燃烧理论复习
燃烧学 复习重点
第三章 着火和灭火理论一、谢苗诺夫自燃理论 1. 基本思想：某一反应体系在初始条件下，进行缓慢的氧化还原反应,反应产生的热量，同时向环境散热，当产生的热量大于散热时，体系的温度升高,化学反应速度加快，产生更多的热量，反应体系的温度进一步升高，直至着火燃烧。
2.着火的临界条件：放、散热曲线相切于C 点。
3.∆T=ER 20B T T T ≈-① 改变散热条件 ②增加放热二、区别弗兰克－卡门涅茨基热自燃理论与谢苗诺夫热自燃理论的异同点1.谢苗诺夫热自燃理论适用范围：适用于气体混合物，可以认为体系内部温度均一;对于比渥数 Bi 较小的堆积固体物质,也可认为物体内部温度大致相等； 不适用于比渥数Bi 大的固体.2。
弗兰克－卡门涅茨基热自燃理论：适用于比渥数Bi 大的固体（物质内部温度分布的不均匀性 ）； 以体系最终是否能得到稳态温度分布作为自燃着火的判断准则 ；Tq αT自燃临界准则参数 δcr 取决于体系的几何形状。
三、链锁自然理论 1。
反应速率与时间的关系 2.运用链锁自燃理论解释着火半岛现象 在第一、二极限之间的爆炸区内有一点P(1)保持系统温度不变而降低压力，P 点则向下垂直移动自由基器壁消毁速度加快，当压力下降到某一数值后，f < g, φ < 0 -—-------———-—--—--——-第一极限（2）保持系统温度不变而升高压力,P 点则向上垂直移动自由基气相消毁速度加快,当压力身高到某一数值后，f 〈 g ， φ 〈 0 —-——-——-——————-—-—-———第二极限（3）压力再增高，又会发生新的链锁反应导致自由基增长速度增大,于是又能发生爆炸。
---3.基于f （链传递过程中链分支引起的自由基增长速率）和g （链终止过程中自由基的消毁w0w123M HO M O H +→++⋅22⋅⋅+→+OH O H H HO 222速率 ）分析链锁自燃着火条件a.在低温时, f 较小（受温度影响较大）,相比而言，g 显得较大,故：这表明，在 的情况下，自由基数目不能积累，反应速率不会自动加速，反应速率随着时间的增加只能趋势某一微小的定值,因此,f<g系统不会着火。
燃烧理论 第二章燃烧与热化学
伴有化学反应的热交换。 放热反应Exothermic: Heat flows out of the system (to the surroundings). 吸热反应Endothermic: Heat flows into the system (from the surroundings).
解 已知: =0.286, MWair=28.85,
mair=15.9 kg/s, MWfuel=1.16(12.01)+4.32(1.008)=18.286 求: mfuel and (A/F)
先求 (A/F) 然后求 mfuel .按定义：
其中 a=x+y/4=1.16+4.32/4=2.24. 有,
V=mv;U=mu;H=mh 状态函数
只与系统当时的状态有关，与如何达到这个状态无关Depends only on the present state of the system - not how it arrived there.
