当前课程知识点:燃烧理论 > 第二章 燃烧与热化学 > 2.5 绝热燃烧温度 > 定压绝热燃烧温度
我们已经把热力学第一定律的
一些概念
引进到我们这个课程里边来了
那么下面的话
我们要学会一个本事
就是怎么去算
它燃烧以后
最终的温度是多少
那如果我们来看一看
这个体系它达到最高的温度是多少
如果我们把燃料氧化剂
全部放在里边了
那实际上想一下
实际上第一个燃烧必须是
全部完全的
也就是它热量全部释放出来
第二个什么
对外就完全没有散热
完全燃烧不散热
这个前提底下了
燃烧室的温度达到最高
我们把它称之为理论燃烧温度
这就是我们燃烧的定义
那么有两种定义
一个的话
就看整个系统的状态
一般来说我们都是定质量的
它如果是定压的条件底下
那燃烧因为它温度要上升
对不对
定压条件下它一定会膨胀
对不对
这个时候它的焓会上升
这个时候达到一个温度
我们称之为定压燃烧的
绝热燃烧温度
那么还有一个我定容
这个时候怎么样
在一个限定的体积里边
我们把它烧
烧了以后
它的压力怎么样
温度上升压力就跟着上升
这是理想气体状态方程所决定的
对不对
这个时候的温度怎么样
大家想一想
定容条件下
它温度也会达到一个最高
这个我们称之为
定容的绝热火焰温度
怎么来求它的温度呢
我们如果知道了初始的状态
初始状态怎么样
我们就知道了初始的状态的
所有的反应物的焓
那么根据热学第一定律
应该等于什么
产物的
如果假设它到达一个温度的时候
它所有的什么生成焓
这两个一相等
因为它这两个焓怎么样
都是跟它的温度相关
对不对
那么反应物的焓的话呢
是跟初始的温度相关
而产物的焓根据什么
是根据它的最终的产物的
温度相关
那么这个对应关系一建立起来
我们就能够把这个温度算出来
好 那么在
我们刚才说了
在完全没有散热
而且完全燃料的情况底下
我们就可以怎么了
就是用这个公式
就是热力学第一定律
H_prod等于H_react
也就是说产物的绝对焓
等于反应物的绝对焓
那么它两个生成焓
都跟它产物的组成有关
那我们组成知道了以后
我们就把它生成焓算出来
而它的显焓跟什么
跟温度有关
所以很简单
我们把显焓的规律表达式
这里边有没有其它未知数
没有其它未知数
只有一个
就是绝热燃烧温度
我们就可以把绝热燃烧温度
算出来
当然我们要想一想
那实际上的反应会是什么样子
实际反应可能一般来说
一定会低于理论的什么
绝热燃烧温度
或者绝热火焰温度
为什么
实际系统肯定会散热
总之要散掉一点
不管是以导热 对流和辐射
总是会散掉一点热
同时燃烧
我们热力学第二定律
就决定了
它燃烧不可能百分之百的完成
这个后面我们专门讲到
这样的话呢
产物的温度通常
比理论燃烧温度要低
一般可能低个两三百度什么
这是很正常的
这是一般的
我给大家一个概念
我们说了T_ad
我们表达的就是所谓的
绝热火焰温度
那么它可以呢用
H_prod等于H_react
来进行计算
是不是
而这个计算
最重要就是知道产物
好 有了产物以后
有了反应物以后
我们很容易就进行计算了
我们就以甲烷的燃烧为例
甲烷的生成焓
一氧化碳的生成焓
水的生成焓都知道
水和一氧化碳它的产物里面都有
它温度会升上去
我利用它的比热
利用它我们就可以进行计算了
给大家一个概念
实际上理论燃烧温度
通常一般的碳氢化物的燃烧
如果在空气当中燃烧的话
它一定大概就是在两三千K
也就是这么一个范围
所以大家算出来
不要算了上万度
几百万度
就没感觉
觉得还对的
它一般在这个范围之内
所以下面
我们就来看一个例子
我们来算一算甲烷燃烧
这个时候
这压力当然是常压底下
是定压的条件去燃烧
初始温度如果298K
那么我们来进行
算一下它最终的温度是多少
好 这个我们想一想
产物当中
如果我们假设完全没有离解
也就是说百分之百
完全燃烧
那这个时候怎么样
是化学当量比的话
那也没有氧气
只有二氧化碳 水加上氮气
那我们假设
如果所有的这个比热是常数的话
我们就可以利用刚才说的
那个比热的关系
真正的计算
过程就不说了
非常简单
H_react等于H_prod
H react实际上怎么样呀
就是负74831千焦
这个就是什么
甲烷的生成焓
那prod的话呢
那prod实际上就是
因为空气当中的氮不参与反应
所以它的生成焓
或者说它最稳定
所以等于零
那这个生成焓就是要算两个
一个是水
一个是二氧化碳
把这两个算进去
在它所有的三个的比热
