3着火的理论基础 任务〗研究不同着火方式的着火机理。 〖内容】着火过程及方式{着火方式与机理 着火温度 热自燃过程分析 着火温度求解 着火的热自燃理论{谢苗诺夫公式 热自燃界限 热自燃的延迟期 链反应速度 着火的链式反应理论链反应的发展过程 链反应的延迟期 烃类一空气混合物着火(自燃)特性 强迫着火过程 强迫着火常用点火方法 电火花点火 点火的可燃界限
3 着火的理论基础 研究不同着火方式的着火机理。 着火过程及方式 链反应速度 链反应的发展过程 着火的热自燃理论 着火的链式反应理论 强迫着火 强迫着火过程 常用点火方法 电火花点火 链反应的延迟期 烃类-空气混合物着火(自燃)特性 着火方式与机理 着火温度 热自燃过程分析 着火温度求解 谢苗诺夫公式 热自燃界限 热自燃的延迟期 点火的可燃界限
〈知识要点〗 着火概念、方式和机理,谢苗诺夫热自燃理论 链式反应理论,烃类一空气混合着火特性,强迫着火 的两种理论,着火界限 〈重点】谢苗诺夫热自燃理论 难点】链式反应理论
着火概念、方式和机理,谢苗诺夫热自燃理论, 链式反应理论,烃类—空气混合着火特性,强迫着火 的两种理论,着火界限 谢苗诺夫热自燃理论 链式反应理论
燃烧过程两个阶段:着火阶段、燃烧阶段 着火的定义 着火:燃料与氧化剂分子混合后,从开始发生化学反 应,反应加速,温度升高达到激烈的燃烧反应之前的 段过程。 着火过程是一种典型的受化学动力学控制的燃 烧现象
◼ 燃烧过程两个阶段:着火阶段、燃烧阶段 ◼ 着火的定义 ◼ 着火过程是一种典型的受化学动力学控制的燃 烧现象。 着火:燃料与氧化剂分子混合后,从开始发生化学反 应,反应加速,温度升高达到激烈的燃烧反应之前的 一段过程
31着火过程及方式 、着火的方式与机理 自然界中燃料的着火方式 自燃着火温度下,混合气的反应速率即自动加速, (自燃)急剧增大直到着火。 整体加热。 强迫着火可燃混合气内的某二处用点火热源点着相 点燃或点火)混合气的其余部分。 局部加热。 自燃和点燃过程统称之为着火过程
3.1 着火过程及方式 一、着火的方式与机理 ◼ 自然界中燃料的着火方式 自燃着火 (自燃) 强迫着火 (点燃或点火) 把一定体积的混合气预热到某一温度在该 温度下,混合气的反应速率即自动加速, 急剧增大直到着火。——整体加热。 可燃混合气内的某一处用点火热源点着相 邻一层混合气,尔后燃烧波自动的传播到 混合气的其余部分。——局部加热。 自燃和点燃过程统称之为着火过程
影响着火的因素 燃料性质 燃料与氧化剂的比例 环境压力及温度 ■气流速度 ■燃烧室尺寸等等。 化学动力学因素(本章分析的重点) 流体力学因素(燃烧阶段)
◼ 影响着火的因素 ◼ 燃料性质 ◼ 燃料与氧化剂的比例 ◼ 环境压力及温度 ◼ 气流速度 ◼ 燃烧室尺寸等等。 化学动力学因素(本章分析的重点) 流体力学因素(燃烧阶段)
自燃着火机理主要包括两种 ■热自燃机理—反应物温度不断升高,反应加 快,直到着火,可用阿累尼乌斯定律和质量作 用定律解释 链锁自燃机理—链的分支使得活性中心迅速 增值,反应不断加快,直到着火。 注意〗 实际燃烧过程中,不可能是纯粹的热自燃或链锁自燃存在, 事实上,它们是同时存在而且是相互促进的。 一般来说,在高温下,热自燃是着火的主要原因,而在低 温时则支链反应是着火的主要原因