与路径无关It is independent of pathway. 状态方程
定压比热Constant-pressure specific heats 对于理想气体状态下：
温度与热
• 温度 表示颗粒的随机运动，与系统的动能有关
• 热 包括两个有温度差的物体之间的能量传递
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
组分 i的摩尔分数,xi
理想气体混合物
组分 i的质量分数, Yi
对于理想气体:
根据定义有 xi 和 Yi的关系 混合物分子量 MWmix 第 i组分的分压Pi
MWair=28.85. 求 : (A/F)和 . 先假定完全燃烧条件下，建立完全燃烧方程来获得空燃比，所谓的完全燃烧是指所有的碳全部
【2017年整理】燃烧学复习重点
第一章燃烧化学反应动力学基础1、什么叫燃烧？2、浓度和化学反应速度正确的表达方法？化学反应速度如何计量？3、什么是单相反应、多相反应、简单反应、复杂反应、总包反应？4、质量作用定律的适用范围？如何从微观的分子运动论的观点来理解质量作用定律？试用质量作用定律讨论物质浓度对反应速度的影响。
5、什么是反应级数？反应级数与反应物浓度（半衰期）之间的关系如何？6、常用的固体、液体和气体燃料的反应级数值的范围是多少？7、试用反应级数的概念，讨论燃尽时间与压力之间的关系。
8、惰性组分如何影响化学反应速率？9、Arrhenius定律的内容是什么？适用范围？如何从微观的分子运动论的观点来理解Arrhenius定律？10、什么是活化能？什么是活化分子？它们在燃烧过程中的作用？11、图解吸热反应和放热反应的活化能与反应放热（吸热）之间的关系。
12、什么叫链式反应？它是怎样分类的？链反应一般可以分为几个阶段？13、描述氢原子燃烧的链式反应过程。
14、试用活化中心繁殖速率和销毁速率的数学模型，结合编程技术，绘制氢原子浓度随时间变化的图线，解释氢燃烧的几种反应的情况。
并讨论：分支链反应为什么能极大地增加化学反应的速度？15、烃类燃烧的基本过程是什么，什么情况下会发生析碳反应？如何进行解释？什么样的烃类燃烧时更容易发生析碳反应？如何防止烃类燃烧析碳？16、图解催化剂对化学反应的作用。
17、什么叫化学平衡？平衡常数的计算方法？吕·查德里反抗规则的内容是什么？18、什么是燃料的低位发热量和高位发热量？19、试用本章的知识解释，从燃烧学的角度来看，涡轮增压装置对汽车发动机的作用是什么？20、过量空气系数（a）与当量比（b）的概念？21、燃烧过程中，有几种NOx的生成机理？第二章燃烧空气动力学基础——混合与传质1．为什么说混合与传质对燃烧过程很重要？2．什么是传质？传质的两种基本形式是什么？3．什么是“三传”？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）4．湍流中，决定“三传”的因素是什么？湍流中，动量交换过程和热量、质量交换的强烈程度如何？怎么用无量纲准则数的数值来说明这一点？5．试推导一个静止圆球在无限大空间之中，没有相对运动的情况下，和周围气体换热的Nu数，以及和周围气体进行传质的Nu zl数。
消防燃烧学
结论：
1.浓度变化越大，扩散速度就越快 2.扩散系数表示物质扩散能力的大小，除与物质种类有关外，
还与温度和压力有关
三、燃烧时物质的传递
1.氧气如何传递？在何处浓度最大？
CO2
2.CO2如何传递？在何处浓度最大？
O2
O2
第三节
燃烧的本质
一、燃烧、火灾和爆炸
可燃物与氧化剂发生的放热反应，通常伴有火焰、发光和发烟 的现象。
建议：
1.认真做好笔记，独立完成作业 2.注重课外复习和讨论 3.要勤于思考
考试说明：
总成绩=平时成绩×5%+实验成绩×15%+考试成绩×80%
试题类型：
