第一章導(dǎo)論、化學(xué)熱力學(xué)與化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)基礎(chǔ)1.1導(dǎo)論1.2化學(xué)反應(yīng)速率1.3鏈?zhǔn)椒磻?yīng)1.2化學(xué)反應(yīng)速率1.2.1定義1.2.2質(zhì)量作用定律1.2.3對化學(xué)反應(yīng)速率影響的各種因素

①濃度（質(zhì)量作用定律）②溫度（阿累尼烏斯定律）③壓力④催化劑活化能反應(yīng)級數(shù)濃度與反應(yīng)時(shí)間關(guān)系半衰期時(shí)間與初始濃度關(guān)系反應(yīng)速度與壓力、反應(yīng)級數(shù)關(guān)系燃盡時(shí)間與壓力、反應(yīng)級數(shù)關(guān)系④、催化劑對化學(xué)反應(yīng)速度的影響1、催化劑及其特性催化劑：極大的改變的物質(zhì)；在反應(yīng)前后質(zhì)量組成都不變；催化劑促進(jìn)——正催化劑催化劑減慢——負(fù)催化劑（抗衰劑、緩蝕劑、阻燃劑）催化劑降低了活化能（E），初態(tài)、終態(tài)不變化。熱力學(xué)中確定可以進(jìn)行的反應(yīng)，催化劑可以提高化學(xué)反應(yīng)速率。④、催化劑對化學(xué)反應(yīng)速度的影響催化劑特性：①用量很少，自身活性很強(qiáng)，促使反應(yīng)物活化。②反應(yīng)前后質(zhì)量、組成均不變化學(xué)反應(yīng)的前后始態(tài)、終態(tài)不變③催化劑有很強(qiáng)的選擇性Ⅰ、不同類型的反應(yīng)，有不同的催化劑Ⅱ、同一個(gè)反應(yīng)物反應(yīng)，不同的催化劑有不同的反應(yīng)方向④催化劑中毒：有少量雜質(zhì)：Ⅰ、助催化；Ⅱ、中毒，活性下降，甚至失去選擇性。④、催化劑對化學(xué)反應(yīng)速度的影響例子：反應(yīng)物催化劑催化條件生成物CO+H2CuO/ZnO30Mpa,264℃CH3OHFe2Mpa,200℃烷烴、烯烴（合成油）Ni常壓,250℃甲烷Ru15Mpa,150℃固體石蠟酒精（C2H5OH）濃H2SO4140℃乙醚濃H2SO4或Al2O3170℃乙烯Cu200℃～250℃乙醛ZnO,Cr2O3400℃～500℃丁二烯④、催化劑對化學(xué)反應(yīng)速度的影響2、單相催化和多相催化催化劑與反應(yīng)物同相，稱為單相催化物催化劑與反應(yīng)物異相，稱為異相催化物④、催化劑對化學(xué)反應(yīng)速度的影響催化過程：①催化劑與反應(yīng)物同相同；②反應(yīng)較慢，NO催化。單相催化：④、催化劑對化學(xué)反應(yīng)速度的影響多相催化：①吸附；②反應(yīng)（活化中心或活化點(diǎn)）；催化劑顆粒越細(xì)，表面積大，表面凹凸不平，反應(yīng)得到促進(jìn)；③脫離，解吸。1.3鏈?zhǔn)椒磻?yīng)反應(yīng)不是一步能完成的上一步反應(yīng)的生成物就是下一步反應(yīng)的反應(yīng)物活化中心（分子）、自由基（原子）2H2+O2===2H2O活化中心:HCO+O2===CO2活化中心:OCO+O2===CO2活化中心:HOHORH+O2===RH’+CO+H2O活化中心:OH

