燃燒學(xué)考試重點(diǎn)西工大

燃燒學(xué)考試重點(diǎn)西工大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(shí)，絕熱過(guò)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埽夯罨肿铀哂械淖钚∧芰浚‥*）與整個(gè)反應(yīng)物分子的平均能量（E）之差。簡(jiǎn)稱活化能（E）。aEa=E*—E3。 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(dòng)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(lái)的熱量?；磻?yīng)：能代表反應(yīng)機(jī)理由反應(yīng)微粒一步實(shí)現(xiàn)的反應(yīng)，而不通過(guò)中間或過(guò)渡狀態(tài)的反應(yīng)。5。 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(guò)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。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)鞑ニ俣瓤舍娙∧男┐胧?。?原因：（1）湍流流動(dòng)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(shí)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(jiǎn)述支鏈爆炸的著火（爆炸）的半島現(xiàn)象？（課本69頁(yè)）答：在壓力一溫度半島圖中，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(shí)變?yōu)?；顯然，第一爆炸極限由碰壁銷毀和鏈分支過(guò)程之間誰(shuí)占優(yōu)勢(shì)決定。第二爆炸極限發(fā)生在中等壓力下，通常簡(jiǎn)化為 ，此時(shí)，第二爆炸極限由氣相銷毀和鏈分支過(guò)程之間誰(shuí)占優(yōu)勢(shì)決定.并不是所有燃料都存在第三爆炸極限。對(duì)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(shí)爆炸熱理論適用。敘述質(zhì)量、能量、動(dòng)量輸運(yùn)定律的表達(dá)形式和物理意義？答：1.費(fèi)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(duì)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，由濃度梯度引起的組分?jǐn)U散通量可以用費(fèi)克Qw定律表示:J—-pD a定律表示:A ABQy2。 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(duì)值正比于該梯度值，比例系數(shù)稱為導(dǎo)熱系數(shù)..QT系數(shù).q——九一Qy牛頓粘性定律：?jiǎn)挝幻娣e上剪切力方向與速度梯度方向相反，絕對(duì)值正比于該梯度值，比例系數(shù)稱為Qv—P—Q牛頓粘性定律：?jiǎn)挝幻娣e上剪切力方向與速度梯度方向相反，絕對(duì)值正比于該梯度值，比例系數(shù)稱為Qv—P—Qy粘性系數(shù)。）輸運(yùn)系數(shù)之間的關(guān)系：Tpa_能量輸運(yùn)速率^^e— r— ——~~T~i~: : :~4.主燃燒室空氣質(zhì)量輸運(yùn)速率用?Sc二DPr-V—比—?jiǎng)恿枯斶\(yùn)速率a九 能量輸運(yùn)速率==動(dòng)量輸運(yùn)速率Dp質(zhì)量輸運(yùn)速率1旋流器進(jìn)氣：占5%—10%空氣量，這時(shí)a二0。3—0o5作用：造成旋轉(zhuǎn)氣流，形成回流區(qū)，同時(shí)對(duì)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(shí)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，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5.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。圖述:在氣流狀況一定的情況下，有個(gè)最高燃燒效率值，一般是發(fā)動(dòng)機(jī)的巡航設(shè)計(jì)點(diǎn)偏離這個(gè)點(diǎn)所對(duì)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)：（1）頭部在設(shè)計(jì)狀態(tài)時(shí)本來(lái)就是富油（~0。4）,這時(shí)由于供油量的增加就更富，于是過(guò)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(guò)多容易造成較大油珠的數(shù)量增加，在走完火焰筒全程時(shí)尚未燃燒。（3）頭部過(guò)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(huì)破壞氣流結(jié)構(gòu)，影響燃燒區(qū)的正常工作。（4）過(guò)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(guò)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)饺耄沟梅磻?yīng)速度降低，導(dǎo)致％下降；2）如果噴嘴離心式過(guò)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(wèn)答:理想層流擴(kuò)散火焰組分分布規(guī)律？

