燃烧学课件第五章多组分反应流体守恒方程
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【安全课件】第5章可燃液体的燃烧
1.直径在什么范围时，燃烧速度随直径增加而减小？ 2.直径在什么范围时，燃烧速度和直径无关？ 3.直径在什么范围时，燃烧速度随直径增加而增大？
（三）影响燃烧速度的因素
1.液体的初温t1 2.容器直径 3.液体高度：液面距离容器上口边缘的距离 4.液体含水量 5.有机同系物液体密度（挥发性大小） 6.风的影响
第三节 液体的着火
一、可燃的液体的引燃、火焰传播速度的影响因素 二、可燃的液体的自燃、自燃点及影响因素 三、同系物自然点的变化规律
一、可燃的液体的引燃
可燃液体蒸气和空气的混合物在一定温度下，与火源接触发生连续燃烧的现象
（一）引燃的条件 （可燃液体的蒸发速率大小）
实如际果液引体燃蒸成发功速，度则：液体c液接G体l受 的f到蒸的Q发E总热热Ql量
G
Q ''
LV CP (t2 t1)
3.液体高度
4.液体含水量
5.有机同系物液体密度（挥发性大小）
6.风的影响
2.容器直径对燃烧速度的影响 G
Q ''
Q F qcond qconv qrad
LV CP (t2 t1)
qcond K1D(TF TL )
qconv
K2
D 2
4
(TF
三、混合液体闪点
1.两种完全互溶可燃液体的闪点低于平均值，且接近含量大组分的闪点
2. 不可燃液体的加入，使可燃液体的闪点升高
四、闪点计算
1.波道查公式 2.根据碳原子数 3.道尔顿---所需氧原子数 4.根据布里诺夫公式计算 5.利用爆炸下限计算闪点 6.根据克-克方程计算闪点
四、闪点计算
1.波道查公式 t f 0.6946tb 73.7(单位为OC)
《燃烧学讲义》课件
未来燃烧技术的发展趋势与挑战
发展趋势
未来燃烧技术的发展趋势包括进一步提高燃烧效率、 降低污染物排放、实现可再生能源的利用和智能化控 制等。
挑战
未来燃烧技术的发展面临诸多挑战，如技术瓶颈、经 济成本、政策法规和环保要求等。需要加强科技创新 和政策引导，推动燃烧技术的可持续发展。
感谢您的观看
THANKS
03
燃料电池可应用于汽车、船舶、航空航天、电力系统和备用电
源等领域。
生物质能燃烧技术及应用
生物质燃烧技术
生物质燃烧技术是将生物质转化为热能和电能的一种方式，具有高 效、环保、可再生的特点。
生物质燃烧设备
生物质燃烧设备包括生物质锅炉、生物质焚烧炉和生物质热电机组 等。
生物质燃烧应用
生物质燃烧可用于供热、发电和工业生产等领域，是实现可再生能源 利用的重要途径之一。
02
燃烧的基本原理
燃烧化学反应机理
01
燃烧化学反应机理是研究燃烧过 程中化学反应如何进行的机制。 它涉及到反应物分子间的相互作 用以及反应过程中的能量变化。
02
燃烧化学反应机理对于理解燃烧 过程、优化燃烧效率和减少污染 物排放具有重要意义。
燃烧反应动力学
燃烧反应动力学是研究燃烧过程中化 学反应速率以及影响反应速率的各种 因素的科学。
通过燃烧反应动力学的研究，可以了 解燃烧反应的快慢程度，进而优化燃 烧条件，提高燃烧效率。
燃烧热力学
燃烧热力学主要研究燃烧过程中能量的转化和物质的变化。 它涉及到燃烧过程中能量的释放、转移和利用。
燃烧热力学对于能源利用、环境保护和可持续发展具有重要 意义。
燃烧过程中的物质传递与热力学
燃烧过程中的物质传递与热力学涉及 到燃烧过程中物质和能量的传递与转 化过程。
燃烧学第5章液体燃料燃烧
5、液滴分离的基本原理 液体表面不断增大，直到它变得不稳定并破碎。
图5-3
液滴的分裂过程
液滴从液体产生的过程，依赖于液体在雾化喷嘴中 的流动性质（即是层流还是湍流）、给液体加入能 量的途径、液体的物理性质以及周围气体的性质。
5、控制雾化的量纲一的数——韦伯（Weber）数 液滴的变形和碎裂的程度取决于作用在液滴上的力和形成 液滴的液体表面张力之间的比值。
