燃烧学第五章第六节
【2017年整理】燃烧学复习重点
第一章燃烧化学反应动力学基础1、什么叫燃烧？2、浓度和化学反应速度正确的表达方法？化学反应速度如何计量？3、什么是单相反应、多相反应、简单反应、复杂反应、总包反应？4、质量作用定律的适用范围？如何从微观的分子运动论的观点来理解质量作用定律？试用质量作用定律讨论物质浓度对反应速度的影响。
5、什么是反应级数？反应级数与反应物浓度（半衰期）之间的关系如何？6、常用的固体、液体和气体燃料的反应级数值的范围是多少？7、试用反应级数的概念，讨论燃尽时间与压力之间的关系。
8、惰性组分如何影响化学反应速率？9、Arrhenius定律的内容是什么？适用范围？如何从微观的分子运动论的观点来理解Arrhenius定律？10、什么是活化能？什么是活化分子？它们在燃烧过程中的作用？11、图解吸热反应和放热反应的活化能与反应放热（吸热）之间的关系。
12、什么叫链式反应？它是怎样分类的？链反应一般可以分为几个阶段？13、描述氢原子燃烧的链式反应过程。
14、试用活化中心繁殖速率和销毁速率的数学模型，结合编程技术，绘制氢原子浓度随时间变化的图线，解释氢燃烧的几种反应的情况。
并讨论：分支链反应为什么能极大地增加化学反应的速度？15、烃类燃烧的基本过程是什么，什么情况下会发生析碳反应？如何进行解释？什么样的烃类燃烧时更容易发生析碳反应？如何防止烃类燃烧析碳？16、图解催化剂对化学反应的作用。
17、什么叫化学平衡？平衡常数的计算方法？吕·查德里反抗规则的内容是什么？18、什么是燃料的低位发热量和高位发热量？19、试用本章的知识解释，从燃烧学的角度来看，涡轮增压装置对汽车发动机的作用是什么？20、过量空气系数（a）与当量比（b）的概念？21、燃烧过程中，有几种NOx的生成机理？第二章燃烧空气动力学基础——混合与传质1．为什么说混合与传质对燃烧过程很重要？2．什么是传质？传质的两种基本形式是什么？3．什么是“三传”？分子传输定律是怎样表述的？它们的表达式如何？（牛顿粘性定律、傅立叶导热定律、费克扩散定律）4．湍流中，决定“三传”的因素是什么？湍流中，动量交换过程和热量、质量交换的强烈程度如何？怎么用无量纲准则数的数值来说明这一点？5．试推导一个静止圆球在无限大空间之中，没有相对运动的情况下，和周围气体换热的Nu数，以及和周围气体进行传质的Nu zl数。
燃烧学—第5章3 [兼容模式]
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滴群扩散燃烧
冷液雾
预热区 纯蒸发
预混气燃烧
图5-37 简化的滴群扩散燃烧模型
《燃烧学》--第五章
一维两相火焰的总体连续方程为： u m 常数
g
l u m 常数
气相连续方程为
d g u dx
l
d
4
kf N
kf为扩散燃烧的蒸发常数，N为液 滴在单位容积内的数目。
vl
1 4k 4 4 ( T T ) h ( T T ) T T c M ( T T ) F l F l F F F l l pl l l l LV cpl Tl T d
当d很小的时候，上式右端的第1项相对较大，所以有vl与d近 似成正比的关系。 当d很大时，右端的第1项相对较小，所以有vl与d近似无关系。
上式又可写为
' ' z c p T Q z 0 c p T g , 0 Q0 m dx
dT
若将上式无量纲化，最终可以解得
1 1 m d c 0 p l
《燃烧学》--第五章
图 5-41 湍流型浮力扩散火焰
《燃烧学》--第五章