在火焰峰面上，燃料濃度為零；（2）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；（3） 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（4） 火焰峰面對(duì)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。（5） 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(wú)關(guān).=1。0=1。0O6與主燃燒室相比，加力燃燒室的工作條件有何特點(diǎn)？由于其工作條件上的特點(diǎn),在對(duì)其基本要求中應(yīng)該突出強(qiáng)調(diào)哪幾項(xiàng)？答：特點(diǎn)：（1）進(jìn)口總壓低，氣流速度大，進(jìn)口總溫高。（2）二次燃燒，工質(zhì)含氧量小，惰性成分增加，燃燒效率下降。（3） 加力室中沒有轉(zhuǎn)動(dòng)部件，溫度不受過(guò)多限制，可達(dá)2000K左右；相對(duì)富油；不需要火焰筒。（4） 工作狀態(tài)變化小，不會(huì)出現(xiàn)過(guò)渡狀態(tài)下的極度貧油和富油。（5） 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.基本要求：（1）減小流體阻力。（2）提高燃燒效率，降低發(fā)動(dòng)機(jī)的單位耗油率（3）出口溫度場(chǎng)盡可能均勻（4）防止振蕩燃燒（5）點(diǎn)火和燃燒穩(wěn)定性好。3.簡(jiǎn)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(guò)在已燃?xì)庵袊娪腿紵?，顯著提高燃?xì)獾臏囟群团艢馑俣?，從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)的單位推力和總推力。1。 分子碰撞理論的三個(gè)決定因素：方位因子P、分子有效碰撞分?jǐn)?shù)F、碰撞頻率Z。2。 活化能與反應(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。3。 連鎖反應(yīng)的三個(gè)組成過(guò)程：鏈的激發(fā)、鏈的傳遞、鏈的斷裂.4。 一維層流火焰結(jié)構(gòu)：預(yù)熱區(qū)、反應(yīng)區(qū)。5。 湍流火焰分類：小尺度湍流火焰（2300〈Re〈6000）大尺度弱湍流火焰（Re〉6000）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(dòng)速度u'＞層流火焰?zhèn)鞑ニ俣萿』。6。 課本176頁(yè)倒數(shù)第四個(gè)公式以及下面的文字闡述。這個(gè)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?duì)流項(xiàng)（斯蒂芬流）和菲克擴(kuò)散量D2t 廠dK

