燃燒學(xué)考試重點 西工大

1、1絕熱火焰溫度:當(dāng)燃料和空氣的初始狀態(tài)，即燃料/空氣比及溫度一定時，絕熱過程燃燒產(chǎn) 物所能達(dá)到的溫度（最理想狀態(tài)，最高溫度）?；罨?活化分子所具有的最小能量（E*）與整個反應(yīng)物分子的平均能量化）之差。簡稱活化能 （Ea）。Ea=E*-E標(biāo)準(zhǔn)燃燒焓：當(dāng)1mol的燃料與化學(xué)當(dāng)量的空氣混合物以一定的標(biāo)準(zhǔn)參考狀態(tài)進(jìn)入穩(wěn)定流 動的反應(yīng)器，且生成物也以同樣的標(biāo)準(zhǔn)參考狀態(tài)離開該反應(yīng)器，此反應(yīng)釋放出來的熱量?；磻?yīng)：能代表反應(yīng)機(jī)理由反應(yīng)微粒一步實現(xiàn)的反應(yīng)，而不通過中間或過渡狀態(tài)的反應(yīng)。鏈鎖反應(yīng)：一種在反應(yīng)歷程中含有被稱為鏈載體的低濃度活性中間產(chǎn)物的反應(yīng)。通過活化粒子而進(jìn)行的一系列化學(xué)反應(yīng)為鏈鎖反應(yīng)二、1.

2、為什么紊流火焰?zhèn)鞑ニ俣纫葘恿骰鹧鎮(zhèn)鞑ニ俣却蟮枚?？為提高紊流火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤?采取哪些措施。答：原因：（1）湍流流動使火焰變形，火焰表面積增加，因而增大了反應(yīng)區(qū)；（2）湍流加速了熱量和活性中間產(chǎn)物的傳輸，使反應(yīng)速率增加，即燃燒速率增加；（3）湍流加快了新鮮混氣和燃?xì)庵g的混合，縮短了混合時間，提高了燃燒速度。措施：增大Re，增大P，增大T，增大u，改變混氣濃度簡述支鏈爆炸的著火（爆炸）的半島現(xiàn)象？（課本69頁）答：在壓力-溫度半島圖中，可爆與不可爆區(qū)域之間的界限稱為爆炸極限。第一爆炸極限的 壓力最低，此時 變?yōu)?；顯然，第一爆炸極限由碰壁銷毀和鏈分支過程之間誰占優(yōu)勢決 定。第二爆炸極限發(fā)生在中等

3、壓力下，通常簡化為，此時，第二爆炸極限由氣相銷毀和鏈分支過程之間誰占優(yōu)勢決定。并不是所有燃料都存在第三爆炸極限。對大多數(shù)燃料， 存在第三爆炸極限，它是由熱損失決定的，此時爆炸熱理論適用。 八孔乙n溫戡敘述質(zhì)量、能量、動量輸運定律的表達(dá)形式和物理意義？答：1.費克擴(kuò)散定律:在雙組分混合物中組分A的擴(kuò)散通量的方向與該組分當(dāng)?shù)刭|(zhì)量分?jǐn)?shù)梯度方向相反，絕對值正比于該梯度值，比例系數(shù)稱為擴(kuò)散系數(shù)。在雙組分情況下，由濃度 伽，梯度引起的組分?jǐn)U散通量可以用費克定律表示：JA = -PDAB頑傅里葉導(dǎo)熱定律:導(dǎo)熱通量的方向與溫度梯度方向相反，絕對值正比于該梯度值，比例系數(shù)稱為導(dǎo)熱系數(shù)。.a tq =人a y牛頓