2 2 ( v v ) d ( v v ) 作用于液滴表面的外力 g l g g 1 l g Weg 液滴内力
g 气体密度（kg/m ） vl、vg 液体、气体速度（m/s） 液体表面张力（N/m） dl 液滴的直径（m）
3
d1
上式表明，燃烧室中的压力增高、相对速度增加以及液体的 表面张力系数减小，均对雾化过程有利。
图5-11 燃料分布特性 a)、b)离心式机械雾化喷嘴> c)直流式机械雾化喷嘴
第三节 液滴的蒸发
一、液滴蒸发时的斯蒂芬流
二、相对静止环境中液滴的蒸发 三、强迫气流中液滴的蒸发
四、液滴群的蒸发
第三节 液滴的蒸发
一、液滴蒸发时的斯蒂芬流 1、蒸发过程液滴周围成分分布
图5-12 液体周围成分分布 wxg—空气中空气质量分数 wlg—空气中燃料蒸气的质量分数 wxgs—液滴表面的燃料蒸气质量分数 wlgs—液滴表面的空气质量分数
2、旋转式雾化喷嘴
• 压力油流通过空心轴进入喷嘴头部高速旋转的转杯内，其转 速约为3000~6000rpm，高速旋转产生的离心力，使油流从转 杯内壁向出口四周的切线方向甩出，因速度较高使油膜被空 气雾化成细滴。旋转杯式喷嘴的结构示于图6-5所示。
图5-6 中间回油式机械喷嘴 1—二次风嘴 2—一次风嘴 3—转杯 4—风机 5—转轴 6—进油管 7—进油体 8—电动机
西工大燃烧学课件
Ji = − ρ Di ∇wi
q = −λ∇T τ = −µ∇v
三、动量守恒定律
控制体内动量的变化率等于作用在控制体的表 面力和体积力之和。 对于定常流，有
∑F = q
v − q v out m in m
对于一维流动，上式可写成
( pA) x − ( pA) x +∆x = qm[( v) x+∆x − ( v) x ]
提 纲:
多组分反应流体一维流动守恒方程 混合物质量守恒方程 组分守恒方程 动量守恒方程 能量守恒方程 守恒标量的概念 多组分一维流动守恒方程的通用形式 Shvab-Zeldovich 公式
5.1 多组分反应流体一维流动的守恒方程
一、混合物质量守恒方程
考虑一长度为Δx，截面积为A的一维控制体。
dmcV 根据质量守恒原理 + [ q m ] x + ∆ x − [ qm ] x = 0 dt 式中控制体内混合物质量 mcv = ρVcv
第五章 多组分反应流体守恒方程
燃烧现象包含流体流动、传热、传质和化学反 应以及它们之间的相互作用。燃烧过程是一种综合 的物理化学过程。 本章介绍控制燃烧过程的基本方程组： 混合物质量守恒方程 质量守恒 组分质量守恒方程 组分质量守恒 动量守恒方程 动量守恒 能量守恒方程。 能量守恒 着重介绍多组分反应流体 一维流动的守恒方程 一维流动 组，以便为分析各类火焰现象奠定基础。
四、能量守恒方程
控制体内能量变化率等于获得的外热的总和与 对外做功的总和。
⋅ '' ⋅ '' ⋅
(Q x − Q x + ∆x ) A − W cV
2 2 v v '' = qm A[(h + + gz ) x + ∆x − (h + + gz ) x ] 2 2
燃烧理论基础第五章
即
d T W g ( ) dr Q
∴
d c pgT g g ( WW ) dr Q W
• 以下是传质速度的求解过程：
定义无因次温度
bT c pg (T T ) Q
∵ T 为常数 （3）
∴
( dbT ) W W g g dr
同理，对组分 F 的通量按 Stefen 流考虑
d 2 db 2 db g Lg (r ) W R 0 dr dr dr
程变得同义。热边界层厚度与传质边界层厚度相 等。 （7）
1，则两方
b bT bD
• 作一次积分
g Lg r 2
db R 2 b C W 1 dr
（*）
Y W Y ( D F dYF ) W FR Fw g dr
即
D F d ( YF ) W g dr YFw YFR
定义无因次浓度
YF YF bD YFw YFR
∴
D dbD W F g dr W
f Y T , T W F
法、表面积平均法等，用的最多的是SMD（索特平均直径） 方法。
