书签 分享 收藏 举报 版权申诉 / 31
上传文档赚钱

类型燃气燃烧反应动力学课件.ppt

  • 上传人(卖家):三亚风情
  • 文档编号:2248392
  • 上传时间:2022-03-25
  • 格式:PPT
  • 页数:31
  • 大小:985.50KB
  • 【下载声明】
    1. 本站全部试题类文档,若标题没写含答案,则无答案;标题注明含答案的文档,主观题也可能无答案。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
    2. 本站全部PPT文档均不含视频和音频,PPT中出现的音频或视频标识(或文字)仅表示流程,实际无音频或视频文件。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
    3. 本页资料《燃气燃烧反应动力学课件.ppt》由用户(三亚风情)主动上传,其收益全归该用户。163文库仅提供信息存储空间,仅对该用户上传内容的表现方式做保护处理,对上传内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知163文库(点击联系客服),我们立即给予删除!
    4. 请根据预览情况,自愿下载本文。本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
    5. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007及以上版本和PDF阅读器,压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
    配套讲稿:

    如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。

    特殊限制:

    部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。

    关 键  词:
    燃气 燃烧 反应 动力学 课件
    资源描述:

    1、第一节第一节 化学反应速度及其影响因素化学反应速度及其影响因素一、化学反应速度的表征一、化学反应速度的表征化学反应速度:一般用单位时间内单位体积中反应物消化学反应速度:一般用单位时间内单位体积中反应物消耗的摩尔数来衡量。耗的摩尔数来衡量。二、影响化学反速度的因素二、影响化学反速度的因素浓度、压力和温度浓度、压力和温度、浓度对化学反应速度的影响、浓度对化学反应速度的影响 n=a+b称为该化学反应的总级数,一般由实验确定,称为该化学反应的总级数,一般由实验确定,简单反应的级数常常与反应分子数相同。简单反应的级数常常与反应分子数相同。 ddCW HGBAhgbabaCkCCWBAdd 二、压力对化学

    2、反应速度的影响二、压力对化学反应速度的影响情况一:有情况一:有Nmol气体充满体积为气体充满体积为V1的容器,压力为的容器,压力为p1,则反应速度为则反应速度为情况二:温度不变情况下,改变容器的体积为情况二:温度不变情况下,改变容器的体积为V2,对应,对应的压力为的压力为p2,则反应速度为,则反应速度为 nnVNkkCCW)()dd(1111 nnVNkkCCW)()dd(2222 nnconstpVnpWppWWVVWW)()(.21211221三、温度对反应速度的影响三、温度对反应速度的影响Arrhenius 方程:方程:该方程是一经验公式。也可以从气体反应动力学推该方程是一经验公式。也可

    3、以从气体反应动力学推导而来。导而来。设气体的总分子数为设气体的总分子数为N0,则其能量分布关系式为,则其能量分布关系式为TEekkR0a21R230)R(2ddEeTNENTE 式中:式中:E,分子动能,分子动能,J/mol。设。设摩尔质量,则摩尔质量,则 221vE活化能活化能Ea:分子活化而发生化学反应具有的最小能量。:分子活化而发生化学反应具有的最小能量。能量超过能量超过Ea的分子数的分子数Na(活化分子数)为(活化分子数)为W0,假定所有分子碰撞均有效时的反应速度。,假定所有分子碰撞均有效时的反应速度。EEeTNEENNETEEd)R(2dddaa21R230a TEeNNETR0aa

    4、R留第一项的结果为留第一项的结果为一迅速收敛的级数,保一迅速收敛的级数,保不断进行分步积分得到不断进行分步积分得到,令令nTECkWeWW00R0a附:活化能附:活化能Ea的实验测试的实验测试TEWWeWWaTE1R0R0alnln作图作图lnW-1/T,得到一条直线,用最小二乘法求,得到一条直线,用最小二乘法求出直线的斜率,进而求得出直线的斜率,进而求得活化能活化能Ea。KJ/mol31448R .第二节燃气燃烧反应的机理第二节燃气燃烧反应的机理链反应链反应链反应:由大量反复循环的连串反应组成。链反应:由大量反复循环的连串反应组成。链反应特性:一旦被引发,就会相继发生系列基元链反应特性:一旦