（二）火焰的倾斜度 液池内油品的火焰大体上呈锥形，锥形底就等于燃烧的液池 面积。锥形火焰受到风的作用而产生一定的倾斜角度，这个 角度的大小与风速有直接的关系。当风速大于或等于4m／s时， 火焰会向下风方向倾斜约 60 ～ 70°此外，试验还表明；在无 风的条件下，火焰会在不定的方向倾斜 0 ～ 5°这也许是因为 空气在液池边缘被吸入的不平衡或火焰卷入空气不对称所造 成的。
《消防燃烧学》第5章 燃烧温度
t热
Q低
因此 ct3＋bt2＋at－Q低＝0 解方程即得t热
14
理论燃烧温度计算
理论燃烧温度表达式如下
t理 Q 低 Q空 Q 燃 Q分 V n c产
Q低、Q空、Q燃都容易计算 需要计算Vn.c产 更关键的是计算Q分
15
高温热分解
温度越高，分解越强；压力越高，分解较弱 工业炉中，只考虑温度，且只有大于1800度 才考虑热分解 并且只考虑CO2和H2O的热分解反应，则分 解热Q分
8
比热近似法
产物整体比热近似值法(表5－2)
根据具体的燃料成分计算V0 ＝(VCO2＋VH2O＋VN2 ＋…) ，根据燃料种类确定c产
适用性：燃烧产物的平均比热受温度的影响不 显著，特别是空气作助燃剂
CO2和H2O的比热对温度的变化比较敏感，N2不明 显 C和H燃烧以后，产物的比热虽然增加，但是不大 各种燃料燃烧以后产物的比热介于C和H的产物比 热之间，差别不大
理
t理 '
Q 低 Q空 Q 燃 V n c产
（3）计算不考虑Q分的i总，然后查图5－4得到t理
i总 Q低 Q空 Q燃 Vn
20
影响理论燃烧温度的因素
燃料种类和发热量
主要取决于单位体积燃烧产物的热含量 考虑Q低/V0，比考虑Q低的影响更符合规律
t理
Q 低 Q空 Q 燃 Q分 V n c产
t热 Q低 V 0 c产
与传热条件、炉子结构等因素有关吗？ 只和燃料性质有关
6
理论发热温度的计算
第五章 燃烧温度
2、 理论燃烧温度的计算
t理 QD Q物 Q分 VnC产
Q 分---分解热
CO2 CO+
1 2
O2 -12600
1
H2O H2+ 2 O2 -10800 O2 O+O
H2 H+H
.
.
.
Q 分与温度、压力有关（1）温度愈高，分解度愈大 （2）压力加大，分解度变小
在工业炉温度与压力条件下，主要有 CO2 与 H2O 的分解， 不同的温度段分解大致如下：
QD+Q物Q分 t理= ——————————
VoC产+（n-1）LoC空
如果
| t理’ t理| (指定的误差) 则求得 t理；否则，再令
t理’= t理 重复上述计算，直至
| t理’ t理|
3、影响理论燃烧温度因素 （1）燃料的 QD 对 t 理的影响 当 QD 较小时，QDt 理，但 QD 较大时，QD 再时，t 理几 乎不变。
达到的温度。
• 当不考虑Q传和Q不（即Q传=0，Q不=0） 时，有
•
t理=
QD
Q空 Q燃 Vn • c产
- Q分
• 称为理论燃烧温度（绝热完全燃烧火焰 温度）——表明某燃料在某条件下所达 到的最高温度。
量热计温度
• 理论燃烧温度计算过程中不考虑热分解 影响
• t量= QD Q空 Q燃 Vn • c产
C 产=CCO2CO2’%+CH2OH2O’%+CN2N2’%
上式中 CCO2、CH2O、CN2 都是温度的函数，即
CCO2=fCO2(t 热)，CH2O=fH2O(t 热) ，CN2=fN2(t 热)
(1)联立求解方程 设Ci=A1i+A2it+A3it2 ，i=CO2，H2O，N2 V0C产=ΣViCi
燃烧学CH1课件
一、浓度
化学反应速率与参与反应的物质的浓度有关 描述浓度的参数：