• SMD方法的定义：按SMD计的全部油滴的体积与表面积
之比与实际喷雾的V/A相等
• 单个油滴：V1/A1＝d/6
V A
V1N/A1N＝V/A
S .M .D
6 d n
2 d i ni i 1 i 1 k 3 i
• 两种极端情况： （1）T∞＞＞TB时, TW不可能比沸点TB高， 只可能略低于沸点，可求得B；
B BT c pg (T TB ) L c pl (TB TR )
燃烧现象
绪论§0-1 燃烧现象一般将强烈放热和发光的快速化学反应过程称为“燃烧”。
这里的化学反应通常是指燃料的氧化反应，或类氧化反应，如氟化、氮化、氯化反应等。
燃烧常伴随火焰。
燃烧有许多形式，如果按化学反应传播的特性和方式，可以分为强烈热分解、缓燃和爆震等形式。
热分解的特点是化学反应在整个物质内部展开，反应速度与环境温度有关，温度升高，反应速度加快。
当环境温度很高时，就会立刻爆炸。
缓燃和爆震与热分解不同，化学反应不是在整个物质内部展开，而是从某个局部开始，并以燃烧波的形式，按一定速度一层一层地自行传播，化学反应波阵面很薄，化学反应就是在很薄的波阵面内进行并完成。
缓燃，亦即通常所说的燃烧，其产生的能量通过热传导、热扩散及热辐射作用传入未燃混合物，逐层加热、逐层燃烧，从而实现缓燃波的传播。
缓燃波通常称为火焰面，它的传播速度较低，一般为几米到十几米。
目前大部分燃烧系统均采用缓燃波。
爆震波的传播是通过冲击波对可爆震混合物一层层强烈冲击压缩作用使其发生高速化学反应来实现的。
爆震波的传播速度远远大于缓燃波的传播速度，它是一种超音速燃烧波。
由于爆震威力大，有巨大的破坏作用，在内燃机、工业灾害中，力求防止爆震波的产生。
由于爆震速度快、能增压，它有可能用于能源、动力、化工、加工工业等领域。
爆震波只是爆炸的一种形式。
有些爆炸不一定需要有燃烧波穿过可燃介质，如强烈热分解。
在自然界和工程中，燃烧现象表现形式是十分丰富的、多样的。
燃烧按是否有火焰而分为有火焰和无火焰两种燃烧方式。
以火花点火发动机为例，燃烧从火花点火开始，薄的反应区，通常称为火焰在未燃燃料空气混合物中传播。
火焰面后是燃烧产物。
在一定条件下，在未燃可燃混气的许多点同时发生化学反应，导致燃烧室整个容积迅速燃烧，这种燃烧室容积释热的现象称为自动点火，它没有薄的火焰面。
燃烧过程中，燃料和氧化剂（典型的为空气）混合燃烧。
燃烧可以根据燃料和氧化剂是否预先混合来分类:如果燃料和氧化剂先混合后燃烧称为预混燃烧火焰；如果燃烧和混合是同时发生的，则称为非预混燃烧或非预混火焰。
2.1多组分有反应流动的基本方程
2.1 多组分有反应流动的基本方程
考虑一个包含 个组分的气体混合物，如果知道任一时 刻t和在空间位置Xi处，第 种组分的热力学参数 （按 单位质量计算）和质量分数 Y，则混合物的热力学参数 为： Y (2-1)
1
混合物速度：u i Y ui
（2-8d）
JT ）的计算 分子输运通量（ ij ，J ， 假定气体流动满足牛顿粘性定律，应力张量 和速度梯 度之间满足
j
j
ij
ui u j 2 u ij p ij ( ) ( ) k ij p ij ij x j xi 3 xk
（2-22）
切应力做功
ij u ( ij ui ) ui ij i x j x j x j
（2-23）
右端第一项使流动宏观运动的动能增加，右端第二项是 应变率克服切应力做功，是使流体的内能增加。
1
（2-20）
i
动量方程（2-17）两边乘以u
ij 1 2 1 2 p ( ui ) ( u j ui ) ui ui f i ui t 2 x j 2 xi x j
（2-21）
（2-20）减去（2-21），得焓方程
ui Y h Dp h ( hu j ) ij ( ) [ h ( D ) ] t x j Dt x j x j C p x j x j 1 Cp xj
1
1
1
ui
（2-2）
第 种成分的流动速度 ui 和混合物速度 u i 之差
称为第 种成分相对于混合物的扩散速度 。
Vi ui ui