    5、被引发,就会相继发生系列基元反应,直至反应物消耗殆尽或通过外加反应,直至反应物消耗殆尽或通过外加因素使链环中断为止。因素使链环中断为止。链反应由三个步骤组成:链反应由三个步骤组成:1) 链的开始(或链的引发):产生自由原子或链的开始(或链的引发):产生自由原子或自由基(称为活化中心)。自由基(称为活化中心)。2) 链的传递:活化中心与一般分子反应,在生成链的传递:活化中心与一般分子反应,在生成产物的同时,能再生新的活化中心,产物的同时,能再生新的活化中心,使反应不断进行下去。使反应不断进行下去。 3) 链的终止:某一活化中心一旦变为一般分子,链的终止:某一活化中心一旦变为一般分子,则由原始传递

    6、物引发的这条链就被中断。则由原始传递物引发的这条链就被中断。直链反应举例直链反应举例:H2+Cl2=2HCl1) Cl2+M 2Cl+M 链的开始链的开始 2) Cl+H2 HCl+H 3) H+Cl2 HCl+Cl 4) 2Cl+MCl2+M 链的终止链的终止应应可可以以引引出出新新的的链链环环的的反反有有两两个个或或多多个个活活化化中中心心支支链链反反应应:某某个个链链环环中中。产产生生一一个个新新的的活活化化中中心心直直链链反反应应:每每个个链链环环只只链链反反应应链的传递链的传递 支链反应举例:支链反应举例:2H2+O2=2H2O链的开始:最初的活化中心可能按下列方式得到链的开始:最初

    7、的活化中心可能按下列方式得到 H2+O2 2OH H2+M 2H+M O2+O2 O3+O链的传递:链的传递: H+O2 O+OH O+H2 H+OH OH+H2 H+H2O课本上还给出了课本上还给出了CO和和CH4的燃烧机理。的燃烧机理。燃气燃烧反应都是支链反应。燃气燃烧反应都是支链反应。链的终止:链的终止: 2H+M H2+M H+OH+M H2O+M第三节第三节 燃气的着火燃气的着火 任何可燃气体在一定条件下与氧接触,都要发生任何可燃气体在一定条件下与氧接触,都要发生氧化反应。氧化反应。1、稳定的氧化反应稳定的氧化反应 活化中心浓度增加的数量正好补偿其销毁的数量;活化中心浓度增加的数量正

    8、好补偿其销毁的数量; 生成的热量等于散失的热量。生成的热量等于散失的热量。2、不稳定的氧化反应、不稳定的氧化反应 活化中心浓度增加的数量活化中心浓度增加的数量大于大于其销毁的数量;其销毁的数量; 生成的热量生成的热量大于大于散失的热量。散失的热量。 由稳定的氧化反应转变为由稳定的氧化反应转变为不稳定的氧化反应而引不稳定的氧化反应而引起燃烧的一瞬间,称为起燃烧的一瞬间,称为着火着火。根据起因不同。根据起因不同分为支链分为支链着火和热力着火着火和热力着火。 一、支链着火一、支链着火一、支链反应速度与压力、温度的关系一、支链反应速度与压力、温度的关系压力下限与可燃混合物的组成(惰性气体、杂质)及压力

    9、下限与可燃混合物的组成(惰性气体、杂质)及 容器形状有关,与温度关系不大;容器形状有关,与温度关系不大;压力上限对惰性气体、杂质敏感,与温度关系很大,压力上限对惰性气体、杂质敏感,与温度关系很大, 与容器形状无关。与容器形状无关。二、支链着火机理二、支链着火机理 假设:反应在等温下进行。假设:反应在等温下进行。活化中心的产生速度:活化中心的产生速度: 式中,式中,Ca,活化中心的浓度;活化中心的浓度;W0,分子活化产生活分子活化产生活化中心的速度;化中心的速度;f,由支链反应使活化中心增加的速度,由支链反应使活化中心增加的速度系数;系数;g,活化中心销毁的速度系数。,活化中心销毁的速度系数。

    10、a0aaa0addddCWCgCfCWCgf 令令)()(,110000efWfCWeWCCaaa链反应的速度,故链反应的速度,故反应物生成的速度反应物生成的速度,解得,解得时时当当不同情况讨论:不同情况讨论: .constfWWegf000这时有这时有,则,则若若,即,即 00a000aadd0fWWWCWCC 这时有这时有,则,则,efWWefWWgfi0010 )(这这时时有有,即即说明:说明:1、支链反应着火前存在支链反应着火前存在感应期,感应期的长短取感应期,感应期的长短取决于初始的活化中心浓度。决于初始的活化中心浓度。2、压力决定压力决定W0和和。,0WP。,。时,时,。,且且。时

