第十一章 异相燃烧1219新

1、1,工程燃烧学,2,2,碳的异相反应速度 碳粒的燃烧 油粒的燃烧,第十一章 异相燃烧,3,第十一章 异相燃烧,工程燃烧学-第十一章,固体燃料的燃烧，例如煤、金属、木材等 液体燃料的燃烧，例如汽油、石油等 当燃烧气体燃料时，也会因分解产生碳粒（烟粒），形成异相火焰，其中烟粒的燃烧也是异相燃烧。,和均相燃烧相比，异相燃烧要复杂得多。在异相燃烧时，可燃物与氧化剂的分子接触要靠各相之间的扩散作用，燃烧速度与物理扩散过程有着更为密切的联系。同时，热的扩散（传热）也有更显著的影响。,一、相关概念,可燃物质和氧化剂处于不同物态的燃烧过程成为异相燃烧（非均相燃烧）。,举例,4,在单位时间内和单位反应表面上完成

2、反应的物质的数量，单位g/(cm2.s)或mol/(cm2.s)。,第一节 碳的异相反应速度,工程燃烧学-第十一章,异相反应过程,（1）气相反应介质向反应表面的传递； （2）气体被反应表面吸附 （3）表面化学反应 （4）反应物质的脱附 （5）气相反应产物从反应表面排离,整个异相反应的总速度取决于其中最慢阶段的速度。,异相反应速度,5,第一节 碳的异相反应速度,工程燃烧学-第十一章,二、碳粒燃烧的综合表达式,对于异相化学反应，碳表面发生化学反应所消耗氧量应等于扩散到表面氧量,反应速度：,其中：K为反应速度常数；Cb为碳表面的氧气浓度；为传质系数；C0为周围环境的初始氧浓度。,综合速度常数,6,第

3、一节 碳的异相反应速度,工程燃烧学-第十一章,（1）动力区（化学动力控制区） 温度较低：碳表面化学反应速度远小于氧气向表面的扩散速度，氧气供应充分，足够反应所需。燃烧速度取决于化学反应速度，反应处于动力区。 很小（温度很低）， ，所以 氧气从远处扩散到固体表面，消耗不多 k服从阿定律的，反应速度与温度的关系为指数关系。,7,第一节 碳的异相反应速度,工程燃烧学-第十一章,（2）扩散区（扩散控制区） 温度增加，耗氧量急剧增加，消耗掉扩散来的氧气，燃烧速度取决于扩散，反应处于扩散区。 反应速度常数远大于传质系数， 所以， 与温度T的关系十分微弱，而且扩散燃烧速度随 的增大而增大,（3）过渡区,k与

4、大小相差不多，服从：,8,工程燃烧学-第十一章,第一节 碳的异相反应速度,异相反应速度与温度的关系,传质系数越小，则过程在越低的温度下转为扩散区。,9,第一节 碳的异相反应速度,工程燃烧学-第十一章,动力与扩散燃烧理论应用讨论,不同区域内，为强化燃烧，有不同的措施： 反应位于动力区时，提高温度： 反应位于扩散区时，提高传质系数，例如提高气相反应介质的初始浓度，提高气流速度；减小碳粒直径。,其中：Nu 为扩散过程中的努塞尔准数，表示对流传热的强弱， 对气体为 ； D 为扩散系数 d 为特性尺寸,10,四、二次反应的影响,第一节 碳的异相反应速度,工程燃烧学-第十一章,碳燃烧时生成的CO2与CO的

5、比例 低温 1：1 高温 1：2,11,第一节 碳的异相反应速度,工程燃烧学-第十一章,随着温度的提高，碳的燃烧将会改变它的燃烧反应机理，而且温度对碳的反应速度始终有影响。,12,12,碳的异相反应速度 碳粒的燃烧 油粒的燃烧,第十一章 异相燃烧,13,工程燃烧学-第十一章,第二节 碳粒的燃烧,一、煤粉颗粒燃烧时所需时间的经验公式：,其中 为n的函数。当n居于无穷大时，,14,当煤中有灰分（A%）时，则,工程燃烧学-第十一章,第二节 碳粒的燃烧,二、影响碳粒燃烧的因素,灰份。灰份的含量主要有：Al,Fe,Ca,K,Na,Ti，Mg, S等矿物质。煤中的灰量变化很大，从占总煤量的百分之几到一半，

6、或更多。大量的，极不相同的矿物质对煤的燃烧和气化过程有明显的影响。,温度,碳粒物理特性,15,工程燃烧学-第十一章,第二节 碳粒的燃烧,1热效应。大量的灰份改变煤粒热特性，当灰被加热到高温时，它要消耗能量并发生相变。 2障碍效应。矿物质提供了一个障碍，反应物（例如氧气）必须通过这一障碍才能到达焦碳 ，尤其是接近燃烬时，高矿物质含量将阻碍燃烧。,煤温度低于灰的软化温度时，燃煤的外壳将形成一层灰壳的影响,16,16,碳的异相反应速度 碳粒的燃烧 油粒的燃烧,第十一章 异相燃烧,17,工程燃烧学-第十一章,第三节 油粒的燃烧,一、油滴的燃烧过程,18,工程燃烧学-第十一章,二、单液滴燃烧,19,工程燃烧学-第十一章,20,工程燃烧学-第十一章,-,21,工程燃烧学-第十一章,22,工程燃烧学-第十一章,直径平方定律,23,工程燃烧学-第十一章,第三节 油粒的燃烧,24,本章小结