1、质量浓度:单位体积的混合物中某一组分A的质量
A
2、质量的量浓度
mA ( A组分的质量 ) V（混合无题的体积）
( kg / m3 )
cA
3、摩尔分数
nA ( A组分质量的量 ) V（混合物体的体积）
(mol / m3 )
E ads ) RT
k des
E des Ades exp( ) RT
Aads
Eads
Ades 前置因子
Edes 吸附与解吸动力学过程的活化能。
第四节 链式化学反应
链式反应理论是化学反应机理的两个基础理论之一
一、链式反应的特点 二、不分支链式反应 三、分支链式反应 四、分支链式反应的孕育与爆炸特点
一、链式反应的特点
• 很多化学反应是由于形成极其活跃的组分而引发一 系列连续、竞争的中间反应，导致反应物形成产物 • 中间反应生成若干不稳定的活性中心，以很高的化 学反应速率与原始反应物分子反应，本身消失，同 时产生新活化中心，使反应一直进行生成最终产物 • 活化中心起到中间链节的作用 • 链式反应是化学反应中最普通、最复杂的反应形式
d E (ln k ) dT RT 2
二、活化能E对化学反应速率的影响
• 化学反应活化能是解释反应速率常数与温度关系的经验方程式时提出的 • 关于化学反应活化能的解释主要基于两种理论： 1、活化分子碰撞理论：分子发生化学反应所必须达到的最低能量，就被 称为活化能E。能量达到或超过E的分子，被称为活化分子。不同的反应， 活化能是不相同的。应速率常数 )
质量作用定律只能用于基元反应，而不能直接应用于总包反应。
' ' a A b B
燃烧学基础知识培训PPT课件
1.爆炸浓度极限：可燃的气体、蒸气或粉尘与空气 混合后，遇火会产生爆炸的最高或最低的浓度。
遇火会产生爆炸 的最低浓度，称为爆炸下限；遇 火会产生爆炸 的最高浓度，称为爆炸上限。
爆炸极限是评定可燃气体、蒸气或粉尘爆炸危险 性大小的主要依据。爆炸上、下限值之间的范围越大， 爆炸下限越低、爆炸上限越高，爆炸危险性就越大。
二、 不同物质的燃烧产物
1.单质的燃烧产物 一般单质在空气中的燃烧产物为该单质元素的氧 化物。
2.化合物的燃烧产物 一些化合物在空气中燃烧除生成完全燃烧产物外， 还会生成不完全燃烧产物。最典型的不完全燃烧产物 是一氧化碳（CO2），它能进一步燃烧生成二氧化碳。
3.合成高分子材料的燃烧产物 合成高分子材料在燃烧过程中伴有热裂解，会分 解产生许多有毒或有刺激性的气体，如氯化氢、光气、 氰化氢等。
第二节 燃烧类型
燃烧按其发生的瞬间的特点不同，分为闪燃、着 火、自燃、爆炸。
一、 闪燃
（一）闪燃的含义
定义:液体表面上能产生足够的可燃整齐，遇明火 产生一闪即灭的燃烧现象。
可燃液体之所以会发生一闪即灭的闪燃现象，是 因为液体在闪燃温度下蒸发速度较慢，蒸发出来的蒸 气仅能维持短时间的燃烧，而来不及提供足够的蒸气 补充维持稳定燃烧，故闪燃一下就熄灭。
4.木材的燃烧产物 木材是一种化合物，主要由碳、氢、氧元素组成， 主要以纤维素分子形式存在。木材燃烧主要生成二氧 化碳、水蒸气、甲酸、乙酸、一氧化碳等产物，也会 申城可燃蒸气及颗粒。
三、 燃烧产物的毒性
燃烧产物有不少是毒害气体，往往会通过呼吸道 侵入或刺激眼结膜、皮肤黏膜使人中毒甚至死亡。
据统计，在火灾中死亡的人约80%是由于吸入毒 性气体中毒而致死的。一氧化碳是火灾中最危险的气 体。
燃烧学-第五章
燃料/氧配比的影响（过量空气系数的影响）
混合气配比对火焰 传播速度影响很大。
除氢气和一氧化碳 外，最大火焰传播速度 处在λ=0.80～0.85范围内。
对大多数混合气来 说、最大火焰传播速度 是发生在化学计量比条 件下。