基本步驟：①鏈的激發(fā)：反應(yīng)物在光、熱、電、附加劑作用下生成自由基或原子②鏈的傳遞：活化中心與分子反應(yīng)，除生成物之外，還會產(chǎn)生新的活化中心上一步活化中心數(shù)=下一步活化中心數(shù)稱為不分支鏈反應(yīng)上一步活化中心數(shù)<下一步活化中心數(shù)稱為分支鏈反應(yīng)③鏈的終止上一步活化中心數(shù)>下一步活化中心數(shù)反應(yīng)中產(chǎn)生的能量不足以激活新的活化中心能量損失，銷毀（若被氣體吸收帶走，氣體銷毀）一、Ｈ２的燃燒步驟和機(jī)理：激發(fā)：（代表氣體中除氫以外的分子或能量）傳遞：

活化能75.4kJ/mol活化能25.1活化能41.92H2+O2===2H2O式（1-5）的化學(xué)反應(yīng)是決定性環(huán)節(jié)，所以氫燃燒的化學(xué)反應(yīng)速度如果以生成的水分子來表示的話，可以寫成：式中，wm的單位為mol/m3.s；各濃度[H][O2][H2O]單位為mol/m3;T的單位為K。從式中可以看出，氫燃燒化學(xué)反應(yīng)的速度除了與溫度、氧濃度等存在一般的關(guān)系外，還與氫原子的濃度成比例。氫原子濃度變化：——?dú)湓映跎俣?；——再生速度；——銷毀速度。一、Ｈ２的燃燒討論：①②③（Ⅰ）（Ⅲ）（Ⅱ）銷毀大于繁殖孕育速度與孕育時(shí)間（1-13）（1-15）溫度上升===孕育時(shí)間大大縮短二、ＣＯ的燃燒二、ＣＯ的燃燒潮濕ＣＯ：討論：三、烴的燃燒反應(yīng)

（烷燃燒為例）（為，此外，烷基又可看成）

１、有Ｏ２下的反應(yīng)：

2、缺Ｏ２下的反應(yīng)：OH基為活化中心三、烴的燃燒反應(yīng)

１、有Ｏ２下的反應(yīng)：合成：高一級的烷同一級的醛低一級的烷……甲醛高一級的烷同一級的醛低一級的烷……甲醛甲醛----燃燒分解三、烴的燃燒反應(yīng)

２、缺氧脫氫斷鏈乙烯：高溫下900~1100℃中溫下>500℃比越大，那么析碳越多。析碳：1.C/H越大，析碳可能性越大；不飽和烴（烯、炔）比飽和烴（烷）更易渣油>重油>輕油>汽油>液化石油氣>天然氣防止析碳：1.燃料中加入一次風(fēng)，缺氧變?yōu)橛醒跞紵?.蒸汽霧化：加水(OH),3.最小水碳比

甲烷裂解時(shí)水蒸汽對析碳影響CH4==C+2H2+75kJC+H2O===CO+H2-131kJ+)CH4+H2O===CO+3H2-207kJ溫度426537565595706816926982H2O/CH40.891.351.381.41.11.99.97.95轉(zhuǎn)化反應(yīng)的最小水碳比第三章氣體燃料的燃燒

1/27/2025著火方式熱力著火（自燃）強(qiáng)迫著火（強(qiáng)燃）自發(fā)進(jìn)行強(qiáng)制進(jìn)行著火過程可燃混合物，只要有T，開始時(shí)wc很慢（有活化分子）放熱升溫再放熱再升溫?zé)崃糠e蓄達(dá)到著火溫度著火（其中有放熱>散熱）（煤場、制粉系統(tǒng)處，煤礦、森林著火）用高溫?zé)嵩捶湃肟扇蓟旌衔铮瑴夭畲嬖趯?dǎo)致熱量傳遞（導(dǎo)熱、對流、輻射）在高溫?zé)嵩催吔鐚觾?nèi)可燃混合物發(fā)生反應(yīng)，當(dāng)反應(yīng)放熱大于散熱時(shí)，在邊界層內(nèi)可燃混合物升溫達(dá)到著火溫度著火（天然氣灶點(diǎn)火、煤粉著火）著火范圍在可燃混合物整個(gè)體積內(nèi)同時(shí)進(jìn)行只在邊界層內(nèi)部首先點(diǎn)燃，再由邊界層向周圍空間擴(kuò)散二、自燃單位時(shí)間散熱量Q2：二、自燃