（2-3）
考虑一个包含 个组分的气体混合物，如果知道任一时 刻t和在空间位置Xi处，第 种组分的热力学参数 （按 单位质量计算）和质量分数 Y，则混合物的热力学参数 为： Y (2-1)
1
混合物速度：u i Y ui
（2-8d）
JT ）的计算 分子输运通量（ ij ，J ， 假定气体流动满足牛顿粘性定律，应力张量 和速度梯 度之间满足
j
j
ij
ui u j 2 u ij p ij ( ) ( ) k ij p ij ij x j xi 3 xk
（2-22）
切应力做功
ij u ( ij ui ) ui ij i x j x j x j
（2-23）
右端第一项使流动宏观运动的动能增加，右端第二项是 应变率克服切应力做功，是使流体的内能增加。
1
（2-20）
i
动量方程（2-17）两边乘以u
ij 1 2 1 2 p ( ui ) ( u j ui ) ui ui f i ui t 2 x j 2 xi x j
（2-21）
（2-20）减去（2-21），得焓方程
ui Y h Dp h ( hu j ) ij ( ) [ h ( D ) ] t x j Dt x j x j C p x j x j 1 Cp xj
1
1
1
ui
（2-2）
第 种成分的流动速度 ui 和混合物速度 u i 之差
称为第 种成分相对于混合物的扩散速度 。
Vi ui ui
（2-3）
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。
燃烧理论PPT课件
（8）燃烧测试技术（20世纪60年代）：燃烧测量技术进展主要反 映在喷雾测量、流场测量、火焰测量和燃烧过程产物测量等方面。
采用粒子图像测速(PIV)、粒子跟踪测速(PTV)技术和激光多普勒 (LDV)技术准确测量缸内气体运动规律。
相位多普勒粒径PDA(PDPA)技术和激光散射粒径(LDSA)测量技术能 测量出喷雾粒径大小和分布规律。
laser induced fluorescence (PLIF)平面激光诱导荧光成像
2019/6/27
19
（9） 20世纪90年代以来：大型商用模拟计 算程序：Star－CD、KIVA、 Fluent等的出 现， 推动了燃烧理论、排放控制理论的进 一步发展。燃烧学在深度和广度上都有了飞 跃的发展。
出用连续介质力学方法研究燃烧基本现象。
2019/6/27
15
（7）计算燃烧学（20世纪70年代）：斯波尔丁(Spalding)系统地 把计算流体力学的方法用于有燃烧现象的边界层流动、回流流动及 旋流流动，建立了燃烧问题的数值计算方法，并逐渐形成了计算燃 烧学。斯波尔丁和哈洛:继承普朗特，雷诺和周培源等的工作，将 “湍流模型方法”引入了燃烧学的研究，提出了湍流燃烧模型。
为相关专业学习提供基础知工程性强涉及面广内容丰富注意理论与实际结合202112738燃烧理论燃烧理论课程内容课程内容燃烧物理学基础燃料多组分气体基本参量分子疏运定律及三传比拟多组分反应流体的守恒方程新型燃烧技术与节能减排设计2021127391717参考书目参考书目3高等燃烧学岑可法等浙江大学出版社2002124燃烧学第2版严传俊范玮等西北工业大学出版社20087
1.1能源的概念与分类
燃烧：燃烧是一种发光发热的剧烈的化学反应。燃烧是一种重要的 能源转化形式。
采用粒子图像测速(PIV)、粒子跟踪测速(PTV)技术和激光多普勒 (LDV)技术准确测量缸内气体运动规律。
相位多普勒粒径PDA(PDPA)技术和激光散射粒径(LDSA)测量技术能 测量出喷雾粒径大小和分布规律。
laser induced fluorescence (PLIF)平面激光诱导荧光成像
2019/6/27
19
（9） 20世纪90年代以来：大型商用模拟计 算程序：Star－CD、KIVA、 Fluent等的出 现， 推动了燃烧理论、排放控制理论的进 一步发展。燃烧学在深度和广度上都有了飞 跃的发展。
出用连续介质力学方法研究燃烧基本现象。