1.名词解释（10分） 2.填空（20分） 3.简答、分析（40分） 4.计算（30分）
第一章 燃烧基础与特征
1. 燃烧的化学基础知识 2. 燃烧的物理基础知识
燃
CO2
烧
中
物
质
O2
O2
的
传
递
2.烟囱效应
在垂直的围护物中，由于气体对流，促使烟尘的热气流 向上流动的效应。
P1 P H1
P2 P H2
P2 P1 H (2 1)
T1 T2
2 1
P2 P1
结论：
（1）高度越高，烟囱效用越显著 （2）温差越大，烟囱效用越显著
消防燃烧学
陈伟红 火灾理论教研室
绪论
一、燃 烧 二、研究燃烧的意义 三、消防燃烧学 四、学习方法
一、对燃烧现象的认识 古代“五行学说” “燃素说” 燃烧的氧学说 现代燃烧学说
1.古代“五行学说”
由于生产力和科技水平低下，对火的认识是充满迷信色彩， 火是万物之源，火能化育万物。
燃烧与爆炸理论复习题 安全092 王云慧
燃烧与爆炸理论复习题名词：1. 爆炸的超压——冲量破坏准则 P155超压——冲量准则综合考虑了超压和冲量两个方面，如果超压和冲量的共同作用满足某一临界条件，目标就破坏。
超压——冲量准则可用公式表示。
()()C I I p p crcr=--∆式中 p ∆——超压，Mpa ；cr p ——临界超压，Mpa ；I ——冲量，s Pa ⋅；cr I ——临界比冲量；C ——常数。
2. 闪点 P13在一定温度下，可燃性液体（包括少量可熔化的固体，如萘、樟脑、硫黄、石蜡、沥青等）蒸气与空气混合后，达到一定浓度时，遇点火源产生的一闪即灭的燃烧现象，叫做闪燃。
液体（和少量固体）产生闪燃现象的最低温度，称为闪点。
3. 殉爆当炸药(主发药包)发生爆炸时，由于爆轰波的作用引起相隔一定距离的另一炸药(被发药包)爆炸的现象。
换言之，即装药的爆炸能引起与其相距一定距离的被惰性介质隔离的装药的爆炸，这一现象叫做殉爆。
4. 自热自燃 P13某些物质在没有外来热源影响下，由于物质内部所发生的化学、物理或生化过程而产生热量，这些热量在适当条件下会逐渐积聚，使物质温度上升，达到自燃点而燃烧，这种现象称为自热自燃。
5. 氧指数 P66 所谓氧指数（OI ），是指在规定的试验条件下，试样在氧、氮混合气流中，维持平稳燃烧（即进行有烟燃烧）所需的最低氧气体积分数，以氧所占的体积分数的数值表示（即在该物质点燃后，能保持燃烧50mm 长或燃烧时间3min 时所需要的氧、氮混合气体中最低氧的体积分数）6. 消焰距离 P69消焰距离就是指火焰蔓延不下去的最大通道尺寸。
7. 最低点火能 P67最低点火能（MIE ）是指在规定的试验条件下，能使爆炸性混合物燃爆所需最小电火花的能量。
如果点火源的能量低于这个临界值，一般不会着火。
8. 热辐射的通量——强度破坏准则 P149 热通量-热强度准则：当热通量准则或热强度准则的适用条件均不具备时、应该使用热通量-热强度准则。
内燃机原理第六章-燃烧的基础知识
一、燃烧现象
燃烧过程（氧化过程）—着火阶段+燃烧阶段 ➢着火阶段 可燃混合气在一定压力、温度和浓度
反应速度
下，氧化反应突然加速，并出现火焰
的现象。 着火阶段——滞燃期
➢燃烧阶段
燃烧
滞燃期 i
着火后燃料与氧化剂剧烈放热的氧化反应。
ICE属周期性非稳定燃烧过程，燃烧持续期10-20ms, 着火过程只有0.3-0.03ms，滞燃期对性能影响大。
二、燃烧分类
固相燃烧：氧化剂在燃料表面的氧化反应
燃烧
预混合燃烧：燃料与氧化剂按一定比例混合
气相燃烧
扩散燃烧： 燃料与氧化剂彼此分离
层流预混合燃烧
层流扩散燃烧
紊流扩散燃烧
着火延迟
火焰按准球面传播
SI-ICE燃烧
油束外围燃烧
多区域同时着火燃烧
CI-ICE燃烧
HCCI（柴油）燃烧
两种燃烧方式对比
燃烧速度 混合气浓度 裂解
火花点火过程和湍流火焰 四、液体燃料的雾化和喷雾特性 五、油滴的蒸发和燃烧