二、自燃討論：Q1＝Q2、可推導(dǎo)出：

（3-4）（+項(xiàng)舍棄）將根號內(nèi)式用二項(xiàng)式定理展開成級數(shù)，再舍棄高次項(xiàng)：，將此代入式3-4得二、自燃若取二、自燃二、強(qiáng)燃T0——可燃混合物的初溫。二、強(qiáng)燃分析：1、熱源溫度為T1，放熱少。（實(shí)際溫降曲線略高于自然散射溫降曲線）2、熱源溫度升為T2，實(shí)際溫降為0，化學(xué)反應(yīng)放熱=環(huán)境散熱。3、熱源溫度再升為時(shí)T3，二、強(qiáng)燃平板形狀熱源物體計(jì)算：收入：支出：反應(yīng)產(chǎn)熱：解得：二、強(qiáng)燃另一方面：w點(diǎn)之外無化學(xué)反應(yīng)（邊界層外無化學(xué)反應(yīng)），純導(dǎo)熱。——物體表面的換熱系數(shù)。由傳熱學(xué)：由式3-14可求得Tqr二、強(qiáng)燃C——在理論燃燒溫度時(shí)的可燃成分濃度。（3—16）(3—18)討論：uce主要影響因素（a、wm）熱擴(kuò)散率、反應(yīng)速度。燃盡時(shí)間：從式3-22可計(jì)算出S值，與Tlr相關(guān)，Tlr可估算，所以也可以估算?？扇蓟旌衔锷郎仡A(yù)熱區(qū)厚度：討論uce：①uce與化學(xué)反應(yīng)速度wm的平方根成正比。（常用測uce來研究wm變化規(guī)律）②熱擴(kuò)散率a：③壓力p：一般化學(xué)反應(yīng)級數(shù)n=1~2氫氣>乙炔>乙烯>丙烷>甲烷小標(biāo)尺湍動主要適用于很細(xì)的管內(nèi)流動。錐面高度：忽略uce與d的方向差異，也可得：d—錐底的直徑。（3-29）（3-30）對于圖3-20所示的椎體，底半徑r=d/2，可求出：代入式（3-29）與式（3-30），得到：大標(biāo)尺弱湍動時(shí)，若w’<<uce，則展開上式為二項(xiàng)級數(shù)，并略去高次項(xiàng)得：由此式可看出，在很弱的湍動時(shí)，ut接近于uce。③大標(biāo)尺強(qiáng)湍動：湍動遷移距離l大于層流鋒面厚度d；w’>>uce。由式（3-31），w’>>uce模型1：ut≈w’

湍動到哪里就燒到哪里。特征：鋒面很厚，為一區(qū)域，界面不清。③大標(biāo)尺強(qiáng)湍動：湍動遷移距離l大于層流鋒面厚度d；w’>>uce。后來又發(fā)展模型2為：當(dāng)θ很小時(shí)，記為sinθ=tgθ由圖3-23，6、影響特性：變化會影響射流各截面上燃料濃度，影響過量空氣系數(shù)。α≈1時(shí)，uce最大，偏離則uce下降。實(shí)例2：喉口收縮型無焰燃燒器此公式適用條件：①等溫自由射流；②射向大空間討論：①②式中：D—分子擴(kuò)散系數(shù)；d—決定性尺寸（噴口直徑）。湍流十分強(qiáng)烈時(shí)湍流擴(kuò)散系數(shù)；而層流時(shí)的分子擴(kuò)散系數(shù)只是氣體的物性常數(shù)。湍流擴(kuò)散層流擴(kuò)散層流預(yù)混正比dd2d與w無關(guān)正比w正比wD正比w*d正比1/D湍流擴(kuò)散系數(shù)；而層流時(shí)的分子擴(kuò)散系數(shù)只是氣體的物性常數(shù)。2、過量空氣系數(shù)減小R0，可縮短lhy。當(dāng)天然氣或液化石油氣燃燒時(shí)，n值很大，必須選小的R0，因此總把煤氣分成許多小股細(xì)流。第四章液體燃料的燃燒