对每一种燃料—氧化剂的可燃混合气都存在 一定的可燃界限，其上限为混合气浓限，下 限为混合气稀限。这是维持火焰传播的一个 必要条件。
第五章 火焰传播与气体燃料燃烧
层流火焰概念、结构特征、传播机理、传播速度计算，层 流火焰传播速度影响因素 ，湍流火焰概念 ，湍流火焰传播理论 与传播速度，爆震燃烧理论。
层流火焰结构、传播机理，湍流火焰传播两种理论
层流火焰传播的数学模型建立与推导，湍流火焰传播理论
• 预混气体火焰
Premixed Flame （Bunsen Flame ）
在火焰前沿厚度的很大一部分上，化学反应的速度很 小，称为预热区，以 δd 表示。而化学反应主要集中 在很窄的区域 δc 中进行，称其为化学反应区。
火焰前沿传播机理
火焰传播的热理论 认为火焰中反应区(即火焰前沿)在空间的移动，取 决于反应区放热从而向新鲜混合气的热传导。
火焰传播的扩散理论
认为凡是燃烧都属于链式反应，在链式反应中借助
Sl＝u0
对固定火焰，火焰面静止不动，即up=0，则 Sl = u0 = us 即：火焰传播速度就等于未燃混合气进入火焰面的流速， 两者大小相等方向相反。
(u p、u s反方向） (u p、u s同方向）
可燃气体和空气混合物在20℃及760厘米水银柱 下的火焰前沿移动的正常速度值
可 燃 气 体 H2 CO CH4 C2H2 C2H4 正 常 速 度 uH, m/s 1.6 0.30 0.28 1.0 0.5
燃烧学讲义2014-第五章
2
火焰锋面
O2—C∞
δ
∵在∞：O2浓度C∞
C
r=r1,C=0
0
dr 4 DdC q m 2 r r1
1 1 4 D ( C 0) q m ( ) r1
r1
qm r1 4 DC
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柴油 重油 ：初期 稳定期 后期
规律好（轻质油） 油滴受热膨胀，δ↑ 轻质部分受热蒸发，规律好 重质部分包覆，δ↑ 破裂，δ↓
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32
四、合理配风
油雾燃烧基本上属于扩散火焰，不会回 火，也不易脱火。 保持火焰稳定性主要防止脱火：使用钝 体、稳焰器，或者值班火焰
第四节 液滴燃烧
一、 静止液滴的燃烧
二、 强迫气流中液滴的燃烧 三、 液滴群的燃烧 四、合理配风
第四节 液滴燃烧
①油滴为球形，其周围温度场、浓度场均匀 ②油滴随气流而动，与气流间无相对运动（Re=0） ③油滴表面温度近似等于饱和温度T0=Tb ④火焰锋面向内向外导热传递（忽略辐射），向内导 热量 = 产生的油气所需汽化潜热量 + 油气温度升高所 需热量，且忽略斯蒂芬流（油蒸汽穿过锋面逃逸的 量）=0 ⑤O2 从远方扩散而来在锋面上全部消耗掉，锋面O2 的 浓度=0，且O2 扩散到锋面的量符含化学反应中氧与 油的化学计量比
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28
提升油滴燃烧 速度的措施
8 k r
Cp DC ln 1 ( T T ) r 0 H Cp
① ρr↓→k↑ ，轻质油的燃烧速度更快。 ② Cp↓,λ↑→k↑ ，气体导热性能好，燃烧更快。 ③ H↓→k↑ ，油的气化潜热少，燃烧更快。 ④Tr↑→k↑ ，燃烧环境温度高，燃烧更快。 ⑤ T0↓→k↑ ，油的饱和温度低，燃烧更快。 ⑥ D↑→k↑ ，湍流传质能力强，燃烧更快。 ⑦C∞↑→k↑ ，环境氧浓度高，燃烧更快。
