东北电力大学研究生高等燃烧学复习题

高等燃烧学复习题
第一章
1、化学反应动力学研究化学反应机理与化学反应速率。

涉及基元反应、链式反应、总包反应及异相反应中有固体参与的表面反应等，分子碰撞理论与链式反应理论是化学反应动力学的基础。

2、化学反应动力学的研究对象：理想掺混、温度均匀的化学反应系统。

3、单相化学反应速率: 是指单位时间内参与反应的初始反应物或反应产物的浓度变化量。

4、异相化学反应速率: 是指在单位时间内、单位表面积上参加反应的物质的量。

5、温度对化学反应速率的影响—— 由阿累尼乌斯定律：
化学反应速率随温度升高而急剧加快。

6、等温条件下压力对化学反应速率的影响：n p w ∝，即等温条件下系统压力变化对反应速率的影响与其反应级数n 成指数关系。

用摩尔分数表示的反应速率：1-n p w ∝，即以摩尔分数表示的反应速率与压力的n-1次方成正比。

7、催化剂是能够改变化学反应速率而其本身在反应前后的组成、数量和化学性质保持不变的一种物质。

催化剂分为均相催化剂和多相催化剂。

8、链式反应分为不分支链式反应和分支链式反应（会爆炸）;为何要研究分支链式反应？ 分支链式反应开始阶段反应速率很小，经过一段孕育期后，当活化中心浓度迅速增大时，反应速率也猛烈上升，一直到活化中心浓度的最大值，形成分支反应的爆炸现象。

这种分支链式反应的爆炸现象与热爆炸有本质区别，热爆炸是由于温度的升高使活化分子增多；链式爆炸是活性中间反应产物迅速繁殖的结果，这种爆炸即使在等温线也会发生。

P23
9、抑制链式反应的措施：
（1）增加反应容器的表面积与容积的比值；
（2）提高反应系统中的气体压力；
（3）在系统中引入易于和活性中心起作用的抑制剂。

10、燃烧产生的三种NO 类型、阶段、条件：
（1）火焰后区域内分子氮的氧化形成的NO ，即热力NO ；
（2）在火焰锋面内形成的NO ，称为快速NO ；
（3）燃料中含有的氮被氧化而生成的NO ，称为燃料NO 。

2)(ln RT E dT k d =
11、推导Kc 、Kp ：
第二章
1、脉动瞬时值≠0，时均值=0。

所以流体脉动对流体宏观运动无影响。

2、层流变为湍流时三个鲜明特点：
（1）流体的物理性质并不改变，流体对剪切作用力的抵抗属性——流体的粘性，依然存在；
（2）流体的连续性并不改变；
（3）作用在流体上的力的种类并不改变。

仍然是有势的外质量力、作用在流体微团表面的法向切力和切向粘力三者的联合作用。

3、普朗特数、施密特数 、路易斯数，及三者在工程湍流燃烧状态下的范围：p41
动量与热量 λμνP C a ==
Pr Pr ≈0.75
动量与质量 D D Sc ρμν==
Sc ≈0.7~0.75
热量与质量
λρD C a D Le P == Pr ≈1.0 4、煤球/燃料颗粒随气流运动状态下，Nu=2。

000zl 02，或：2d D D d Nu ===αα
对实际的指导意义：氧气向颗粒球表面的扩散与直径d 0成反比。

即颗粒直径越小，三传越强烈（但后面有个数不一定）
第三章 着火理论
1、着火：燃料与氧化剂混合后，由无化学反应、缓慢的化学反应向稳定的强烈放热状态的过渡过程，最终在某个瞬间、空间中某个部分出现火焰的现象称为着火。

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的现象。

2、着火的分类：1）热着火 2） 链式着火
热着火与链式着火的区别：1）热着火与链式着火的微观机理不同。

2）热着火通常比链式着火过程强烈的多。

3）热着火和链式着火的外部条件也有所不同。

热着火与链式着火的共同点：1）二者都是在初始较低的化学反应速率下，利用某种方式，聚集某种可以使得化学反应加速的因素，从而使得化学反应速率实现自动加速，最终形成火焰。

3、热自燃的充分必要条件：不仅放热量和散热量要相等，而且两者随温度的变化率也要相等。

数学表达式为：
4、温度和压力对热自燃的影响：
T0c——自燃温度，一般 T0c≈TC
⑴ 维持着火的燃料浓度限
⑵ 一定p ，T↓或一定T ，p↓→着火范围变窄
⑶ 一定p ，T↓↓或一定T ，p↓↓→任意浓度下不会着火
⑷ 容器散热程度↑→着火范围变窄
5、强迫点燃的方法：1、炽热物体点燃 2、电火花点燃 3、火焰点燃
原理：不论采用哪种点火方式，其基本原理都是可燃物质的局部受到外来高温热源的作用而着火燃烧。

