工程燃烧学复习要点

绪论、第一章

1、从正负两方面论述研究燃烧的意义。（P5）

①研究如何提高燃烧效率，保证燃烧过程的稳定性和安全性，节约能源，并充分利用新能源；

②如何防止抑制火灾及矿井瓦斯或具有粉尘工厂存在的爆炸危险性，减少有用燃烧过程中的工业污染问题。

2、不同的学科研究燃烧学各有什么侧重点？（P5）

实验研究：对于生产中提出的燃烧技术问题主要还只能通过实验来解决。并发展出诊断燃烧学。

理论分析：主要为各种燃烧过程的基本现象建立和提供一般性的物理概念，从物理本质上对各种影响因素做出定性分析，从而对实验研究和数据处理指出合理、正确的方向。

3、从化学观点看，燃烧反应具有的特征是什么？（物质能量总体是下降的）（P6）

氧化剂和燃料的分子间进行着激烈的快速化学反应，原来的分子结构被破坏，原子的外层电子重新组合，经过一系列中间产物的变化，最后生成最终燃烧产物。这一过程，物质总的热量是降低的，降低的能量大都以热和光的形式释放而形成火焰。

4、燃烧过程的外部特征是什么？

①剧烈的氧化还原反应②放出大量的热③发光

5、化学爆炸与火灾的关系？（PPT）

1）紧密联系，相伴发生

2）某些物质的火灾和爆炸具有相同的本质，都是可燃物与氧化剂的化学反应。

3）主要区别：燃烧是稳定的和连续进行的，能量的释放比较缓慢，而爆炸是瞬时完成的，可在瞬间突然释放大量能量。4）同一物质在一种条件下可以燃烧，在另一种条件下可以爆炸。（煤块燃烧与煤粉爆炸）

5）在存放有易燃易爆物品较多的场合和某些生产过程中，可发生火灾爆炸的连锁反应，先爆炸后燃烧、先燃烧后爆炸。

6、按化学反应和物理过程之间的关系，燃烧包括哪三种类型？（P5）

1）动力燃烧（动力火焰）：主要受燃烧过程中的化学动力因素所控制，如着火、爆炸；

2）扩散燃烧（扩散火焰）：主要受流动、扩散和物理混合等因素控制，如液体燃料滴、碳粒、蜡烛；

3）预混燃烧（预混火焰）：此时化学动力因素和物理混合因素差不多起同样重要的作用，如汽油发动机、家用煤气炉。

7、何谓链反应，它是怎样分类的？链反应一般可以分为几个阶段？（P19）

链锁反应是化学动力学中的一类特殊的反应，这类反应只要用某种方式使该反应引发，则他便能相继发生一系列连续反应，使反应自动发展下去。

分类：分支链反应和不分支链反应

阶段：1）链的引发：由反应物分子生成自由基反应；

2）链的传递：自由基与分子相互作用的交替过程；

3）链的终止：自由基被消除，包括自由基与自由基的碰撞，自由基与反应器壁的碰撞。

8、何谓分支链反应，分支链反应为什么能极大地增加化学反应的速度？（P21）

1)反应物在一定温度传热系统中，分子碰撞使部分分子完成放热反应，放出的燃烧热提高反应系统中的温度，从而加速反应速度。反应系统处于一种正反馈的加热、加速反应过程。当反应速度趋于无穷大，就产生爆炸。

2)支链反应于单一的反应有所不同，在支链反应中每个自由基原子参加反应可产生两个自由基原子，这些自由基原子有参加直链或支链反应，从而产生更多的自由基原子，迅速加快反应速度，最快可达到爆炸程度。

9、一般反应发生爆炸主要原因是什么？（P21）

1)由于反应的放热，而热又得不到及时的散发，造成了热的积累，使得反应进一步加快，如此循环，最后直至爆炸。2）由于存在有支链反应造成了爆炸。

10、热爆理论的局限性体现在什么地方？（PPT）

1）只是描述了过程的始末，没有涉及其所经历的过程。

2）热爆炸理论对于许多反应、燃烧现象无法解释，有其局限性。如燃烧半岛、倒S图。

11、Arrhenius定律的内容是什么？（它考察了比反应速度与温度的关系），某反应从500K到510K化学反应速度增长了一倍，试求其活化能为多少？

阿伦尼乌斯定律：k=k o e-Ea/RT

反应速度常数的大小取决于反应活化能的大小、反应温度的高低以及频率因子的大小。反应速度与温度呈指数关系。

12、温度、压力对燃烧平衡反应的影响？(P27)

温度：对化学平衡常数的影响——范特霍夫(Van’t Hoff)方程：

吸热反应：△H o >0，K 随T 升高而增大。

放热反应：△H o <0，K 随T 升高而减小，T 升高不利。

压力：对于体积增加的反应，当压力增大时，K 减小，反应向左移动，不利于向反应物生成的方向进行；对于体积减小的反应，当压力增大时，K 增大，反应向右移动，利于向反应物生成的方向进行；总之，压力增加，有利于反应向体积缩小的方向进行。

支链反应和分支链反应反应速度与时间的关系：

在等温条件下，一开始，反应速度迅速升高，在这段时间积累了较高的游离基活性中心，当游离基浓度达到平衡时，进一步反应，反应物浓度下降，反应速度也下降。因此，在等温条件下，不分支链反应不会无限制加速反应，即反应不会发展成爆炸。

在等温条件下，一开始，反应速度较慢，有一个感应期，积累活性中心，当活性中心达到一定浓度，则反应速率迅速提高，是自加速的。因此对于分支链反应，等温条件下，也会发展成爆炸反应。

① 光化学烟雾（洛杉矶型烟雾）一般发生在大气相对湿度较低、气温为24～32℃的夏季晴天，与大气中NO 、CO 、碳氢化合物等污染物存在分不开。

② 硫酸烟雾（伦敦型烟雾）SO2在相对湿度比较高、气温比较低、并有颗粒气溶胶存在时发生的。

第二章 燃烧物理基础

1、为什么多组分气体体系性质研究是燃烧物理过程研究的基础？

①燃烧化学反应的发生必须具备一定的条件，如燃烧时物质的浓度及其温度，这便与气体运动、分子扩散、热量传递等物理因素有关。

②燃烧是气体、液体、固体燃料与氧化剂之间一种猛烈氧化还原反应，不管哪种燃料，反应总是全部或部分在气相中进行。燃烧过程总是伴随着流动和火焰传播，有的燃烧问题就是在流动系统中发生的。

2、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）。

1）动量传输－牛顿粘性定律（Newton ）

作用在单位面积上的剪切力与其速度成正比与相隔距离成反比

结论：粘性是动量交换的必要条件。由速度梯度变为动量梯度（为流体动量，kg/m2s ）

2） 能量传输－富里埃导热定律（Fourier ）

单位时间内通过单位面积上热流量与温度差成正比与距离成反

结论：热扩散是能量交换的必要条件。由温度梯度变为焓的梯度。

3.质量传输－费克组分扩散定律（Fick ）

单位时间t ，单位面积s ，质量扩散与浓度成差正比，与距离成反比。

结论：传质（扩散）是组分扩散的必要条件。由密度梯度变为质量分数的梯度。

0ln H K const p RT ∆=-+02ln p K H T RT ∂∆⎡⎤=⎢⎥∂⎣⎦