4、粘性定律：單位面積上剪切力方向與速度梯度方向相反，絕對值正比于該梯度 av四ay值，比例系數(shù)稱為粘性系數(shù)。匚）輸運系數(shù)之間的關(guān)系：T pa能量輸運速率Le =SD 質(zhì)量輸運速率Pr =- as動量輸運速率.P =，, 一一、_r- 人能量輸運速率動量輸運速率質(zhì)量輸運速率主燃燒室空氣流量分配及作用？1旋流器進(jìn)氣：占5%-10%空氣量，這時a=0.3-0.5作用：造成旋轉(zhuǎn)氣流，形成回流區(qū)，同時對油膜破碎霧化和摻混起作用。2主燃孔進(jìn)氣：占20%空氣量，這時a=1左右作用：向頭部主燃區(qū)恰當(dāng)?shù)毓┤胄迈r空氣，以補(bǔ)充旋流器空氣與燃油配合的不足。3補(bǔ)燃孔進(jìn)氣：占10%空氣量作用：補(bǔ)燃及摻混之間。4摻混段進(jìn)氣，

5、占25%-30%作用：將上游已燃高溫氣流摻冷、摻勻至合理溫度分布5冷卻火焰筒壁面用氣，占35%作用：隔熱、吸熱冷卻典型的燃燒效率特性。燃燒室的燃燒效率特性是指在一定的進(jìn)口條件下，燃燒效率隨余氣系數(shù)a的變化關(guān)系。246 a 10 12 14 1& la M 海圖述：在氣流狀況一定的情況下，有個最高燃燒效率值，一般是發(fā)動機(jī)的巡航設(shè)計點。偏離 這個點所對應(yīng)的a值，燃燒效率都將下降，在偏富一邊下降變化陡些，偏貧一邊下降 變化平緩些。效率下降原因：在偏富一側(cè)：頭部在設(shè)計狀態(tài)時本來就是富油(e0.4)，這時由于供油量的增加就更富，于 是過多的油要吸熱蒸發(fā)，使頭部溫度下降，燃燒反應(yīng)速度減慢。(2)供油量過多

6、容易造成較 大油珠的數(shù)量增加，在走完火焰筒全程時尚未燃燒。頭部過富油容易產(chǎn)生積炭及冒煙，這不僅使從烴類燃料中析出的C未再反應(yīng)生成CO， 而且會破壞氣流結(jié)構(gòu)，影響燃燒區(qū)的正常工作。過分的富油往往使熾熱區(qū)脫離回流區(qū)而導(dǎo)致熄火，也容易引起振蕩燃燒和由于溫度過高 而將火焰筒燒壞。在偏貧油一邊：在頭部燃燒進(jìn)行得較為充分，因此效率下降得較為緩慢。下降是由于：(1)總的溫度較低，較 多的冷空氣較早地?fù)饺?，使得反?yīng)速度降低，導(dǎo)致下降；2)如果噴嘴離心式過低的供油量使離心式噴嘴供油惡化，不僅使得燃燒效率迅速下降，而 且也容易造成火焰熄滅。三、問答：理想層流擴(kuò)散火焰組分分布規(guī)律?火焰中心(射流軸線上)，燃料濃度最

7、大，沿徑向逐漸減小，在火焰峰面上，燃料濃度為零；氧氣濃度在環(huán)境處最大，沿著徑向到火焰峰面逐漸減小，在火焰峰面上濃度為零；溫度和燃燒產(chǎn)物濃度在峰面上達(dá)到最大值；火焰鋒面是反應(yīng)中心(溫度最高)為燃料的 理論燃燒溫度火焰峰面對燃料和氧氣都是不可滲透的，峰面的里面是燃料，外面是氧氣。層流火焰的外形只取決于分子擴(kuò)散速度，與化學(xué)反應(yīng)速度無關(guān)。在火焰峰面上，=1.0。6與主燃燒室相比，加力燃燒室的工作條件有何特點？由于其工作條件上的特點，在對其基 本要求中應(yīng)該突出強(qiáng)調(diào)哪幾項？答：特點：(1)進(jìn)口總壓低，氣流速度大，進(jìn)口總溫高。二次燃燒，工質(zhì)含氧量小，惰性成分增加，燃燒效率下降。加力室中沒有轉(zhuǎn)動部件，溫度不受

