1)
Tm = T∞ + 0.23αL0Q ox /[(1 + αL0 )c p ] ( α < 1)
第二章 多组分有反应流动基本方程
2-1 多组分有反应流体基本性质和关系式 (1)多组分完全气体混合物 )
T ) + q rj (λ x j x j
能量方程的完整形式
d (e + v 2 ) = ρ x j dt 2
+
x j
(∑
s
Ys Dρ x j
hs )
+ vi ∑ ρs Fsi + ∑ ρs Fsi Vsi + (pijvi ) x j
能量守恒方程( 2)能量守恒方程(续2)-膨胀功和耗散能
φ = ρv i
∫ ∫
∫
∫
∑
∫
v i pij ≈ ( x j
+
v j ) pδij x i
(ρv ) + (ρv v ) = p + [( v i + v j )] + i j i t x j x x j x j x i
∑ ρs Fsi
能量守恒方程---能量变化和换热 2.5 能量守恒方程--能量变化和换热
(2)近代燃烧技术的发展 )
燃烧的强化 燃烧的强化---高能,高压,高温,高速燃烧. 节能 节能—高效率,低品位燃料燃烧 环保—低污染 (低NOx,SOx,CO2,粉尘, 环保 噪音,有毒气体)燃烧 火灾防治 火灾防治—森林,建筑和仓库火灾,矿井防爆 几种近代燃烧技术 几种近代燃烧技术:氢氧燃烧;超音燃烧;高 推重比燃烧;旋流(风)燃烧;流化床燃烧, 磁控燃烧;脉动燃烧;催化燃烧;自蔓延燃烧
燃烧学第一章—导论 燃烧学第一章 导论
教材和参考书 :
(1)周力行 周力行:湍流气粒两相流动和燃烧 周力行 的理论与数值模拟, 科学 出版社,1994 (2)F.A. Williams: Combustion Theory, : Adison-Wisley,1985
1-1 燃烧技术和燃烧科学的发展 燃烧技术和燃烧科学的发展-------(1)燃烧技术发展史 )
v j )] = Sij + ξij x i v i δij x j
Sij ξij = 0,
δij ξij = 0,
τij ξij = 0,
=
v j x j
耗散能最终形式 2 ( v j ) 2 = 2(S2 + S2 + S2 + S2 + 2 33 12 23 31
化学反应动力学基本关系式( 化学反应动力学基本关系式(续)
msr m′ w s = ∑ w sr = ∑ ( k sr ∏ Cs k ′ ∏ C′ sr sr s r r s s
w s = Bρ