燃烧学导论第三版答案第五章
燃烧学导论第三版答案第五章1.可燃物的着火方式可为：_________和_________两类。
其中不需要外界加热，靠自身化学反应而发生着火的现象称为___；需将可燃物和氧化剂加热到某一温度时能发生自动着火称为 ___。
[填空题] *空1答案：自燃空2答案：引燃空3答案：自热自燃空4答案：受热自燃2.热自燃理论认为，着火是_________与_________共同作用的结果。
[填空题] *空1答案：放热空2答案：散热3.链锁反应三步骤为_________、_________和___。
[填空题] *空1答案：链引发空2答案：链传递空3答案：链终止4.以下燃烧方式属于自燃的是（）。
[单选题] *A.木材燃烧B.油锅受热起火(正确答案)C.汽油发动机的燃烧D.液化气爆炸5.黄磷暴露在空气中自行发生燃烧，属于（）着火方式。
[单选题] *A.受热自燃B.点燃C.自热自燃(正确答案)D.引燃6.火柴摩擦而着火，属于（）着火方式。
[单选题] *A.受热自燃(正确答案)B.点燃C.自热自燃D.引燃7.烟煤因堆积过高而自燃，属于（）着火方式。
[单选题] *A.受热自燃B.点燃C.自热自燃(正确答案)D.引燃8.下列关于着火条件的说法，正确的是（）。
[单选题] *A系统达到着火条件意味着系统已经处于着火的状态B着火条件是指体系的着火点C着火条件是化学动力学参数和传热学参数的综合函数(正确答案) D着火条件是指体系着火时的临界环境温度9.下列说法中错误的是（）。
[单选题] *A.发热量越大，体系越容易自燃B.环境温度越高，体系越不易自燃(正确答案)C.发热量相同，表面积与体积比值越大，散热能力越强，越不易自燃D.较低自然点物质的加入可使高自燃点的物质自燃点低多选题10.自由基的特性有（）。
*A.能量高(正确答案)B.活性强(正确答案)C.不能稳定存在(正确答案)D.导电能力强11.链锁反应中，系统温度越高，自由基（）。
燃烧学课件第五章多组分反应流体守恒方程
VS
解析过程中，需要注意数值计算的稳 定性和精度，以及边界条件和初始条 件的设定。同时，还需考虑反应流体 的非线性特性和多尺度问题，以提高 计算结果的准确性和可靠性。
05
守恒方程的数值解法
有限差分法
有限差分法是一种将偏微分方程转化为差分方程的方法，通过在离散点上 设置差分方程来逼近原方程的解。
有限差分法适用于规则的网格系统，通过在网格点上设置离散变量，利用 差分近似代替微分，将微分方程转化为离散的差分方程组。
解析方法
常用的解析方法包括分离变量法、特征线法、有限差 分法等。
解析过程
解析过程包括将方程化为标准形式、选择合适的变量 、求解方程等步骤。
解析结果
解析结果可以用于指导实验设计、优化工艺参数等实 际应用。
03
多组分反应流体的动量守恒方程
动量守恒方程的推导
推导基于牛顿第二定律
动量守恒方程的推导基于牛顿第二定律，即作用力等于反作用力。对于多组分反应流体，动量守恒方程描述了流体中 各组分动量的变化规律。
能量守恒方程的应用
能量守恒方程在多组分反应流体的研究中具有广泛的应用，它可以用于描述反应流体的温度场、压力 场和浓度场的变化。
通过求解能量守恒方程，可以预测反应流体的热力学性质，如温度、压力和组分浓度等，以及反应过 程中的热量传递和能量转化。
能量守恒方程的解析
解析能量守恒方程需要采用数值计算 方法，如有限差分法、有限元法等。 这些方法可以将连续的偏微分方程离 散化为一系列的代数方程，以便于求 解。
动态平衡
