燃烧理论知识点

CH1

1.何谓燃烧？燃烧是一种急速、剧烈的发光发热的氧化反应过程。

2. 化合物的标准生成焓: 化合物的构成元素在标准状态下（25oC，0.1MPa）定温—定容或者定温定压；经化合反应生成一个mol的该化合物的焓的增量（kJ/mol）。

所有元素在标准状态下的标准生成焓均为零。

3. 反应焓: 在定温-定容或定温-定压条件下，反应物与产物之间的焓差，为该反应物的反应焓（kJ）。

4. 反应焓的计算

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5. 燃烧焓: 单位质量的燃料（不包括氧化剂）在定温—定容或定温—定压条件下，燃烧反应时的反应焓之值（kJ/kg）。

6.燃料热值: 燃料热值有高热值与低热值之分，相差一个燃烧产物中的水的气化潜热。

7.化学反应速度、正向反应速度、逆向反应速度、反应速度常数

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8.平衡常数的三种表达方式和相互间的关系

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按浓度定义的反应平衡常数,以分压定义的反应平衡常数,以体积百分比定义的平衡常数??

平衡常数越大，反应进行得越彻底

9.反应度λ: 表示系统达到平衡时反应物能有效变为产物的程度

反应式: aA+bB→（1-λ）*（aA+bB）+λ（cC+dD）

10. Gibbs函数的定义: 自由焓，为状态参数。g=h-Ts

11. Helmholtz函数自由能f f=u-Ts

12.焓与生成焓仅是温度的单一函数，而自由焓与P、T有关。

13.标准反应自由焓

14.平衡常数kp与反应自由焓的关系

15.过量空气系数: 燃烧1kg燃料，实际提供空气量/ 理论所需空气量。

16.当量比(φ)

C－实际浓度，Cst－理论浓度

17.浓度（燃空比）: 一定体积混合气中的燃料重量/ 空气重量

18. 化学计量浓度时的浓度时的浓度

19. 绝热燃烧火焰温度的求解方法，尤其是考虑化学平衡时的计算方法

首先分别根据平衡常数kp和能量守恒方程得到反应度λ和绝热火焰温度Tf 的关系，然后采用迭代法计算得到Tf 。

20.绝热燃烧火焰温度计算程序及数据处理

CH2

1. 化学反应动力学是研究化学反应机理和化学反应速率的科学。

2. 燃烧机理研究的核心问题有：燃烧的反应机构、反应速度、反应程度、燃烧产物的生成机理等

3.净反应速度: 消耗速度与生成速度的代数和。

4.反应级数n: 一般碳氢燃料n=1.7~2.2≈2

5. Arrhenius定律

A-频率因子（分子间碰撞的频率）; E－活化能；T－温度

实际反应过程的比反应速度常数的一般形式表达为

6. 分子碰撞理论与Arrhenius定律属热爆燃理论

7.热爆燃理论

反应物在一定温度的反应系统中，分子碰撞使部分分子完成放热反应，放出的燃烧热提高反应系统中的温度，从而加速反应速度。反应系统处于一种正反馈的加热、加速反应过程。当反应速度趋于无穷大，就产生爆炸。这种由于反应热量聚集的加速反应乃至燃烧爆炸的理论称为热爆燃理论

8. 热爆燃理论的局限性体现在什么地方？

热爆燃理论只是描述了过程的始末，没有涉及其所经历的过程。燃烧和爆炸是一步完成的。热爆燃理论对于许多反应、燃烧现象无法解释，有其局限性。如燃烧半岛、倒S图（见下页）无法解释。