单个油滴和油滴群的蒸发和燃烧 六、燃烧放热规律
放热速率和累积放热率
高电压（300～500V），低电流，温度3000K。 ➢火核形成
（二）点火能量 Eb Eb 30 ~ 50 mJ
过大
电极间隙 Sb 过小
Eb 50 mJ——高能点火
极间混合气多
Eb 大
电极散热快
Eb 大
Sbopt
Sb 0.6 ~ 0.8 mm
➢a 1.0 时，Eb 最小
➢每个 Eb 存在混合气的浓稀极限
作用于液滴表面张力
We
液滴张力
a d0 u2
a —周围空气密度，kg/m3；
燃烧热力学基础资料
1.3
燃烧热的测量和计算
定容量热计：燃烧热不做功，所以所吸收的 热 量等于使内能增加了 ； 定压量热计：燃烧热做功，所吸收的热量等 于焓增大了 h 。
一.燃烧热的直接测量 (两种方法）
二. 烧热的间接计算法 (化学两个定律）
拉瓦锡-拉普拉斯 ( Laplace ) 定律
盖斯 ( Hess ) 定律
0 h298
2
=-282.84kJ／mol
√ × ×
N2 (g) + 3 H2 (g) → 2 NH3 (g)
0 h298
=82.04 kJ／mol
生成热一定是由稳定单质化合反应生成1mol物 质的热量。
3. 反应热、生成热、燃烧热三者的区别？
生成热和燃烧热均是反应热的特殊情况；
当反应物是稳定单质，生产物是一摩尔的 化合物时的反应热就等于其生成热；
始状态和终了状态有关，而与变化的途径无关。
暗示了热化学方程能够用代数方法作加减。 例：
碳和氧化合成一氧化碳的生成热
（产物中混有CO2，不能直 接用实验测定）
苯的生成热
（很难测定）
1.4
燃气的离解（dissociation）
概念
一、 化学平衡（chemical equilibrium）
化学平衡： 对一定温定压系统，若所有组分的浓度变 化率均趋于零，则称系统达到了化学平衡，是一种动 态平衡。
sP jR
0 0 0 0 H R h M h M h 298 C 298 s fS j fj
1 (393.51) 2 (285.85) 7.52 0 1 (74.85) 2 0 7.52 0
燃烧学
《燃烧学》考研复习大纲1教材《燃烧学》，哈尔滨工业大学主编（内部教材）2课程学习目的和基本要求2.1学习目的燃烧学是动力工程和工程热物理学科的二级学科之一。
主要研究各类强烈放热反应，即燃烧反应过程中的流动、传热、传质和化学反应，及其相互作用的综合现象。
学习目的是为了了解燃烧现象的本质、主要影响因素，过程的发展变化规律，能够利用理论知识掌握气体燃料、液体燃料、固体燃料燃烧过程的原理和研究方法。
2.2基本要求（1）能够从理论上准确地认识燃烧现象，了解燃烧过程发生、发展的规律。
（2）掌握对燃烧过程进行理论分析的基本方法，以及对物理过程进行数学处理的基本方法。
（3）学会研究燃烧过程的一些基本实验方法，能够初步利用一些经典实验手段研究燃烧过程。
（4）了解燃烧理论和燃烧研究方法的新发展。
3复习内容3.1燃料（1）主要化石燃料的元素分析及其性质（2）煤的工业分析及其性质（3）煤的分类：动力用煤分类，工业锅炉用煤分类（4）气体和液体燃料的种类、成份和性质3.2燃烧化学基础（1）化学热力学基础：生成焓，反应焓，自由能，燃烧热，理论燃烧温度（2）化学动力学基础：基元反应，质量作用定律，阿累尼乌斯定律，反应级数，一级反应和二级反应特点，化学平衡，总包化学反应分类和特点（3）链式反应：分支链反应，直链反应3.3燃烧物理学基础（1）传质学基础：费克扩散定律，直角坐标系传质学方程（2）流体力学基础：直流自由射流，旋转射流，直流交叉射流基本概念和特性（3）气固两相流动基础3.4气体燃料的燃烧（1）预混可燃气的着火和自燃理论：绝热条件下和非绝热条件下非稳态着火自燃理论（2）预混可燃气体的点燃理论：无穷大平板点燃理论——零值梯度理论（3）层流火焰传播：