西工大燃烧学各章总结+重点问答题

前沿：

燃烧强烈放热和发光的快速氧化反应过程。

按化学反应传播分类：强烈热分解、缓燃、爆震。

燃烧现象是流动、传热、传质和化学反应同时发生又相互作用的复杂的物理化学现象。

第一章：燃烧热力学

化学恰当反应：所有参加化学反应的反应物都按化学反应方程规定的比例完全燃烧的反应。特点：反应物完全消耗，燃烧强度最高。

空气-燃料化学恰当比（空—燃比）：化学恰当反应时消耗的空气—燃料质量比。

当量比：实际燃油量所需的理论空气量与实际空气量之比或实际燃油量与理论燃油量之比。余气系数：实际空气量所需的理论燃油量与实际燃油量之比或实际空气量与理论空气量之比。热效应：温度不变，对外界只做容积功，所交换的热量。

反应热：化学反应过程中系统与外界交换的热量，统称为反应热。

反应焓：等温、等压条件下，反应物形成生成物时吸收或放出的热量（热效应）

热效应：能够表征物质的属性而且是在特定条件下进行的化学反应的反应热，则称为热效应。绝对焓：某一参考温度下该组分的生成焓和从某一参考温度开始的显焓变化之和。

标准反应热: 标准状态下的反应热。

燃烧焓：当1 mol的燃料与化学当量的空气混合物以一定的标准参考状态（比如1atm，25℃）进入稳定流动的反应器，且生成物（假定为CO2，H2O，N2）也以同样的标准参考状态离开该反应器，此反应释放出来的热量。

燃料的发热量：指单位质量或单位体积（对气体燃料而言）的燃料（在标准状态下）与空气完全燃烧时所能释放出的最大热量。是衡量燃料作为能源的一个很重要的指标。

燃料热值：1kg燃料在标准状态下与空气完全燃烧所放出的热值。高热值HHV（凝聚相），低热值LHV（汽态）。

绝热燃烧（火焰）温度（Tad）：当燃料和空气的初始状态，即燃料/空气比及温度一定时，绝热过程燃烧产物所能达到的温度。分类：等容燃烧和等压燃烧。

热离解：燃烧产物的分子在高温下吸收热量而裂变为简单分子或原子的现象。

标准生成吉布斯自由能：在标准状态（压力）下，由稳定单质（包括纯的理想气体，纯的固体或液体）生成1mol化合物时吉布斯自由能的变化值，称为该化合物的标准生成吉布斯自由能。单位：kJ/mol。

第二章：一维燃烧波

燃烧波：传播到预混可燃气体混合物中去的化学反应波，是一种由波驱动的化学反应。

分类：缓燃波，爆震波。因素：与反应物的成分等因素以及管道点火端是开口的还是闭口的有关。

正常燃烧波：通过传热、传质发生的。压力下降，比体积升高。

爆震波：通过激波压缩，使混合气温度不断升高。压力升高，比体积下降。

ZND模型：假定爆震波由一个以爆震波速度运动的激波和跟在后面的厚度比激波厚得多的化学反应区组成。反应区与激波同速。

结论：只有强爆震、C-J爆震、弱缓燃和C-J缓燃是可能的，这就是Chapman-Jouguet假说。

C-J爆震波和强爆震波波前是超音速，强爆震波波后是亚音速。

弱缓燃波和C-J缓燃波波前是亚音速，弱缓燃波波后也是亚音速。

激波压缩和释热不耦合的原因是：控制这些现象的时间尺度明显不同。对爆震波而言，化学反应之前，激波压缩提高了可燃混合物的温度和压力。

Rayleigh质量守恒和动量守恒的结合。初始状态和最终状态的压力和比体积的性质关系。Hugoniot能量守恒。

燃烧波主要问题：波的传播速度，燃烧产物的流动特性参数。

C—J理论把化学反应区假认为一个强间断面，认为反应区厚度为零。

激波形成：直接起爆（巨大的点火能量）间接起爆（不断加速）由缓燃向爆震转变。

爆震极限：

激波对化学反应起诱导作用，而化学反应对激波起驱动作用，提供激波传播所需的能量。

如果化学反应释放的能量小于维持激波传播所需能量时，爆震波衰减或熄灭。

爆震波的形成与可爆震混合物的成分有关，即存在混合气余气系数的贫、富燃料极限。

多维爆震波的结构特征是存在一个非平面的前导激波，这个前导激波由许多向来流反向凸出的弯曲激波组成。

第三章：化学动力学

化学动力学:研究化学反应速率(反应过程和时间）及其影响因素，用反应历程解释化学反应机理的一门科学。

反应速度=正确取向的空间因子(p)*具有足够动能的碰撞分数(f )*气体分子碰撞频率(Z)

首先形成活化络合物，然后离解为反应物，或者分解形成产物。碰撞能量非常大，反应可能性趋于零，因为不可能形成中间络合物。

活化分子：能量超出一定值，直接作用后能发生化学作用的分子(能量大于活化能的分子) 活化能：活化分子所具有的最低能量(E*)与整个反应物分子的平均能量(E )之差，称为实验活化能或Arrhenius活化能，简称活化能(Ea)。

反应热：等于正反应的活化能与逆反应的活化能之差。小于零放热。

化学反应速率：指单位时间内反应物或生成物浓度的变化量。

以反应物摩尔浓度表示的反应速率又常常表示为一个与温度有关的反应速率常数和反应物

组分的摩尔浓度的乘积。

简单反应：由反应物经一步反应直接生成产物的反应。仅由一个基元反应构成。

复杂反应：反应不是经过简单的一步就完成，而是要通过生成中间产物的许多反应步骤来完成，其中每一步反应称为基元反应。由两个以上基元反应构成。

质量作用定律：描述化学反应速率和反应物浓度的关系。只适用于基元反应。反应速率正比于各反应物浓度乘积。

化学反应级数：化学反应级数反映化学反应速率与反应物浓度的关系。分数、负数、零到四。Kp是温度的函数，所以基元反应的速率常数只依赖于温度。由于平衡常数一般比反应速率常数更精确,故通常用平衡常数来表示反应速率。

阿累尼乌斯速率-温度关系曲线。适用于高活化能状态。不适应：活性中间体的重新组合；活性中间体的交换反应。

动力学近似：“准稳态”假设，局部平衡近似。

反应机理：连续或同时发生的所有基元反应称为反应机理,它是根据反应速率与反应物浓度、温度和其它因素之间的关系提出来的一种化学反应过程进行的理论模式，用以解释实验现象。一个详细的化学反应机理：反应物、中间产物、生成物。

链锁反应理论：一种在反应历程中含有被称为链载体的低浓度活性中间产物的反应，这种链载体参加到反应的循环中，并且它在每次生成产物的同时又重新生成。链的形成、链的传播或增殖、链的终止。起链反应、链分支\链传递、碰撞销毁、气相销毁。

不分枝链锁反应-直链反应：在链锁反应的基元反应中，若消耗活性中心的数量同新生成的活性中心数量相等。不分枝链反应的速率随时间增加一开始就迅速增加，在活性中间产物的浓度达到平衡后，反应速率不再增加，然后随反应物浓度的减少反应速率减少。

分枝链锁反应-爆炸反应：反应在生成最终产物的同时，新生成的活性中心多于起始反应的活性中心，称为分枝链锁反应。分枝连反应的速率开始随时间增长并不显著增加，等一段感