9. 图解燃烧半岛现象

会画H2-O2燃烧半岛示意图，并能初步解释

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10.链反应

整个反应由若干相继发生或相继平行发生的基元反应组成。有直链反应和分支链反应之分，经历引发、传播、抑制、中断过程

11.NOx的生成机理（4种生成NO的途径）

高温途径，即在已燃区产生的NO称为热NO（Thermal NO）或称Zeldovich-NO；

瞬发途径，即在火焰区产生的NO称为瞬发NO（Prompt NO）或称Fenimore-NO ；

N2O途径；（燃气轮机）

燃料氮途径。（燃煤）

内燃机中的NO途径：高温途径、瞬发途径

12.烃类燃料燃烧

烃类燃料的着火界限曲线大致呈反S形，带有冷焰区和热焰区。烃类在内燃机中的自燃过程一般经历冷焰、蓝焰和热焰三阶段。

13、冷焰过程的特征

过氧化物以爆炸形式分解、主要生成甲醛、反应物质自加热的程度不大、冷焰强度随温度变化存在一个峰值、有辐射光发出、冷焰仅存在于一定的温度和压力范围内。

14、蓝焰和热焰的特征

烃类燃料燃烧过程中热焰和蓝焰的本质区别：是否生成大量CO2

15.为什么动力机械在冷起动时要用浓混合气？

烃类燃料的着火界限曲线大致呈反S形；不同浓度下，着火界限形态所处位置有很大区别；当混合气浓度较大时，着火界限曲线移向低压和低温方向一边。这说明：当提高混合气浓度后，它可在较低温度和较低压力下着火。因此动力机械在冷起动时要用浓混合气

CH3

1.燃烧现象按照混合气的制备、着火、燃烧过程中火焰与燃烧室的相对位置、可燃混合气的流动等是怎样分类的？

预混合燃烧及扩散燃烧，自燃与引燃，定置火焰与行进火焰，层流燃烧与湍流燃烧

2. 描述燃烧物理现象的方程有哪些？

质量守恒方程，动量守恒方程，能量守恒方程，组分守恒方程

3.研究基础有哪些基本定律和现象？

牛顿粘性定律，傅里叶导热定律，费克扩散定律，斯蒂芬流现象

4、自燃：不需要外界的火源引火，在适当的温度压力条件下可燃混合气（剂）自身的化学反应速度已经快得足以产生足够的热量，使之着火燃烧或爆炸。

5、引燃：可燃混合气（剂）依靠外火源（如电火花、引燃火焰、火星等）来引燃的。

6. 关于混合流动的一些结论

混合物流动通量是各组分流动通量之和；

组分k的平均质量流量为该组分在混合流中的扩散通量和对流通量之和；

混合流中对流通量之和为混合流的通量。

7.牛顿粘性定律表明，粘性是动量交换的必要条件，由速度梯度变为动量梯度

8.傅里叶导热定律表明，热扩散是能量交换的必要条件，由温度梯度变为焓的梯度

9.费克组分扩散定律表明，传质（扩散）是组分扩散的必要条件，由密度梯度变为质量分数的梯度

10.分子传输定律是否具有通用传输方程形式?

11. Stefen流产生的物理条件、化学条件存在扩散过程及物理化学过程

CH4

1.着火过程由什么因素控制的？着火与混合气的压力、温度、浓度、壁面的散热率、（点火能量）、气流运动有关。

2.燃烧速度的决定因素有哪些？举例说明哪些燃烧现象受物理过程控制，哪些受化学过程控制？由扩散、流动、传热及其他物理过程决定燃烧过程速度的燃烧为扩散控制燃烧，物理因素起主要的控制作用。例如油滴、喷雾燃烧，未作预混合的气体射流燃烧，蜡烛、碳球的燃烧等均属此类。

汽油机、煤气机、喷灯等预混合气有火焰传播的燃烧则同时受化学动力学及扩散的控制

3. 燃烧反应过程中浓度与温度的关系

燃烧反应速度主要与反应气体混合剂的温度及初始反应物、中间产物、最终产物的浓度有关。反应速度与温度的关系常用Arrhenius 指数项或简单的指数的关系式表示。

4.简单反应或热反应: 反应速度只受初始反应物浓度影响的反应

5.复杂反应或自催化反应: 反应速度受中间产物或最终产物浓度影响的反应

6. 热着火需要满足的条件是什么？可燃混合剂在某一条件下由外界加热（火花塞、热容器壁、压缩等），到达某一特定温度时，反应物在此温度下的放热速度大于散热损失的速度

7. 化学链着火需要满足的条件是什么？

燃烧反应有中间载链基的分枝链反应时，则甚至在等温条件下也能着火。链反应自身的引发则需要一外来能源。载链基产生速度得以满足时，则移去外能源后也能发生着火。

8. 自发着火举例: 柴油机着火燃烧、油溅泼到赤热的表面上的着火燃烧、汽油机中的爆震等

9. 强制着火举例: 汽油机点火燃烧

10.着火延迟时间的影响因素

11. Semonov自燃理论的基础是什么？热爆炸理论

12.自燃必要条件有两个判据，它们的表达式怎样？

13.化学反应中临界压力与反应温度之间的关系怎样？请图示说明。