4 工程燃烧学 是由火焰本身的流动所引起，也可由于浮力作用而产生。火焙中的炽热气体由于浮力效应而 不断上升，从而卷吸较冷的气体来加以补充，结果形成气体的对流。然烧中的扩散现象是由 于火焰中气体组分浓度的显著差异而引起的。其中，因分子无规则热运动使火焰中气体组分 由浓度较高处传递至浓度较低处的现象称为分子扩散：而在湍流火焰中，凭借气体质点的湍 动来进行质量传递的现象称为淌流扩散。燃烧过程中的传质现象与流体的流动及其物理性质 有关。 枫热上升气体0、H0,空气) 下面我们以蜡烛所产生的火焰（图1-1） 为例，来说明化学反应、传热和传质三种基本 现象如何相互作用并对燃烧过程产生影响、 蜡烛通常由石蜡制成。石蜡是从石油或页 岩油的含蜡馏分经冷榨或溶剂脱蜡而制得。它 黄色州良 是几种高级烷烃的混合物，主要有正二十二烷 (C2H6)和正二十八烷(CHs),含碳量约 85%,含氢量约14%。蜡烛里还常如人硬脂酸 (C,H5COOH)以提高软化点。在常温下， 廉入沙空气 石蜡和硬脂酸均呈固态缓慢加热后，在约 液态石蜡一 150℃下将液化并最终成为蒸气。在加热过程 中，蜡烛的主要成分实际上发生了分解，形成 图11装烛火焰中不同位置 些较轻的可燃组分。蜡烛燃烧的主要反应物 产生的物理 是空气中的氧气和由蜡烛芯蒸发出来的气态可 燃组分。石蜡和硬脂酸燃烧后的生成物均为二氧化碳和水蒸气，反应的化学方程式为 2C2H4s+6702=44C02+46H20 Ci Hi Co00H+2602→18C0,+18H0 蜡烛燃烧过程不仅涉及氧气、石蜡、硬脂酸及其加热分解过程中产生的其他组分，而且 还与燃烧过程中产生的一些原子和原子团有关，如O、OH、CH、HCHO等。通过在火焰 内部进行精确测景或者简单地观察火焰中出现的少量蓝色（由CH原子团引发的可见光辆 射)，可以证实这些原子团的存在。燃烧过程中的各种化学反应生成C0和水蒸气，并提高 了介质的温度。在某些情况下也会产生烟炱，而且火焰中的烟炱量多于火焰上方。由于炽热 的烟炱颗粒发出黄光，所以才可用肉眼识别， 蜡烛燃烧时所发生的传热过程是很容易理解的。燃烧时产生的黄色火焰一方面以光辐射 形式满足照明需求，另一方面该火焰产生的高逼以辐射传热的方式使蜡烛顶部被加热和液 化，并进一步使液态石蜡蒸发而产生在火焰中进行反应的气态燃料组分。 蜡烛燃烧过程中的传质作用，是与化学反应和传热作用一起将燃烧反应物带入火焰中 火焰中的炽热气体和燃烧产物（主要包括空气中的N、C0,和水蒸气）由于浮力效应而不 断上升，并由卷吸而来的冷空气以及来自蜡烛芯的气态燃料组分所替代。此外，气体燃料组 分与空气通过分子扩散在火焰中均匀混合。反应物分子之间以及反应物分子与燃烧过程中产 生的原子和原子团之间充分接触，使化学反应得以发生。 除了上述化学反应、传热和传质三种基本现象之外，蜡烛的燃烧过程还涉及某些其他的 物理化学现象，例如上面已经提到的液化、蒸发等相变现象。此外，与烟炱颗粒的成核以及