霧化油滴的燃燒過程油霧炬的燃燒過程油與空氣的分配和調(diào)風(fēng)器穩(wěn)焰1/27/2025第一節(jié)霧化

一、機(jī)械霧化器

液體切向進(jìn)入漩渦室，高速旋轉(zhuǎn)并由中心孔噴出。設(shè)計(jì)方法：“最大流量理論”+一定的修正漩渦室流動為勢位流動，因此：

一、機(jī)械霧化器

假設(shè)油無粘性，則根據(jù)動量矩守恒定律：式中：r—某一點(diǎn)半徑；R—切向進(jìn)口槽中心線所處切圓半徑；—某一點(diǎn)切向速度；—切向進(jìn)口槽的流速。勢位流動中，伯努利定律可對任一點(diǎn)切向速度適用：式中：p—某點(diǎn)的靜壓：—油的密度。（4-2）一、機(jī)械霧化器

假設(shè)油無粘性，因此伯努利定律對任一點(diǎn)都適用；在噴口處，油的徑向速度為零。（4-3）根據(jù)式（4-2）和式（4-3）可知對噴孔出口截面上各點(diǎn)軸向速度數(shù)值是均勻的，即：wz=常數(shù)一、機(jī)械霧化器

噴孔勢位流動的中心處是一個(gè)空氣漩渦，其直徑是根據(jù)最大流量的原則來確定的。根據(jù)最大流量原則，就可以定出噴孔截面上扣除空氣漩渦后的充滿度：式中：A—結(jié)構(gòu)特性系數(shù)；r0—噴孔半徑；∑f—切向進(jìn)口槽總截面積。②軸向速度wz與成反比，除wz等于乘以；動量矩臂為r0，則旋流強(qiáng)度：

一、機(jī)械霧化器

A等同油的旋流強(qiáng)度。（旋流強(qiáng)度=切向動量矩/軸向動量矩）分析：①進(jìn)口動量矩=切向速度×動量矩臂由于動量矩守恒，因此：出口動量矩=進(jìn)口動量矩問題：霧化為何要表面精加工？噴口有毛刺會有何影響？問題2：決定霧化效果最重要的因素有？P、A、ρ、r0一、機(jī)械霧化器

霧化器噴油量：

式中：—流量系數(shù)；p0—油的入口壓力。一、機(jī)械霧化器

霧化角：出口處油霧兩側(cè)邊緣邊界切線的交角。

一、機(jī)械霧化器

一、回油霧化器

變負(fù)荷下，油量要減少，就要減小油壓，就會惡化霧化質(zhì)量。開發(fā)：回油霧化器：在簡單霧化器漩渦室端壁上開一些小孔，進(jìn)行回油。按照開孔位置分為：集中大孔回油（在中心）；分散小孔回油（在半徑稍大些圓上）。C—A曲線：噴口油量曲線B—A曲線：進(jìn)油量曲線Gwl—回油量Pw—回油壓力（回油管上回油調(diào)節(jié)閥之前）一、回油霧化器

設(shè)計(jì)方法：1、Pwl=0狀態(tài)：算出最大回油量GB、最小噴油量Gmin，則最大進(jìn)油量=GB+Gmin2、Gmax（點(diǎn)）由最大負(fù)荷決定。二、蒸汽—機(jī)械霧化器

霧化好、調(diào)節(jié)比大、能耗阻力小。1、甲烷裂解時(shí)水蒸汽對析碳影響CH4==C+2H2+75kJC+H2O===CO+H2-131kJ+)CH4+H2O===CO+3H2-207kJ2、加速油滴蒸發(fā)氣化作用。水的飽和溫度低。水先氣化帶動油滴破碎氣化。溫度426537565595706816926982H2O/CH40.891.351.381.41.11.99.97.95轉(zhuǎn)化反應(yīng)的最小水碳比神霧燃燒器原理二、蒸汽—機(jī)械霧化器

式中：n—油孔和氣孔的套數(shù)。(4-17)(4-18)二、蒸汽—機(jī)械霧化器

經(jīng)驗(yàn)修正公式：(4-25)三、烴的燃燒反應(yīng)