炽热物体强迫点燃条件：在炽热物体壁面处的温度梯度等于0的条件(dT
dx )w =0
6、零元系统：如果假设某一空间是一个炉膛，内部气体极其强烈地以至炉内温度、浓
C l C g q q )(
)
(=C l C g dT dq dT dq )()(
=
度和速度等物理参数非常均匀，这就是零元系统。

一元系统：系统中在气流横截面上温度、浓度等参数是均匀的，仅沿气流方向这些参数才有变化。

7、合理组织气流燃烧过程的方法（原则）：1）供应的空气应该分成一次风和二次风，二次风应在煤粉着火并把一次风中的氧消耗掉的时候加入；
2）二次风应分批进入；
3）二次风每批送入的数量应有限制。

第四章气体燃料燃烧
1、速度三角形推导：
2、正常火焰传播速度的主要影响因素1）过量空气系数的影响
2）燃料分子结构的影响
3）温度的影响
4）压力的影响
5）惰性组分的影响
3、为什么有空隙（静区）：由于可燃混合气的压力稍高于大气压力，喷出后将膨胀而向外散开，所以内焰锥底面较喷口断面略大，且稍许离开喷口才燃烧，通常称这段距离为静区。

4、扩散燃烧：稳定性问题主要是离焰、吹熄和脱火。

预混燃烧：稳定性问题主要是离焰、吹熄、回火和脱火。

5、湍流火焰分类：1）小尺度湍流火焰，
2）大尺度弱湍流火焰
3）大尺度强湍流火焰
6、容积燃烧理论：1）不存在将未燃可燃物与已燃气体分开的火焰面；
2）不同气团的温度和浓度是不同的；
3）在整个微团内存在着快慢不同的燃烧反应；
4）火焰不是连续的薄层，但到处都有；
5）各气团间互相渗透混合，不时形成新微团。

7、对于湍流扩散火焰，其火焰长度主要取决于燃气的种类和喷口尺寸。

混合条件越好，火焰越短，燃烧效率越高。

第五章液体燃料燃烧
1.燃油的主要特性
1）凝固点：所谓油的凝固点是指油样在倾斜45度的试管中冷却，1min后油面能保
持不变的温度。

2）闪点：容器内装有温度为t的液体燃料，在这温度下，燃料以低的蒸发速度蒸发并与空气混合，当与明火接触时，就发生短暂的闪光，这时的油温称为闪点。

相对密度增加，闪点提高。

3）燃点：当燃料气体一旦被点火火焰点着，火焰就能连续不断维持下去的温度称为
液体燃料的着火点或燃点。

（通常连续燃烧的时间不少于5s）
2.强化液体燃料雾化的主要方法：
第一，提高液体燃料的喷射压力，压力越高，雾化的越细。

第二，降低液体燃料的粘度与其表面张力，如提高燃油的温度可以降低燃油的粘度
与其表面张力。

第三，提高液滴对空气的相对速度，而且增强液体本身的湍流扰动也可以提高雾化
效果。

3.评定燃料雾化质量的指标：雾化角、雾化液滴细度、雾化均匀度、喷雾射程、和流
量密度分布。

4.斯蒂芬流：气体在某一表面或任一对称球面以某一速度v g离开的对流流动被称为斯
蒂芬流。

5.四种液雾燃烧的物理模型：
（1）预蒸发型气体燃烧
（2）滴群扩散燃烧
（3）复合燃烧
（4）部分预蒸发型气体燃烧加液滴蒸发
6.液滴群燃烧的影响（利和弊）
相邻液滴间同时燃烧的影响：
热量的交换——减少了每个燃烧液滴的热量损失
——促进液滴群的燃烧，燃烧时间少；
竞相争夺氧气——妨碍氧气扩散到它们的火焰锋面
——妨碍了液滴群的燃烧，燃烧时间延长
7.油滴燃烧的直径平方—直线定律
油滴烧完所需的时间与油滴原始直径的平方成正比。

第六章煤的燃烧
8. 水分对煤燃烧不利的的因素：（1）煤中的水分延迟了煤的着火
水分对煤燃烧最有利的的因素：
（2）水分蒸发后形成内部中空的多孔结构粒子，减少了各种反应的内部阻力，增大了反应比表面积。

（3）高温下水分蒸发时发生的爆裂现象形成颗粒表面的大空穴或碎成几个小块，增加了反应的比表面积。

（4）在高温下水蒸气和炭可进行气化反应，对炭的燃烧起到了催化作用。

9.扩散燃烧对煤好，动力燃烧对气体好。

煤是异相燃烧。

θA是A的表面覆盖分数，吸附解吸速度用来判断煤球的燃烧。

温度T增加，Sm减小。

颗粒尺寸D下降，Sm增加。

10．碳球燃烧的直径平方-直线定律：
τk=d p2/k k
在扩散燃烧时，碳球的燃烧时间与碳球直径的平方成正比。

在过渡燃烧时，燃烧时间为扩散燃烧时间τk和动力燃烧时间τd之和。