多组分反应流体中的化学组分在 不断变化的条件下达到动态平衡 ，维持一定的化学组成和性质。
守恒方程的概述
01
质量守恒
守恒方程是描述系统中质量守恒 的方程，表示质量在化学反应过 程中保持不变。
燃烧学讲义第五章 可燃液体的燃烧
第5章可燃液体的燃烧5.1液体燃料的燃烧特点目前，液体燃料的主体是石油制品，因此讨论液体燃料的燃烧主要涉及燃油的燃烧。
液体燃料的沸点低于其燃点，因此液体燃料的燃烧是先蒸发，生成燃料蒸气，然后与空气相混合，进而发生燃烧。
与气体燃料不同的是，液体燃料在与空气混合前存在蒸发汽化过程。
对于重质液体燃料，还有一个热分解过程，即燃料由于受热而裂解成轻质碳氢化合物和碳黑。
轻质碳氢化合物以气态形态燃烧，而碳黑则以固相燃烧形式燃烧。
根据液体燃料蒸发与汽化的特点，可将其燃烧形式分为液面燃烧、灯芯燃烧、蒸发燃烧和雾化燃烧四种。
液面燃烧是直接在液体燃料表面上发生的燃烧。
若液体燃料容器附近有热源或火源，则在辐射和对流的影响下，液体表面被加热，导致蒸发加快，液面上方的燃料蒸汽增加。
当其与周围的空气形成一定浓度的可燃混合气、并达到着火温度时，便可以发生燃烧。
在液面燃烧过程中，若燃料蒸汽与空气的混合状况不好，将导致燃料严重热分解，其中的重质成分通常并发生燃烧反应，因而冒出大量黑烟，污染严重。
它往往是灾害燃烧的形式，例如油罐火灾、海面浮油火灾等。
在工程燃烧中不宜采用这种燃烧方式。
灯芯燃烧是利用的吸附作用将燃油从容器中吸上来在灯芯表面生成蒸汽然后发生的燃烧。
这种燃烧方式功率小，一般只用于家庭生活或其它小规模的燃烧器，例如煤油炉、煤油灯等。
蒸发燃烧是令液体燃料通过一定的蒸发管道，利用燃烧时所放出的一部分热量（如高温烟气）加热管中的燃料，使其蒸气，然后再像气体燃料那样进行燃烧。
蒸发燃烧适宜于粘度不太大、沸点不太高的轻质液体燃料，在工程燃烧中有一定的应用。
雾化燃烧是利用各种形式的雾化器把液体燃料破碎成许多直径从几微米到几百微米的小液滴，悬浮在空气中边蒸发边燃烧。
由于燃料的蒸发表面积增加了上千倍，因而有利于液体燃料迅速燃烧。
雾化燃烧是液体燃烧工程燃烧的主要方式。
对于不同的液体燃料，应依据其蒸发的难易程度不同的雾化方式。
易蒸发液体燃料的雾化（例如汽油）往往采用“汽化器”来实现。
燃烧学讲义-第5章气体燃料燃烧--资料
可燃混合物实际的温 度分布（含化学反应）
化学反应放热
x
可燃混合物的温度分 布（不含化学反应）
21
强燃的临界条件应为：T
dT
dx n 0
Tqr
Tw=Tqr
可燃混合物实的壁面温度称为 T0
x
强燃温度
可燃混合物的温度分 布（不含化学反应）
22
平壁强燃温度的求解：设一表面温度为Tqr的炽 热平板置于静止或低速的可燃混合气中，如下
热着火
链式着火
2
热着火：可燃混合物由于本身氧化反应放热大于散热， 或由于外部热源加热，温度不断升高导致化学反应不断 自动加速，积累更多能量最终导致着火。——大多数气 体燃料着火特性符合热着火的特征。
链式着火：由于某种原因，可燃混合物中存在活化中心， 活化中心产生速率大于销毁速率时，导致化学反应速度 不断加速，最终导致着火。 ——某些低压下着火实验 （如 H2+O2，CO+O2的着火）和低温下的“冷焰”现 象符合链式着火的特征。
)2
exp(
E RTqr
)
可分析：
① L↓，Tqr↑ ② Nu（气流速度上升，η↑，散热增大）↑，Tqr↑ ③ P↑（C↑）, Tqr↓ ④ λ、E↑，Tqr↑ ⑤ Q↑, Tqr↓ 强燃温度明显高于自燃温度，通常要达到1000℃以上。
31
自燃与强燃的对比：
条件 过程
自燃
强燃
Q1=Q2，