之和7。 D2定律：二d2-Kt可見油珠直徑越小，直徑縮小率越大，也就是說(shuō)，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(shí)間的線性變化關(guān)系8。 振蕩燃燒的類型：縱向振蕩、橫向振蕩、徑向振蕩。9。 開加力時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)微噴管的調(diào)節(jié)方式：擴(kuò)大尾噴口面積。10。 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(duì)流運(yùn)動(dòng)使反應(yīng)物分子在某一個(gè)區(qū)域混合，接著進(jìn)行燃燒反應(yīng)。11。 流阻系數(shù)是一個(gè)只反映燃燒室之和7。 D2定律：二d2-Kt可見油珠直徑越小，直徑縮小率越大，也就是說(shuō)，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(shí)間的線性變化關(guān)系8。 振蕩燃燒的類型：縱向振蕩、橫向振蕩、徑向振蕩。9。 開加力時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)微噴管的調(diào)節(jié)方式：擴(kuò)大尾噴口面積。10。 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(duì)流運(yùn)動(dòng)使反應(yīng)物分子在某一個(gè)區(qū)域混合，接著進(jìn)行燃燒反應(yīng)。11。 流阻系數(shù)是一個(gè)只反映燃燒室在流體力學(xué)完善性的參數(shù)，對(duì)確定的燃燒室流阻系數(shù)是一個(gè)定值12。 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.?；鹧嫱?。.漩流器5.。點(diǎn)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(chǎng)符合要求5。壓力損失小6。排氣污染少7。尺寸小重量輕8.壽命長(zhǎng)15.湍流火焰速度影響因素：雷諾數(shù)壓力溫度(4)脈動(dòng)速度u'ReTPTtTTu'uTtuTtutTuTt(5)混氣濃度(化學(xué)恰當(dāng)比或偏富時(shí)速度最大)16:與層流相比湍流火焰的特點(diǎn)：火焰長(zhǎng)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(dòng)的粗糙表面，火焰?zhèn)鞑タ?層流的好幾倍)火焰穩(wěn)定的基本條件：1.穩(wěn)定的點(diǎn)火源2。在高速氣流中必須創(chuàng)造條件建立一個(gè)平衡點(diǎn)，以滿足u二SnL四個(gè)守恒混合物質(zhì)量守恒方程：組分質(zhì)量守恒方程，動(dòng)量守恒方程，能量守恒方程火焰筒頭部?jī)?nèi)的氣流結(jié)構(gòu)可以分為三個(gè)區(qū)域即：順流區(qū)、逆流區(qū)、過(guò)渡區(qū)20。湍流流動(dòng)的主要特點(diǎn)：1)湍流流場(chǎng)具有完全不規(guī)則的瞬息變化的運(yùn)動(dòng)特征。(2)湍流流場(chǎng)中，各種物理量都是隨時(shí)間和空間變化的隨機(jī)量。(3)湍流流場(chǎng)中，流體微團(tuán)的隨機(jī)運(yùn)動(dòng)在足夠長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)服從某種數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)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(guò)燃燒室的氣流平均速度。據(jù)氣體動(dòng)力學(xué)知識(shí)，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(gè)大氣壓力下，貧燃丙烷一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=1o5。如果壓力下降為0。25個(gè)大氣壓，求該混合物中自由伸展的絕熱火焰?zhèn)鞑ニ俣群突鹧婧穸龋拷猓篠?pn-22?p-0.25二SL=S|L0.25atm L1atm( 1SL0.25atm二1.41S=42cm/sL1atmp-1? ?p-n2?p-0.75pn-22L二80.25atm(0.25H75二2.8281atm\1atm8 =5.6mmf0.25atm1。1一個(gè)小型低輻射、固定的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，當(dāng)它在全負(fù)荷(功率為3950KW)條件下工作時(shí)，空氣的質(zhì)量流量為15o9kg/s，混氣的當(dāng)量比為0。286o假設(shè)燃料(天然氣)的等效組成可表示為C1°16H4.32，試

確定燃料的流量和發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比?【解】已知：①二0.286M=28.85q 二15.9kg/s,r,a m,aM=1.16x12.01+4.32x1.008=18.286r,f求，（A/F）q.a先求空燃比（A/F）,然后再求訂.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其中'：a=x+y4=1.1@4?324=2.釵^，因此(A.F) =4.76x2.2428.85=16.82stoic 18.286由當(dāng)量比①的定義得：(4,‘司=U4t=1682=58.8①0.286（A/F）的定義也可寫成:=0.270kg/sq q 15.9kgs=0.270kg/smaq=>rna=——q m,f(AF) 58.8m,f11a=—= - =3.497①0.286從本例可看出，即使是在全負(fù)荷下工作，供給發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣也是過(guò)量的?！纠?.3】由 、和組成的混合氣體中，的摩爾分?jǐn)?shù)為0.10，的摩爾分?jǐn)?shù)為0。20，該混合氣體的溫度為1200K,壓力為1atm。試確定：（1） 混合物質(zhì)量比焓和摩爾比焓；（2） 三種組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)?！窘狻恳阎褐?1【解】已知：咒=1-X-X=1-0.10-0.20=0.70

由理想氣體混合物焓的公式得 、hmixhmixXh=X\ho+G(T)一ho)iiCOLf,CO f298CO-+X|~ho+(h(T)-ho)CO2Lf，CO2 f298+X|~ho+(h(T)一ho)N2Lf，N2 f,298N」=0.10[—110,541+28,440]+0.20[-393,546+44,488]CO2+0.70[0+28,118]h=-58,339.1kJ/kmolmix