2019/6/27
15
（7）计算燃烧学（20世纪70年代）：斯波尔丁(Spalding)系统地 把计算流体力学的方法用于有燃烧现象的边界层流动、回流流动及 旋流流动，建立了燃烧问题的数值计算方法，并逐渐形成了计算燃 烧学。斯波尔丁和哈洛:继承普朗特，雷诺和周培源等的工作，将 “湍流模型方法”引入了燃烧学的研究，提出了湍流燃烧模型。
为相关专业学习提供基础知工程性强涉及面广内容丰富注意理论与实际结合202112738燃烧理论燃烧理论课程内容课程内容燃烧物理学基础燃料多组分气体基本参量分子疏运定律及三传比拟多组分反应流体的守恒方程新型燃烧技术与节能减排设计2021127391717参考书目参考书目3高等燃烧学岑可法等浙江大学出版社2002124燃烧学第2版严传俊范玮等西北工业大学出版社20087
1.1能源的概念与分类
燃烧：燃烧是一种发光发热的剧烈的化学反应。燃烧是一种重要的 能源转化形式。
燃烧与爆炸理论第五章 可燃液体的燃烧与爆炸
12
5.3.2 同类液体闪点变化规律
同系物：在结构上相差一个或多个系差且结构 上相似的一系列化合物称之为同系列，同系列 中的各化合物称为同系物。
同系物结构相似，但分子量不同，分子量大的 结构变形大，分子间力大，蒸发困难，蒸气浓 度低，闪点高；否则闪点就低。
13
5.3.2 同类液体闪点变化规律
5.2.1 蒸发过程
蒸发 凝结 液体分子 → 蒸发分子 → 液体分子→动态平衡。
5.2.2 蒸汽压
①饱和蒸发压：一定温度 , 液体与其蒸气处于平衡态时 , 蒸 气所具有压力。 ②特点:与液体的种类和温度有关,与液体的数量和液面上空 间大小无关。
液体蒸发的决定因素
分子间力：相同条件下液体分子的引力强，则液体分 子难以克服引力跑到空间去，其蒸气压就低，反之则 就高。
LP L 100% Pf P 100 若已知爆炸下限L，即可求出Pf，根据克劳修斯一克拉 佩龙方程，求出该液体的闪点: Pf
LV lg Pf C' 2.303RTf
23
5.3.5 爆炸温度极限
（1） 爆炸温度极限
液面上方液体蒸气浓度达到爆炸浓度极限，混合 气体遇火源就会发生爆炸。 蒸气浓度与温度成一一对应关系。
29
（2） 爆炸温度极限的计算
爆炸温度下限为液体的闪点，其计算与闪点计算相 同 爆炸温度上限的计算，可根据已知的爆炸浓度上限 值计算相应的饱和蒸气压，然后用克劳修斯一克拉 佩龙方程等方法计算出饱和蒸气压所对应的温度， 即为爆炸温度上限。
30
（3） 爆炸温度极限的影响因素
1．可燃液体的性质 液体的蒸气爆炸浓度机选越低，则相应的液体爆炸温度极限 低；液体越易蒸发，则爆炸温度极限越低。
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输运现象： 扩散过程在组分 / 能量输运中的重要作用； 这些过程是在具有参数梯度的流动中分子运动的结； 梯度输运模型： Fick定律：质量流量 Fourier定律：热量流量 Newton定律：
三.动量守恒定律
控制体内动量的变化率等于作用在控制体的表 面力和体积力之和。
对于定常流，有
对于一维流动，上式可写成
可由火焰中各组分的质量分数加权求和而得到 ：Biblioteka 虽然燃料中的C原子有可能转化成
但是我们没有以显示方式考虑
这些。如果含有氢原子的组分扩散性不同，那么火焰中的H原子和C原子之比
不会处处相等，从而使得上述的结论只能是近似有效。在这个问题中，我们
没有考虑固态C（积碳），然而在大多数情况下，碳氢化合物与空气的非预混
5.1多组分反应流体一维流动的守恒方程
一.混合物质量守恒方程 考虑一长度为 ，截面积为A的一维控制体。
根据质量守恒原理 式中控制体内混合物质量 控制体体积 质量流量 代入式（5-1），得
两边同时除以 并取极限
，得
对于定长流， ，则有
——密流，质量速度单位面积质量流量 混合物质量守恒方程的通用形式
假设原料仅含有碳和氢元素，空气仅由
组成。在燃
气中，碳元素存在于组分
中，氢元素存在于