乘上什么
T_ad减298
那这样这个方程
非常简单的一个线性的(方程)
一个未知数
对吧
就马上算出来
温度多少
2318K
我们就能够把它算出来了
-1.1 我们为什么要学习燃烧理论
-1.2 什么是燃烧:定义与现象
-1.3 燃烧科学发展简史
-1.4 燃烧科学的研究方法
-1.5 课程的结构
-2.1 概述
--概述
-2.2 状态参数复习
--状态参数复习
-2.3 热力学第一定律
--热力学第一定律
-2.4 反应物和生成物的混合物
--燃烧焓与热值
--例题
-2.5 绝热燃烧温度
--定压绝热燃烧温度
--定容绝热燃烧温度
-2.6 化学平衡
--第二定律的讨论
--吉布斯函数
--复杂系统(选修)
-2.7 燃烧的平衡产物
--全平衡(选修)
--水煤气反应的平衡
--压力影响
-2.8 应用
--例题
--烟气再循环
-2.9 小结
--小结
-第二章 燃烧与热化学--第二章作业
-3.1 传质概述
-3.2 传质理论基础
-3.3 传质应用实例
-3.4 小结
-第三章 传质引论--第三章作业
-4.1 概述
--概述
-4.2 总包反应与基元反应
-4.3 基元反应速率
--其他基元反应
-4.4 多步反应机理的反应速率
--净生成率
--稳态近似
--单分子反应机理
--部分平衡
-4.5 简化机理(选修)
--简化机理(选修)
-4.6 催化和非均相反应(选修)
-4.7 小结
--小结
-第四章 化学动力学--第四章作业
-5.1 概述
--概述
-5.2 H2-O2系统
--H2-O2系统
-5.3 一氧化碳的氧化
--一氧化碳的氧化
-5.4 高链烷烃的氧化
--三步机理
--八步机理
-5.5 甲烷燃烧
--复杂机理和起源
--甲烷燃烧动力学
--高温反应途径分析
--低温反应途径分析
-5.6 氮氧化物
--氮氧化物的危害
-5.7 小结
--小结
-第五章 一些重要的化学机理--第五章作业
-6.1 概述
--6.1 概述
-6.2 定压-定质量反应器
-6.3 定容-定质量反应器
-6.4 全混流反应器
-6.5 柱塞流反应器
-6.6 燃烧系统建模中的应用及小结
-第六章 反应系统化学与热分析的耦合--第六章作业
-7.1 概述和总质量守恒
-7.2 组分质量守恒
-7.3 多组分扩散(选修)
-7.4 动量守恒方程(选修)
-7.5 能量守恒方程-质量通量表达形式
-7.6 守恒标量的概念-混合物分数定义
-第七章 反应流的简化守恒方程--第七章作业
-8.1 概述及物理描述
-8.2 层流火焰分析
-8.3 影响火焰速度和火焰厚度的因素
-8.4 熄火、可燃性和点火
-8.5 火焰稳定及小结
-第八章 层流预混火焰--第八章作业
-9.1 概述
--概述
-9.2 无反应的恒定密度层流射流
--物理描述
--求解
--两个例子
-9.3 射流火焰的物理描述
-9.4 简化理论描述
--概述
--守恒标量
--状态关系式
-9.5 不同几何形状燃烧器的火焰长度
--两个例子
-9.6 碳烟的形成和分解
--碳烟的形成和分解
-9.7 对冲火焰(选修)
--对冲火焰(选修)
-9.8 小结
--小结
-第九章 层流非预混火焰--第九章作业
-10.1 概述
--概述
-10.2 液滴蒸发的简单模型
--基本假设
--气相分析
--气液界面能量平衡
--液滴寿命
-10.3 液滴燃烧的简化模型
--假设
--温度分布
--液滴表面能量守恒
--火焰面处能量守恒
--例题
--扩展到对流条件
-10.4 一维蒸发控制燃烧
--物理模型和假设
--总守恒方程
--例题
-10.5 小结
--小结
-第十章 液滴的蒸发与燃烧--第十章作业
-11.1 概述及燃煤锅炉
-11.2 非均相反应
-11.3 单颗粒碳的燃烧-单膜模型
-11.4 单颗粒碳的燃烧-双膜模型
-11.5 颗粒燃烧速度
-11.6 煤的热解及燃烧
-第十一章 固体燃烧--第十一章作业
-12.1 概述
--概述
-12.2 湍流现象与描述
--湍流的现象与描述
-12.3 湍流尺度
--湍流尺度
-12.4 湍流模型
-12.5 湍流预混火焰
--湍流火焰速度
--层流火焰折皱模式
--火焰稳定
-12.6 湍流非预混火焰
--射流火焰
--火焰长度
-12.7 湍流燃烧小结
--湍流燃烧小结
-课程总结
--课程总结