（烷燃燒為例）（為，此外，烷基又可看成）

１、有Ｏ２下的反應(yīng)：

2、缺Ｏ２下的反應(yīng)：OH基為活化中心三、烴的燃燒反應(yīng)

１、有Ｏ２下的反應(yīng)：合成：高一級的烷同一級的醛低一級的烷……甲醛高一級的烷同一級的醛低一級的烷……甲醛甲醛----燃燒分解三、烴的燃燒反應(yīng)

２、缺氧脫氫斷鏈乙烯：高溫下900~1100℃中溫下>500℃比越大，那么析碳越多。析碳：1.C/H越大，析碳可能性越大；不飽和烴（烯、炔）比飽和烴（烷）更易渣油>重油>輕油>汽油>液化石油氣>天然氣第二節(jié)油霧滴的燃燒過程

油霧滴的燃燒過程

分析：1、熱量交換：向內(nèi)傳導(dǎo)熱量=油滴汽化潛熱+油滴升溫（4-41）（4-40）油霧滴的燃燒過程

式中：D—氧的分子擴(kuò)散系數(shù)；C—氧濃度。（4-43）油霧滴的燃燒過程

聯(lián)立（4-41）與（4-43）得：討論：由公式可看出λ、D、Tr越大，qm越大；T0越小，

qm越大。（T0減小或者Tr增大時(shí)，k增大）水的T0小、油的To大。（4-45）油霧滴的燃燒過程

3、油滴燃燒中，直徑減小與氣化量的關(guān)系：將式（4-45）、（4-47）聯(lián)立得：因此由直徑δ0的油滴燒到直徑δ所需的時(shí)間：或者可以寫成：（油滴燃燒的直徑平方—直線定律）（4-48）（4-47）油霧滴的燃燒過程

δ=0時(shí)油滴燃盡，由式（4-48）知燃盡時(shí)間為：即比靜止時(shí)（Nu=2)時(shí)大了倍。油霧滴的燃燒過程

討論：①若油滴與氣體存在相對運(yùn)動（爐內(nèi)），則熱量與質(zhì)量交換都要加強(qiáng)；當(dāng)相對Re=0~200時(shí)有：即比靜止時(shí)（Nu=2)時(shí)大了倍。油霧滴的燃燒過程

（4-41）（4-52）r1=∞代入，可推得：油霧滴的燃燒過程

其蒸發(fā)氣化過程中的直徑平方變化規(guī)律為：實(shí)際燃料油燃燒過程：（不均質(zhì)，先燒輕質(zhì)油，后燒重質(zhì)油）燃料油為多種烴的混合物，分子量很大，油滴燃燒室，輕質(zhì)組分先蒸發(fā)和燃燒，殘?jiān)倭呀馕鎏级够偃紵?，直至燃盡。解釋：燃料油中加入適量水并混均勻，霧化燃燒效果更好，原因？熱油鍋中倒入水，熱油會爆出油滴而飛濺，為什么？油霧滴的燃燒過程

實(shí)際燃料油燃燒過程：（不均質(zhì)，先燒輕質(zhì)油，后燒重質(zhì)油）燃料油為多種烴的混合物，分子量很大，油滴燃燒室，輕質(zhì)組分先蒸發(fā)和燃燒，殘?jiān)倭呀馕鎏级够偃紵?，直至燃盡。

問題1：燃料油中加入適量水并混均勻，霧化燃燒效果更好，原因？問題2：熱油鍋中倒入水，熱油會爆出油滴而飛濺，為什么？第三節(jié)油霧矩的燃燒過程

式中：f(p)是壓力p的函數(shù)，f(p)≤1說明：因?yàn)閴毫決定油滴粒徑分布，也影響油霧擴(kuò)展角，與空氣的混合程度等，但應(yīng)注意不只是與壓力有關(guān)，與結(jié)構(gòu)系數(shù)A、爐膛結(jié)構(gòu)、溫度場都有關(guān)。二、油霧的計(jì)算模型2.1蒸發(fā)氣化模型①由式（4-35）、（4-37）求出油霧矩中的各種粒徑分布；用油滴的分布特性曲線表示：完