之中，将各组分中的碳和氢元素的质量分 数加起来就是f：
其中各组分质量分数的加权因子为C和H在组分中的质量分数，
将质量分数
代替得：
其中，
虽然在概念上混合物分数很简单，但是用实验确定f需要测定混合 物的组分，非常麻烦。通常在测量中忽略很难测量的微量组分。
（3）各组分比热相等。
则燃料，氧化剂以及燃烧产物的化学反应生成 率问题存在以下量的关系：
假设流量为1kg/s的混合物由两种成分混合而成，燃料的流量为f kg/s，空气的 质量流量为（1-f）kg/s。
混合物分数f：燃料中所含元素的质量除以混合物的质 量。f是守衡量。
f
wf
1
1
混合物分数f 可以用流动中任一点的燃料、氧化剂和燃 烧产物的质量分数来表示。
第五章 多组分反应流 体守恒方程
燃烧现象包含流体运动，传热，传质和化学反 应以及它们之间的相互作用。燃烧过程是一种综 合的物理化学过程。
本章介绍控制燃烧过程的基本方程组：
混合物质量守恒方程
组分质量守恒方程
动量守恒方程
能量守恒方程
多组分反应流体一维流动守恒方程 混合物质量守恒方程 组分守恒方程 动量守恒方程 能量守恒方程 守恒标量的概念 一维流动守恒方程的通用形式 Shvab-Zeldovich公式
解：要计算按化学恰当比混合的燃料和氧化剂的混合物分数，我们只 要计算反应物中燃料 的质量分数即可：
从 C,H,O原子守恒可得：
从而可求解出 因此
要确定局部混合物分数，必须考虑到火焰中的碳原子不都是来自
原料
因为氧化剂中含有 但是要注意到H原子只来源于燃料
因而局部混合物分数必定和局部H元素质量分数成正比：
火焰常常会积碳，这就使得火焰组分的测量和混合物组分的确定变得复杂。
例5.2 实验测量例5.1中非预混火焰中某点各组分的摩尔分数分别如下：
假设混合物的剩下组分为 当量比。
解： 的摩尔分数为
试用所计算的混合物的分数值，决定混合物的
混合物的分子量为： 将本例中给定的各组分摩尔分数值代入例5.1中混合物分数f的表达式可得
根据混合物分数定义和空气比定义可知
又当量比的定义 ： 而
二.组分的质量守恒方程 对于定长流，组分A的质量守恒方程可以写成
组分质量守恒方程更一般的一维形式为
组分 的质量守恒方程的一般矢量形式为
由
得
混合物质量平均速度
组分速度等于质量平均速度叠加上扩散（布朗运动 ）速度
组分总的质量通量等于对流通量和扩散通量之和， 即
将（c）式代入式（a），得 代入分子输运的费克扩散定律，得
五、多组分反应流体一维流动的守恒方程通用形式
在卡迪尔坐标系中的形式：
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
（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）；
于是
从本例中可知混合物分数和当量比之间的关系，根据 的定义，可以推导他们之间的相互关系。
例5.3有一非预混射流火焰，其燃料为 氧化剂为等摩尔混合
的
的混合物。火焰中的组分有
假设
所有双元扩散系数相等，即各组分之间的扩散性相同，如果燃料和氧
化剂按化学恰当比混合，试计算该射流火焰的混合物分数，并用各组
分的质量分数表示火焰中任一点处的局部混合物分数。
上式除以 并取极限
，得
四.能量守恒方程 控制体内能量变化率等于获得的外热的总和与 对外做功的总和。
对于定常流动，假设系统对外界不做功，进出 口势能不变，上式可写成
上式除以 并取极限
，得
如果不考虑辐射，热流通量的一半矢量表达式为
对于一维情况，热流通量表示为
将（b）式代入（a）式，得
即 或 因为 代入（c）式，得
“燃料原料”：组成燃料的元素。对碳氢化合物燃料，燃
料原料是碳和氢。
对于由一种燃料，一种氧化剂和一种反应物组成的三“组分” 系统：
例5.1 有一非预混的乙烷-空气火焰，其下列各组分的 摩尔分数是利用不同的方法测量的：
假设其他组分可以忽略， 试根据所测量的上述各组分摩尔分数定义混合物分数f。
解：有混合物分数的原始定义，我们先用各组分的质量分 数来表示f：