8、過多限制，可達(dá)2000K左右；相對富油； 不需要火焰筒。工作狀態(tài)變化小，不會出現(xiàn)過渡狀態(tài)下的極度貧油和富油.余氣系數(shù)小，含氧量小，燃燒容易不穩(wěn)定，產(chǎn)生振蕩燃燒?；疽螅?1)減小流體阻力。(2)提高燃燒效率，降低發(fā)動機(jī)的單位耗油率(3)出口溫度場盡可能均勻(4)防止振蕩燃燒(5)點火和燃燒穩(wěn)定性好。簡述加力燃燒室的作用，為什么能加力，和加力燃燒室的溫比關(guān)系。答：通過在已燃?xì)庵袊娪腿紵?，顯著提高燃?xì)獾臏囟群团艢馑俣龋瑥亩岣甙l(fā)動機(jī)的單位推 力和總推力。分子碰撞理論的三個決定因素：方位因子P、分子有效碰撞分?jǐn)?shù)F、碰撞頻率Z?；罨芘c反應(yīng)熱的關(guān)系:正反應(yīng)的活化能與逆反應(yīng)的活化能之差。連鎖反應(yīng)的三個

9、組成過程：鏈的激發(fā)、鏈的傳涕、鏈的斷裂。一維層流火焰結(jié)構(gòu)：預(yù)熱區(qū)、反應(yīng)區(qū)。湍流火焰分類：小尺度湍流火焰（2300Re6000）大尺度強(qiáng)湍流 火焰（條件流體微團(tuán)的平均尺寸層流火焰面厚度；脈動速度u 層流火焰?zhèn)鞑ニ俣萿n）。課本176頁倒數(shù)第四個公式以及下面的文字闡述。這個方程可表述為在分界面的液體側(cè)傳輸?shù)接偷伪砻娴馁|(zhì)量傳輸?shù)扔跉庀鄬α黜棧ㄋ沟俜伊鳎┖头瓶藬U(kuò)散量之和.D2D2 定律：d2 = d2 - Kt td =-k可見油珠直徑越小，直徑縮小率越大，也就是說，大油珠在蒸發(fā)（和燃燒）后期直徑縮小得更快。直徑越大蒸發(fā)越慢油珠直徑的平方與時間的線性變化關(guān)系振蕩燃燒的類型：縱向振蕩、橫向振蕩、徑向振蕩

10、。開加力時發(fā)動機(jī)微噴管的調(diào)節(jié)方式：擴(kuò)大尾噴口面積。擴(kuò)散燃燒：在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)之前，燃料和氧化劑是分開的，依靠分子擴(kuò)散和整體對流運. 動使反應(yīng)物分子在某一個區(qū)域混合，接著進(jìn)行燃燒反應(yīng)。流阻系數(shù)是一個只反映燃燒室在流體力學(xué)完善性的參數(shù)，對確定的燃燒室流阻系數(shù)是一 個定值主燃燒室按結(jié)構(gòu)可分為單管燃燒室環(huán)管燃燒室環(huán)形燃燒室三種主要類型13主燃燒室的基本結(jié)構(gòu)1.擴(kuò)壓器2.噴油嘴3.火焰筒4.游流器5.點火器6.聯(lián)焰管14燃燒室性能指標(biāo)1.燃燒強(qiáng)度2.燃燒效率3.燃燒穩(wěn)定性4.出口溫度場符合要求壓力損失小6.排氣污染少7.尺寸小重量輕8.壽命長15.湍流火焰速度影響因素：（1）雷諾數(shù)Re fut f（2）壓

11、力Pt fut f（3）溫度T fut f（4）脈動速度uu fut f（5）混氣濃度（化學(xué)恰當(dāng)比或偏富時速度最大）16：與層流相比湍流火焰的特點：火焰長度縮短，焰鋒變寬，并有明顯的噪聲，焰鋒不再是 光滑的表面，而是抖動的粗糙表面，火焰?zhèn)鞑タ欤▽恿鞯暮脦妆叮┗鹧娣€(wěn)定的基本條件：1.穩(wěn)定的點火源2.在高速氣流中必須創(chuàng)造條件建立一個平衡點， 以滿足un=SL四個守恒混合物質(zhì)量守恒方程：組分質(zhì)量守恒方程，動量守恒方程，能量守恒方程火焰筒頭部內(nèi)的氣流結(jié)構(gòu)可以分為三個區(qū)域即：順流區(qū)、逆流區(qū)、過渡區(qū)湍流流動的主要特點：（1）湍流流場具有完全不規(guī)則的瞬息變化的運動特征。（2）湍流流場中，各種物理量都是隨時間