火焰传播速度概念和理论（4）湍流火焰传播：湍流火焰传播模型分类和主要特点（5）扩散火焰：扩散火焰的概念和基本理论（6）射流火焰：自由射流、旋转射流和直流交叉射流火焰的特点（7）火焰的稳定性：工业火焰稳定的基本原理和方法3.5液体燃料的燃烧（1）液体燃料燃烧的特点（2）斯蒂芬流（3）液滴蒸发理论（4）液滴燃烧理论（5）液雾燃烧理论基础（6）液体燃料燃烧组织3.6固体燃料的燃烧理论（1）煤的热解过程分类及其特点（2）碳的燃烧化学反应：碳燃烧的异相化学反应理论，扩散燃烧区、动力燃烧区和过渡燃烧区理论（3）碳球燃烧速度和燃尽时间：纯碳球化学反应速度和燃尽时间理论（4）煤粒燃烧过程：含灰碳球燃烧速度和燃尽时间理论（5）煤粉气流的燃烧过程：煤粉燃烧特点，煤粉燃烧组织理论基础3.7燃烧污染物的生成和控制（1）燃烧污染物组成和特点（2）NOx生成机理和控制（3）SOx生成机理和控制。
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燃烧理论复习
一、复习提纲
1.计算燃烧学对燃烧理论研究的意义
2.燃气的高低热值
3.如何得到混合气体的热值
4.理论空气需要量
5.过剩空气系数
6.热量计温度
7.燃烧热量温度
8.理论燃烧温度
9.实际燃烧温度
10.影响燃烧温度的因素
11.理论烟气量
12.烟气中各种成分的函数关系
13.烟气的焓
14.化学反应速率
15.放热反应与吸热反应
16.质量作用定律
17.一级反应
18.二级反应
19.半衰期
20.对行反应
21.平行反应
22.连续反应
23.活化能
24.热效应
25.活化中心
26.支链反应
27.支链反应历程
28.自然着火
29.强制着火、点火
30.灼热固体颗粒点燃可燃混合物的临界条件
31.热力着火
32.热力着火的渠道
33.支链着火
34.支链着火的压力下限和上限
35.着火半岛
36.着火感应期
37.最小点火能
38.熄火距离
39.层流（湍流）火焰传播速度
40.影响火焰传播速度的因素
41.层流火焰传播速度测定方法
42.火焰传播浓度上限和下限
43.自由射流
44.层流自由射流结构
45.湍流自由射流规律
46.绝对（相对）穿透深度
47.射程
48.旋转射流规律
49.旋流数
50.扩散式燃烧
51.扩散火焰高度
52.碳氢化合物扩散燃烧时的多相过程
53.大气式燃烧
54.部分预混燃烧中影响火焰稳定的因素
55.周边速度梯度理论
56.火焰拉伸理论
57.完全预混燃烧
58.完全预混燃烧的条件
59.面积热强度
60.容积热强度
61.热力型NOx
62.快速型NOx
63.燃料型NOx
64.NOx生成的影响因素
65.降低NOx的排放措施
66.烟气脱硝方法
67.表面燃烧模型
68.容积燃烧模型
二、叙述题
●质量作用定律是化学反应的基本定律，但为何大多燃烧反应不能直接使用质
量作用定律。
●可燃混合物燃烧前是否有氧化反应？如何才能着火燃烧？
●在强制点火中，灼热固体颗粒将周围可燃混合物点燃的临界条件是什么。
●熄火距离概念还有哪些应用价值？
●为何层流火焰传播速度不能用精确的理论公式来计算。
●用周边速度梯度理论解释部分预混火焰的脱火现象时，哪种解释与实际不
符？
●为何在完全预混燃烧中要设置火道，部分预混燃烧可否在火道内进行？
●为何在扩散火焰的焰面上过剩空气系数正好等于1，而不是大于或小于1？
●那种气流形式有利于燃气和空气的混合，那种气流形式不利于燃气和空气的
混合？
●如何利用射流计算公式计算扩散火焰长度？
●按照热力NO x生成的机理，NO不会在火焰面上生成，而是在火焰的下游区域
生成，为什么。
●快速NO x生成的前提条件是什么？哪三个因素对快速NO x影响最大？
●用于计算湍流火焰传播速度的焰面是如何确定的。
●叙述表面燃烧模型、容积燃烧模型。