14
T 自燃温度Tzr
散热增大
如果温度T和燃 料浓度（过量空 气系数α）配合 的点在U形曲线 以上的区域，则 会发生自燃甚至 爆炸，称为爆炸 区。
自燃范围
α
着火温度与燃料空气混合物的浓度（过量空气系数α）的关系
燃烧学第五章着火与熄火
0 yB
i 0 ( y0 yB ) / W0
W0 k0 ( 0 y0 ) n e E / RT0
y 0 y B TB T0 y 0 0 Tm T0
y0 y B y0 TB T0 Q (TB T0 ) Tm T0 CV
H O2 M HO2 M
而代替原来的增殖反应[b]，使链载体H与O2化合 成相对寿命较长的分子HO2（用光谱仪测到）， 它向容器壁面扩散而碰壁终止，如：
2HO2 壁 H2 2O2
其结果是破坏了一个增殖链环，因此整个反 应再次由速率很高的爆炸反应回复到稳定的反应。 一般称此界限为爆炸高限或第二极限。
相对于指数中的T0，其 影响很小，可视为常数 压力、温度下降时，感应期增大。
二、非稳态分析法
着火感应期i ：
i 0 RT02CV ( EQk 0 ( 0 y0 ) n exp( E / RT0 )
E ln i 常数 RT0
当温度和混气成分不变时：
ln i ~ (1 n) ln p
在压力很低时，由于反应[e]比较显著，所以反应无法加 速到自燃。随着压力的升高，这些链载体的自由行程就 大大的减小，以致能够到达容器壁面的链载体变得很小， 而大部分链载体参与[b]、[C]、[d]得链增殖反应，从而 使反应加速而达到自燃，这时出现图中的第一极限。
当压力升到很高时，分子很密集，就可能出现三 分子反应：
lim n lim
t t
w1
(et 1)
w1
Φ =0：
n lim
0
w2
(et 1) w1t
燃烧学-五-多组分反应流体守恒方程
Cp
''' , S h0 q f ,i m ,i
六、守恒标量的概念
1.简单化学反应模型 化学反应：燃料和氧化剂消失，产生二氧化碳和 水蒸气，燃气温度升高并发出热量。 假设： （1）燃料和氧化剂以化学恰当比进行单步不可逆 反应，生成单一的燃烧产物 1kg燃料+ kg 氧化剂 (1 )kg 产物 （a） （2）各组分的传输特性相同，但可以随空间位置 而变化(每处每参数相等，但可不均匀）；
vi vi ,diff v
组分总的质量通量等于对流通量和扩散通量之和，即
组分总的质量流量
q
'' m ,i
q m9;'
扩 散 通 量
m ,i ,diff
对流通量
wi v wi vi ,diff
将（c）式代入式（a），得
（ c）
代入分子输运的费克扩散定律，得
H MW H H O MW H O
( wi ) '' ''' qm ,i qm ,i t
由
'' m ,i
组分
i 的质量守恒方程的一般矢量形式为
，
'' m
i 1,2,, N
，得
（ a）
q wi vi q v
混合物质量平均速度
v wi vi
（b）
组分速度等于质量平均速度叠加上扩散（布朗运动）速度
( pA) x ( pA) x x qm [(v) xx (v) x ]
上式除以 A，并取极限 x
x 0
，得
或
dp '' dv qm dx dx dp dv vx dx dx
燃烧学第5章 可燃气体预混燃烧
1.按照火焰的传播形式分类
按照火焰的传播形式，气体燃烧可分为缓燃和 爆轰两种形式。火焰的缓慢燃烧是依靠导热与 分子扩散使未燃混合气温度升高，并进入反应 区引起化学反应，进而使燃烧波不断向未燃混 合气中推进，其传播速度一般不大于1～3m/s， 该过程中火焰传播是稳定的。在一定的物理、 化学条件下(如温度、浓度、压力、混合比等)， 其传播速度是一个不变的常数。