12、和空間變化的隨機(jī)量。（3）湍流流場中，流體微團(tuán)的隨機(jī)運動在足夠長的時間內(nèi)服從某種數(shù)學(xué)統(tǒng)計規(guī)律。流阻系數(shù)一般反映燃燒室結(jié)構(gòu)在流體力學(xué)方面的完善性，而總壓恢復(fù)系數(shù)則直接反映燃 燒室流體損失的大小，它除了與燃燒室的加熱比有關(guān)外，主要決定于流過燃燒室的氣流平均 速度。據(jù)氣體動力學(xué)知識，在燃燒室工作的氣流速度范圍內(nèi)流體損失與流速的平方成正比， 這也是為定值的原因。燃燒室三大特性：燃燒效率特性、火焰穩(wěn)定特性（熄火特性）及流阻特性。影響燃燒效率的因素余氣系數(shù)壓力溫度燃燒室的進(jìn)口氣流速度6.3在一個大氣壓力下，貧燃丙烷-空氣混合物中自由伸展的絕熱火焰?zhèn)鞑ニ俣葹?0cm/s, 火焰厚度為2mm。假設(shè)n=1.5。

13、如果壓力下降為0.25個大氣壓，求該混合物中自由伸展的 絕熱火焰?zhèn)鞑ニ俣群突鹧婧穸?？解：L 0.25 atmL 1atm5L 0.25 atm=1.415=42cm / sL 1atm- p -n 2p -0-75 pn-2 2Lr 0.25 0.750.25atmf1atm =2.828f1atm5 pn一22 p一0.25 n S=5.6mm0.25 atm8f1.1 一個小型低輻射、固定的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)，當(dāng)它在全負(fù)荷（功率為3950KW）條件下工 作時，空氣的質(zhì)量流量為15.9kg/s，混氣的當(dāng)量比為0.286。假設(shè)燃料（天然氣）的等效組 成可表示為C1.16 H4.32，試確定燃料的流

14、量和發(fā)動機(jī)的空燃比？【解】：已知：中=0.286 M 宗 28.85 q =15.9kg/s M f = 1.16 x 12.01 + 4.32 x 1.008 = 18：286求，（a/f）q 以m,fq先求空燃比（A/F），然后再求qm, f。本例僅用到空燃比和當(dāng)量比的定義。由4.F ）的定義得： （AF） = 4.76a MWar 其中：a =tx+y 4=1.16+4：324=2.因此(AF)= 4.76x 2.24 28.85 = 16.82stoic18.286由當(dāng)量比的定義得：SF)_心4 _ 住 _ 588 ov58.80.286(AF)的定義也可寫成：(A F )= m,aq

15、m, f11中0.286qq = y =m, f (AF)58.815.9kg s一 6= 0.270kg / s=3.497從本例可看出，即使是在全負(fù)荷下工作，供給發(fā)動機(jī)的空氣也是過量的。【例1.3】由、和組成的混合氣體中，的摩爾分?jǐn)?shù)為0.10,0.20，該混合氣體的溫度為1200K,壓力為1atm。試確定：混合物質(zhì)量比焓和摩爾比焓；三種組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。的摩爾分?jǐn)?shù)為【解】已知：X = 1 -X -X = 1 - 0.10 - 0.20 = 0.70由理想氣體混合物首的公式御/、_(_ 1 -II Iho + h (T) ho /f ,COf ,298 CO -+ 為h。+ G (T) ho )+ 為ho + G (T) ho &98)22h = 0.10 L-110,541 + 28,440mix+ 0.20 L-393,546 + 44,488+ 0.70 0 + 28,118h =58,339.1 kJ /kmolmixmix