燃气燃烧反应动力学ppt课件

第二章气体燃烧反应动力学，第一节化学反应速率及其影响因素，第二节气体燃烧反应机理，第三节气体点火，第四节气体点火，第一节化学反应速率及其影响因素，第一节化学反应速率的表征：一般以单位体积每单位时间消耗的反应物摩尔数来衡量。第二，影响化学反应速度的因素浓度、压力和温度1，浓度对化学反应速度的影响n=a b称为化学反应的总顺序，一般由实验确定，简单反应的顺序往往与反应分子的数量相同。压力对反应速率的影响如下：容积为V1的容器中充满Nmol气体，反应速率如下：当压力为p1时，反应速率如下：在温度不变的情况下，容器的容积变为V2，相应的压力为p2，则反应速率如下：3。温度对反应速率的影响Arrhenius方程：这个方程是一个经验公式。它也可以从气体反应动力学中导出。假设气体的总分子数为N0，能量分布关系为，式中：E，分子动能，J/mol。如果设定 mol质量，则活化能Ea是由分子活化引起的化学反应的最小能量。假设所有的分子碰撞都是有效的，能量超过Ea的分子数Na(活化分子数)为、W0。活化能Ea的实验测试如图lnW-1/T所示，得到一条直线。用最小二乘法求出直线的斜率，进而求出活化能Ea。第二节气体燃烧反应机理链式反应，链式反应：由大量重复的一系列反应组成。链式反应的特点：一旦被触发，一系列的基本反应就会一个接一个地发生，直到反应物耗尽或链环被外部因素打断。链式反应由三个步骤组成：1)链的引发(或链的引发):生成自由原子或自由基(称为活化中心)。2)链转移：活化中心与普通分子反应，在生成产物的同时可以再生新的活化中心，使反应能够持续进行。3)链的终止：一旦激活中心变成普通分子，由原始转运蛋白引发的链被中断。直链反应实例：h2cl 2=2hc L1)cl2m2clm链的开始2)clh 2hclh 3)HCl 2hccl 4)2clm的终止 cl2m链，支链反应实例：2H2 O2=2H2O，链的开始：初始活化中心可以通过以下方式获得H2O 22oh 2m2hm 2o 2o3o链的传递：oh O2ohohoh H2ohoh H2。教科书中也给出了co和CH4的燃烧机理。气体燃烧反应都是支链反应。链终止：2H MH2 MH OH MH2O M，在第三部分，燃料气体的点燃，任何可燃气体在一定条件下与氧气接触都会发生氧化反应。1.稳定的氧化反应活化中心浓度的增加正好补偿了破坏量；(2)产生的热量等于损失的热量。2.不稳定氧化反应活化中心浓度的增加大于破坏量；(2)产生的热量大于损失的热量。当一个稳定的氧化反应变成一个不稳定的氧化反应并引起燃烧的时刻叫做点火。根据不同的原因，可分为支链火和热火。压力下限与可燃混合物的成分(惰性气体、杂质)和容器的形状有关，但与温度无关。压力上限对惰性气体和杂质敏感，惰性气体和杂质与温度有很大关系，与容器的形状无关。支链的点火机理假定为等温的。活化中心的产生速度：公式中，钙为活化中心的浓度；W0，分子活化产生活化中心的速率；活化中心的速度系数因支链反应而增加；g、活化中心的破坏速度系数。讨论不同的情况： 、和、说明：1。在支链反应被点燃之前有一个诱导期，诱导期的长度2.压力决定W0，2.热点火。1.热点燃机制被定义为容器体积V、壁表面积F、壁表面温度T0、反应物温度T、反应物浓度CA和CB。那么容器内化学反应每单位时间产生的热量为，混合物每单位时间通过容器的散热量为，在燃点温度时，钛与T0的关系为：2。影响热点燃的因素，(1)改变炉壁温度(加热)可以使气体达到燃点温度。(2)改变炉壁的保温效果，即热辐射线的斜率减小，导致着火点温度变化。(3)在不改变热辐射线的情况下，改变反应的压力，即改变反应速度，从而改变加热线的位置，并导致点火点的温度改变。(4)改变气体的物理和化学性质(成分)，即改变H、k0和Ea，从而改变燃点温度。(5)改变混合物中可燃气体的浓度和点火温度。第4节气体点火，强制点火：在可燃混合物中放置一个小热源，靠近热源的一层混合物被迅速加热并开始燃烧产生火焰，然后火焰传播到系统的冷部分，逐渐点燃可燃混合物。强制点火、分支点火和热点火有什么区别？(1)强制点火机制(3)当点火成功时，在热颗粒表面上形成的火焰层的厚度f被设定为Tf，并且火焰层的厚度可以根据热平衡来计算。强制点火温度高于自动点火温度。2.当点火成功时，热固体颗粒表面的温度梯度dt/dx等于0。当Tw=蒂斯时，上述公式取等号。结果表明，当火焰稳定传播时，平焰的临界厚度是火焰表面厚度的两倍。影响因素分析：1 .为了点燃高导热率的可燃物，应使用高温大厚度的火焰。2.如果可燃物的热释放率很高，可以减小点火火焰的临界厚度。如果燃烧是二次化学反应，临界厚度与压力成反比。课后，思考其他影响因素并进行分析。火花点火机制火花点火：在可燃混合物中放置两个电极，并施加高电压点燃混合物。火花点火分为两个阶段：第一阶段，火花加热可燃混合物，使其局部点火并形成初始火焰中心。在第二阶段，初始火焰中心传播到未燃烧的混合物，使其燃烧。在第一阶段，引入最小点火能量Emin的概念。在第二阶段，引入了拒爆距离dq的概念。最小点火能量Emin当电极间可燃混合物的浓度、温度和压力不变时，如果要形成初始火焰中心，放电量必须有一个最小值。初始火焰中心必须达到一定的尺寸，以便其放热率足以补偿外层中预热的未燃烧气体的热损失率。最小点火能量是建立临界最小尺寸火焰所需的最小能量。在上图中显示了点火能量和失火距离dq处的电极间距之间的关系。最小点火能量Emin和消光距离dq随混合气中气体含量的变化曲线呈u形。最小点火能量Emin的最小值和消光距离dq的最小值通常接近化学计量混合比。形成火球的火花点火所需的最小火球尺寸是混合物的理