    11、,时,上限上限上限上限下限下限下限下限000PPPPPPPP二、热力着火二、热力着火1、热力着火机理热力着火机理设容器体积设容器体积V,壁面面积壁面面积F,壁面温度壁面温度T0,反应物的,反应物的温度温度T,反应物的浓度,反应物的浓度CA、CB,那么,那么单位时间内容器中化学反应产生的热量为单位时间内容器中化学反应产生的热量为HVCCekWHVQbaTEBAR01aTEbaAeQHVCCkAR1BA0a,则则令令单位时间内混合物通过容器向外的散热为单位时间内混合物通过容器向外的散热为)()(002TTBTTFQ着火点温度下有:着火点温度下有:0R2a0R2121aaR)(ddddTTBeTAE

    12、TTBAeTQTQQQiTETE和和 Ti与与T0的关系:的关系:C3316R2R4421R42111R2R411a200a2a0a01R4aa0a0)(ERTTTTEETETTEETTiiETi略去三阶以上无穷小略去三阶以上无穷小,2、影响热力着火的因素影响热力着火的因素()改变炉膛壁温(加()改变炉膛壁温(加热),可使燃气达到着热),可使燃气达到着火点温度。火点温度。()改变炉膛壁面的保()改变炉膛壁面的保温效果,即散热线的斜温效果,即散热线的斜率降低,引起着火点温率降低,引起着火点温度改变。度改变。()不改变散热线,改变()不改变散热线,改变反应的压力,即改变反反应的压力,即改变反应速度

    13、,从而改变了发应速度,从而改变了发热线的位置,引起着火热线的位置,引起着火点温度改变。点温度改变。()改变燃气的物理化学()改变燃气的物理化学性质(改变组成),即性质(改变组成),即改变了改变了H、k0和和Ea,从而,从而改变着火点温度。改变着火点温度。()改变混合物中的可燃()改变混合物中的可燃气体浓度,着火点温度气体浓度,着火点温度改变。改变。第四节燃气的点火第四节燃气的点火强制点火:将小热源放入可燃混合物中,贴近热源周围强制点火:将小热源放入可燃混合物中,贴近热源周围的一层混合物被迅速加热并开始燃烧产生火焰,然后的一层混合物被迅速加热并开始燃烧产生火焰,然后向系统冷的部分传播,使可燃混合

    14、物逐步着火燃烧。向系统冷的部分传播,使可燃混合物逐步着火燃烧。强制点火与支链着火、热力着火的区别?强制点火与支链着火、热力着火的区别?点火源点火源灼热的固体颗粒灼热的固体颗粒电热线圈电热线圈电火花电火花小火焰小火焰一、强制点火机理一、强制点火机理3、点火成功时,灼点火成功时,灼热颗粒表面形成的火焰热颗粒表面形成的火焰层的厚度层的厚度 设火焰内侧的最高设火焰内侧的最高温度为温度为Tf,根据热平衡,根据热平衡可求火焰层厚度。可求火焰层厚度。、强制点火温度比自强制点火温度比自动着火点温度要高。动着火点温度要高。、点火成功时,灼热、点火成功时,灼热固体颗粒表面的温度梯固体颗粒表面的温度梯度度dT/dx

    15、=0。f0f2)(TTAQHWAQf121QQ 210ffWHTT)(二、热球或热棒点火二、热球或热棒点火 点燃条件:点燃条件: HWTTTTrHWr 0w0w2244即即 当当Tw=Tis时,上式取等号。时,上式取等号。saR020s0siTEniieCkHTTHWTT 灼热颗粒点火的影响因素:灼热颗粒点火的影响因素:思考思考:对于灼热颗粒点火来说,:对于灼热颗粒点火来说,P、g、Pr、Nu 如何如何影响点火温度?影响点火温度?提示:提示:00TTATTAww)(rdNu2Nur2ccaPr。,siT。,s iTrr。因因为为,相对气流速度或绕流相对气流速度或绕流Re。,s iTHC三、扁平

    16、火焰点火三、扁平火焰点火 实验表明,扁平点火火焰的实验表明,扁平点火火焰的临界厚度是火焰稳定传播时临界厚度是火焰稳定传播时焰面厚度的两倍。焰面厚度的两倍。210ffcWHTTr)(影响因素分析:影响因素分析:1.要点燃导热率大的可燃物,要用温度高厚度大的火焰。要点燃导热率大的可燃物,要用温度高厚度大的火焰。2.若可燃物的析热率高,点火火焰的临界厚度可以减小。若可燃物的析热率高,点火火焰的临界厚度可以减小。3. 若燃烧为二级化学反应,临界厚度与压力成反比。若燃烧为二级化学反应,临界厚度与压力成反比。2cnpr课后自行思考其它的影响因素,并进行分析。课后自行思考其它的影响因素,并进行分析。四、电火

