燃气燃烧反应机理

燃气燃烧反应机理燃气燃烧反应机理 燃气的燃烧反应是一种化学反应 它也遵循化学反应动力 学的基本原理 燃气的燃烧化学反应 在通常情况下属于单相反应 只有 在特殊情况下 才出现固体碳粒 丽发生多相反应 对于燃烧化学反应 反应速度通常采用单位时间 单位体 积内燃烧掉的燃料数量或消耗掉的氧量或燃烧放出的热量来表 示 例如 在燃烧技术中常常采用炉膛的容积热强度 qv 单位 是 kj m3h 或 kw m3来表征燃烧反应速度 燃气的燃烧化学反应速度的大小 取决于反应物质的性质 与进行反应的条件 影响反应速度的主要因素仍然是反应物质 的浓度 温度 压力和催化条件等 一 链反应一 链反应 除了分子热活化理论以外 阐明化学反应机理的另一重要 理论就是链锁反应理论 根据这个理论 化学反应的进程实际上不是按照反应方程 式来进行的 而是要经过中间阶段 产生中间活性产物 或称活 化中心 这些中间活性产物大都是不稳定的自由原子或离子 它们与原反应物反应时 所需的反应活化能小得多 使化学反 应避开了高能的障碍 所以它们很容易直接发生反应 得到反 应最终产物的同时 又形成新的中间活性产物 所以 一旦中 间活性产物形成 不仅本身发生化学反应 而且还导致一系列 新的活化中心发生化学反应 就象链锁一样 一环扣一环地相 继发展 使反应进行得非常迅速 瞬间完成 链反应具有十分重要的意义 不仅燃气的燃烧和爆炸属于 链反应 还有很多工艺过程 例如高分子的加成聚合反应 碳 氢化合物的卤化和氢化都与链反应密切相关 链反应的历程包括 1 链的形成 这是由原反应物生成活性中间产物的过程 是 链反应中最困难的阶段 它需要足够的能量来分裂原反应物 一般借助光化作用 高能电磁辐射或微量活性物质的引入来头 现 2 链的增长 这是由活性中间产物与原反应物作用 产生新 的活性中心的过程 它有两种类型 直链反应 或叫不分支链反应 指每一步中间反应都是由 一个中间活性产物与反应物作用 再产生出一个新的活化中心 链以直链形式增长 分支链反应 是指一个中间活性产物与反应物作用 产生 出多于一个的活化中心 链形成分枝 使反应速度急剧增长 甚至引起爆炸 3 链的中断 指活性中心的销毁 主要包括 器壁中断 空 间中断等 二 燃气燃烧反应机理二 燃气燃烧反应机理 燃气的燃烧反应都属于链锁反应 比如 氢的燃烧属于典 型的分支链锁反应 其反应历程可表示如下 其中 m 为某种高能量的活化分子 其中 反应活化能最高约为 58 6mj mol 反应最慢 上标为活化中心 将链增长的三个基元反应综合起来 就可得到该反应的单 个链锁环节总的效果 表明 一个自由氢参加反应生成两个 h20 分子的同时 又 生成三个新的自由氢 一枝分三枝 就是典型的分支链锁反应 假如上述环中形成的三个活化中心都销毁 这个链锁环节的反 应就中断了 该链环的总反应速度 由链增长的第一反应 即活化能最高 的反应 速度来决定 所以反应速度可表示为 式中 k 化学反应速度常数 t 绝对温度 e 反应活化能 r 通用气体常数 c 反应物浓度 一氧化碳的燃烧反应 也具有象氢燃烧的那样分支链锁反 应的特征 而且实践证明 co 只有存在 h20 的情况 才有可能 开始快速的燃烧反应 正由于在 co 燃烧中 有 h20 参加 使成 为复杂的分支链锁反应 甲烷等碳氢化合物的燃烧反应 也属于分支链锁反应 而 且远比氢及一氧化碳的反