◼ 自燃着火机理主要包括两种 ◼ 热自燃机理——反应物温度不断升高,反应加 快,直到着火,可用阿累尼乌斯定律和质量作 用定律解释。 ◼ 链锁自燃机理——链的分支使得活性中心迅速 增值,反应不断加快,直到着火。 实际燃烧过程中,不可能是纯粹的热自燃或链锁自燃存在, 事实上,它们是同时存在而且是相互促进的。 一般来说,在高温下,热自燃是着火的主要原因,而在低 温时则支链反应是着火的主要原因
二.着火的两大特征 着火温度:在该温度下,取决于导热性能 的初始散失热量等于同样时间内因化学反 应转化而形成的热量( Vant'hoff。热着火理 论指出着火温度不是物质的一个专门性质, 事实上它表示在正常化学过程中(可燃物和 氧化剂之间的反应过程)放热的反作用的结 果 着火延迟期:着火前的物理准备过程。 (着火前的自动加热时间)
二.着火的两大特征 ◼ 着火温度:在该温度下,取决于导热性能 的初始散失热量等于同样时间内因化学反 应转化而形成的热量(Vant‘hoff)。热着火理 论指出着火温度不是物质的一个专门性质, 事实上它表示在正常化学过程中(可燃物和 氧化剂之间的反应过程)放热的反作用的结 果。 ◼ 着火延迟期:着火前的物理准备过程。 (着火前的自动加热时间)
3.2着火的热自燃理论 热自燃过程分析 放热和散热过程 着火是反应放热因素和散热因素相互 作用的结果。 放热>散热:着火成功 放热<散热:着火失败
3.2 着火的热自燃理论 一.热自燃过程分析 ◼ 放热和散热过程 着火是反应放热因素和散热因素相互 作用的结果。 放热>散热:着火成功; 放热<散热:着火失败
■着火热理论的发展 范特一荷夫( ant' hof提出基本思想,认为, 当反应系统与周围介质间热平衡破坏时就发 生着火。 利—恰及利耶( Le-chatelier)明确提出了着火 的临界条件:反应放热曲线与系统向环境散 热的散热曲线相切。 谢苗诺夫( Semenov)完成了数学上的描述
◼ 着火热理论的发展 范特—荷夫(Vant‘Hoff)提出基本思想,认为, 当反应系统与周围介质间热平衡破坏时就发 生着火。 利—恰及利耶(Le—chatelier)明确提出了着火 的临界条件:反应放热曲线与系统向环境散 热的散热曲线相切。 谢苗诺夫(Semonov)完成了数学上的描述
谢苗诺夫的可燃混合气热自燃理论 有一体积为V(m3)的容器,其中充满有化学均匀 可燃气体混合物,其分子浓度为n(1/m3),容器的壁温 为T(K),容器内的可燃气体混合物正以速度wa(1/m3s) 在进行反应,化学反应后所放出的热量,一部分加热 了气体混合物,使反应系统的温度提高,另一部分则 通过容器壁而传给周围环境。 目标:求出放热速率q1、散热速率q2的数学表达式, 做出q1、q2随温度T的变化曲线,然后分析容器内 的放热和散热与温度T的关系,分析热自燃过程
◼ 谢苗诺夫的可燃混合气热自燃理论 有一体积为V(m3 )的容器,其中充满有化学均匀 可燃气体混合物,其分子浓度为n(1/m3 ),容器的壁温 为T0 (K),容器内的可燃气体混合物正以速度wn (1/m3 s) 在进行反应,化学反应后所放出的热量,一部分加热 了气体混合物,使反应系统的温度提高,另一部分则 通过容器壁而传给周围环境。 目标:求出放热速率q1、散热速率q2的数学表达式, 做出q1 、 q2随温度T的变化曲线,然后分析容器内 的放热和散热与温度T的关系,分析热自燃过程