    17、花点火四、电火花点火1、电火花点火机理、电火花点火机理 电火花点火:把两个电极放在可燃混合物中,通高压电火花点火:把两个电极放在可燃混合物中,通高压 电,打出火花,使混合物点火。电,打出火花,使混合物点火。电火花点火分两个阶段:电火花点火分两个阶段: 第一阶段第一阶段 电火花加热可燃混合物使之局部着火,电火花加热可燃混合物使之局部着火, 形成初始火焰中心。形成初始火焰中心。 第二阶段第二阶段 初始火焰中心向未着火的混合物传播,初始火焰中心向未着火的混合物传播, 使其燃烧。使其燃烧。第一阶段引出最小点火能第一阶段引出最小点火能Emin的概念;第二阶段引出熄火的概念;第二阶段引出熄火距离距离dq的

    18、概念。的概念。最小点火能最小点火能Emin 当电极间可燃混合物的浓度、温度和当电极间可燃混合物的浓度、温度和压力一定时,若要形成初始火焰中心,压力一定时,若要形成初始火焰中心,放电量必须有一最小值。放电量必须有一最小值。 初始火焰中心必须要达到一定的尺寸,初始火焰中心必须要达到一定的尺寸,使其析热率足以抵偿预热外层未燃气体使其析热率足以抵偿预热外层未燃气体的热损失率。的热损失率。 最小点火能就是为建立临界最小尺寸火焰最小点火能就是为建立临界最小尺寸火焰所需要的最小能量。所需要的最小能量。熄火距离熄火距离dq 点火能与电极间距的关系见上图。点火能与电极间距的关系见上图。 最小点火能最小点火能Em

    19、in和熄火距和熄火距离离dq随混合物中燃气含量的变随混合物中燃气含量的变化曲线均呈化曲线均呈U形。形。 最小点火能最小点火能Emin最小值最小值和和熄火距离熄火距离dq的最小值一般都在的最小值一般都在靠近化学计量混合比之处。靠近化学计量混合比之处。2、电火花点火所需形成的最小火球尺寸电火花点火所需形成的最小火球尺寸 电火花点火形成火球,其最高温电火花点火形成火球,其最高温度是混合气的理论燃烧温度度是混合气的理论燃烧温度Tm。 若点火成功,在火焰开始传播的若点火成功,在火焰开始传播的瞬间至少满足:化学反应放出的能瞬间至少满足:化学反应放出的能量等与火球表面导走的能量。量等与火球表面导走的能量。

    20、设可燃气在混合物中的体积百分设可燃气在混合物中的体积百分比浓度为比浓度为y,燃烧为二级化学反应,燃烧为二级化学反应,则有则有minmadd4)(342minR203minrrTErTreykHr f0mddTTrTrrminmincrf球球尺尺寸寸成成正正比比,即即假假设设火火焰焰锋锋面面厚厚度度与与火火.minconstrP 所所以以对对于于某某一一燃燃气气,有有课后自行思考其它影响课后自行思考其它影响rmin因素,并进行分析。因素,并进行分析。21R200mma3TEeycHkTTr)()(minP0mcHTT0RTP 21R22P0202maR3TEeyPcckTrmin精品课件精品课件!精品课件精品课件!3、静止混合气中的最小点火能静止混合气中的最小点火能)(340mP3min1minTTcrkE )2R3exp()()(R334ma320m20230mP23R220P2021minmaTEyPTTTATTceyPkccTkETE 22 minminrPE所以对于某一燃气,有所以对于某一燃气,有课后自行思考其它影响课后自行思考其它影响Emin因素,并进行分析。因素,并进行分析。22J/cm00680.minminkkrE,存存在在空空气气混混合合物物的的火火焰焰来来说说物物实实验验表表明明:对对碳碳氢氢化化合合

    展开阅读全文
    提示  163文库所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。
    关于本文
    本文标题:燃气燃烧反应动力学课件.ppt
    链接地址:https://www.163wenku.com/p-2248392.html

    Copyright@ 2017-2037 Www.163WenKu.Com  网站版权所有  |  资源地图   
    IPC备案号:蜀ICP备2021032737号  | 川公网安备 51099002000191号


    侵权投诉QQ:3464097650  资料上传QQ:3464097650
       


    【声明】本站为“文档C2C交易模式”,即用户上传的文档直接卖给(下载)用户,本站只是网络空间服务平台,本站所有原创文档下载所得归上传人所有,如您发现上传作品侵犯了您的版权,请立刻联系我们并提供证据,我们将在3个工作日内予以改正。

    163文库