(1)褶皱层流火焰模式 (2)分布反应模式 (3)漩涡内小火焰模式
(1)褶皱层流火焰模式
图5 - 20 褶皱层流小火焰的结构
(1)褶皱层流火焰模式
(5-69) (5-70)
(2)分布反应模式
在分布反应模式下，火焰积分尺度(ℓ0/δL)和丹 姆克尔数(Da)都小于1时，在这种模式下有以下 几个特征：流道小而速度大；装置中的压力损 失大；火焰维持较困难。所以分布反应模式一 般在现实中很难实现。但是由于许多污染物的 生成反应速度很慢，因此，也可能存在该模式， 为此，对此模式下的化学反应与湍流的相互作 用进行研究也是有必要的。
(2)存在强烈的导热和物质扩散。
根据图5-3给出的火焰前沿内反应物的浓度、温 度以及反应速率的变化情况，可以看出，在火 焰前沿宽度内，温度急剧上升(T0→Tf)，可燃气 体浓度迅速降低(c0→0)。
(3)着火延迟时间(即感应期)很短。
着火延迟时间(感应期)极短，是火焰前沿中化学 反应的另外一个特点，这个特点与自燃过程中 化学反应的特点不同。由于加速化学反应都需 要一定的热量和活化中心，在自燃过程中，依 靠化学反应可自行累积热量和活化中心，但这 个过程需要一定的准备时间，即着火感应期。
消防燃烧学(新)
第一章火灾燃烧基础知识一、填空1、燃烧从本质上讲，是一种特殊的氧化还原反应。
2、燃烧三要素：要发生燃烧反应，必须有可燃物、助燃物和点火源。
3、根据火三角形，可以得出控制可燃物、隔绝空气、消除点火源、防止形成新的燃烧条件阻止火灾范围的扩大四种防火方法。
4、根据燃烧四面体，可以得出隔离法、窒息法、冷却法、化学抑制法四种灭火方法。
5、燃烧按照参与燃烧时物质的状态分类，可分为气体燃烧、液体燃烧和固体燃烧；按照可燃物与助燃物相互接触与化学反应的先后顺序分类，燃烧可分为预混燃烧和扩散燃烧；按照化学反应速度大小分类，燃烧可分为热爆炸和一般燃烧；按照参加化学反应的物质种类分类，燃烧可分为化合反应燃烧和分解反应燃烧两类；按照反应物参加化学反应时的状态分类，燃烧可分为气相燃烧和表面燃烧；按照着火的方式分类，燃烧可分为自燃和点燃等形式。
6、热量传递有三种基本方式：即热传导、热对流和热辐射。
7、释放热量和产生高温燃烧产物是燃烧反应的主要特征。
8、物质的传递主要通过物质的分子扩散、燃料相分界面上的斯蒂芬流、浮力引起的物质流动、由外力引起的强迫流动、紊流运动引起的物质混合等方式来实现。
9、物质A在物质B中扩散时，A扩散造成的物质流与B中A物质的浓度梯度成正比，这个梯度可有三种表示方法，分别是浓度梯度、分压梯度和质量分数梯度。
10、管道高度越高，管道内外温差越大，烟囱效应越显著。
11、烟气是火灾使人致命的主要原因。
烟气具有的危害性包括：缺氧、窒息作用；毒性、刺激性及腐蚀性作用；烟气的减光性；烟气的爆炸性；烟气的恐怖性；热损伤作用。
12、烟气的主要成分：CO、CO2、HCI、SO2、NO2、NH3等气态产物。
二、简答1、燃烧的本质：是一种特殊的氧化还原反应。
燃烧的特征：燃烧时可以观察到火焰、发光、发烟这些特征。
例如：蜡烛燃烧时可以观察到花苞型火焰，实际火灾中的火焰呈踹流状态；停电时蜡烛发出的光可以照亮周围，实际火灾中物质燃烧的火光能够照亮夜空；蜡烛棉芯较长时很容易观察到火焰上方有黑烟冒出，在蜡烛上方放臵冷瓷器时，可以观察到烟炱，实际火灾中更可以观察到浓烟滚滚的现象。
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