《燃燒理論基礎(chǔ)》ppt課件

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1、第五章燃燒理論基礎(chǔ)復(fù)習(xí)1，幾種熱損失。為了減小熱損失，鍋爐燃燒需要作到：穩(wěn)定著火、快速燃盡。2，為實(shí)現(xiàn)該目的，需尋找強(qiáng)化燃燒的方法，這就要認(rèn)識燃燒過程的本質(zhì)。從而，需要學(xué)習(xí)基礎(chǔ)燃燒理論。前言燃燒概述一、燃燒本質(zhì)燃燒是氣體、液體或固體燃料與氧化劑之間發(fā)生的一種強(qiáng)烈的化學(xué)反應(yīng)；流動、傳熱、傳質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)同時(shí)發(fā)生有相互作用的綜合現(xiàn)象；典型的物理化學(xué)過程；化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)、流體力學(xué)、傳熱傳質(zhì)學(xué)是研究燃燒反應(yīng)過程的基礎(chǔ)知識；二、燃燒學(xué)的發(fā)展歷史直至18世紀(jì)中以前，發(fā)展緩慢，對燃燒現(xiàn)象的本質(zhì)幾乎一無所知。之后：燃素的概念出現(xiàn)（物質(zhì)是否燃燒被歸于是否含有燃素）→1765年燃燒是物

2、質(zhì)的氧化（燃燒理論的萌芽）→19世紀(jì)出現(xiàn)熱化學(xué)和化學(xué)熱力學(xué)（將燃燒作為熱力學(xué)系統(tǒng)，考察其初態(tài)和終態(tài)，靜態(tài)特性的研究）→20世紀(jì)初燃燒反應(yīng)動力學(xué)（研究燃燒過程的動態(tài)過程的理論）→30~40年代火焰?zhèn)鞑サ母拍睢牧魅紵碚摚ㄕJ(rèn)識燃燒過程的限制因素往往不是反應(yīng)動力學(xué)，而是傳熱傳質(zhì)，即受限于物理過程）→50~60年代德國人VonKarmen（對宇航也有巨大的貢獻(xiàn)）提出用連續(xù)介質(zhì)力學(xué)來研究燃燒，稱為化學(xué)流體力學(xué)或反應(yīng)流體力學(xué)。將經(jīng)典流體力學(xué)的方法、邊界層、射流理論等應(yīng)用與研究燃燒→70年代初，大型電子計(jì)算機(jī)出現(xiàn)，形成計(jì)算流體（計(jì)算燃燒）學(xué)，建立了燃燒的數(shù)學(xué)模擬方法和數(shù)值計(jì)算

3、方法；激光測量技術(shù)的出現(xiàn)，使精密測量成為現(xiàn)實(shí)?；纠碚?數(shù)學(xué)模型和數(shù)值計(jì)算+先進(jìn)的測量技術(shù)。三、當(dāng)代對燃燒應(yīng)用的要求要求燃燒不斷強(qiáng)化和趨于更高能量水平；探討高溫、高壓、高速、強(qiáng)湍流條件下的燃燒要求燃燒過程高效率，節(jié)省燃料等；潔凈燃燒，減輕環(huán)境污染火災(zāi)的起因與防治第一節(jié)、燃燒反應(yīng)速度及其影響因素燃燒反應(yīng)和化學(xué)反應(yīng)一樣，根據(jù)參加反應(yīng)的物質(zhì)不同分為：均相燃燒—?dú)怏w燃料在空氣中燃燒異相燃燒—固體燃料在空氣中燃燒，煤粉燃燒一、反應(yīng)速度的定義根據(jù)質(zhì)量作用定律，反應(yīng)速度有不同的定義方式：第一種定義：單位時(shí)間內(nèi)和單位體積內(nèi)燃燒掉的燃料量或消耗的氧量舉例：在鍋爐燃燒技術(shù)采用爐膛容積

4、熱負(fù)荷來表示燃燒反應(yīng)速度：單位時(shí)間內(nèi)和單位體積內(nèi)燃燒掉的燃料所釋放出的熱量在一定的溫度下，化學(xué)反應(yīng)速度和各反應(yīng)物的濃度成正比1867年由Guldberg和Wage提出對均相反應(yīng)：A+A+A+A++A+B+B+B+B+B++B→ba第二種定義：對于異相反應(yīng)－煤粉與空氣混合物二、影響化學(xué)反應(yīng)速度的主要因素1，濃度從前面反應(yīng)速度的定義式，可知：濃度越大，反應(yīng)速度越快。原因：燃燒反應(yīng)屬雙分子反應(yīng)，只有當(dāng)兩個(gè)分子發(fā)生碰撞時(shí)，反應(yīng)才能發(fā)生。濃度越大，即分子數(shù)目越多，分子間發(fā)生碰撞的幾率越大。2．壓力氣態(tài)物質(zhì)參加的反應(yīng)，壓力升高，體積減少，濃度增加，壓力對化學(xué)反應(yīng)速度的影響與濃

5、度相同。對理想氣體混合物中的每個(gè)組分可以寫出其狀態(tài)方程：3．溫度3.1阿累尼烏斯定律溫度增加，反應(yīng)速度近似成指數(shù)關(guān)系增加，體現(xiàn)在反應(yīng)速度常數(shù)阿累尼烏斯定律(瑞典物理化學(xué)家1889年提出)3.2阿累尼烏斯定律的討論-活化分子、活化能氣體分子的運(yùn)動速度、動能有大有?。粍幽艹^某一數(shù)值（活化能E）足以破壞原有結(jié)構(gòu)發(fā)生反應(yīng)的分子稱為活化分子；分子發(fā)生反應(yīng)，要提高能量，每摩爾氣體分子所吸收的這部分能量---活化能E；化學(xué)動力學(xué)的基礎(chǔ)。第三節(jié)熱力著火一．熱力著火理論的實(shí)用性煤粉燃燒過程的著火主要是熱力著火著火過程有兩層意義：一是著火是否可能發(fā)生？二是能否穩(wěn)定著火？二、實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定

6、著火的兩個(gè)條件可燃混合物燃燒過程的發(fā)生與停止，即著火與滅火，燃燒能否穩(wěn)定地進(jìn)行，取決于燃燒過程中所提供的熱力條件。燃燒中同時(shí)存在著放熱和散熱，在不同的階段存在著二者的不同工況。A、放熱量和散熱量達(dá)到平衡，放熱量等于散熱量。B、放熱量隨系統(tǒng)溫度的變化率大于散量熱隨系統(tǒng)溫度的變化率。如果不具備這兩個(gè)條件，即使在高溫狀態(tài)下也不能穩(wěn)定著火，燃燒過程將因火焰熄滅而中斷，并不斷向緩慢氧化的過程發(fā)展。三、熱力著火的條件放熱>散熱，系統(tǒng)升溫，反應(yīng)加速，但同時(shí)散熱也在增加，必達(dá)到平衡；放熱<散熱，系統(tǒng)降溫，反應(yīng)減速，但同時(shí)散熱也在減少，也必達(dá)到平衡；系統(tǒng)在不同條件下達(dá)到不同的平衡狀

7、態(tài)，可能是有利的，燃燒穩(wěn)定在正常工況，可能是不利的，燃燒處于熄火狀態(tài)。1、放熱與散熱曲線以強(qiáng)烈摻混的零維系統(tǒng)（煤粉空氣混合物在燃燒室內(nèi)）為例說明：1．放熱與溫度的關(guān)系，燃燒室內(nèi)可燃混合物燃燒放熱量為：2．散熱與溫度的關(guān)系加熱混合物本身所消耗并帶走的熱量：向周圍介質(zhì)散失的熱量（對流+輻射）四、可燃混合物著火與滅火分析將兩組曲線綜合在一起，可能存在以下三種情況：1）熄火狀態(tài)；2）可能著火，正常燃燒；也可能熄火；3）正常燃燒五、關(guān)于著火溫度的說明著火溫度不是物性參數(shù)，隨所處熱力條件的變化而不同，各種實(shí)驗(yàn)方法所測得的著火溫度值的出入很大，過分強(qiáng)調(diào)著火溫度意義不大，如，褐煤

8、堆，如果通