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定容绝热燃烧温度

下一节:第二定律的讨论

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定容绝热燃烧温度课程教案、知识点、字幕

通过刚才的讲解

我们用非常简单的

热力学第一定律

加上我们前面学习的绝对焓

生成焓 燃烧热值

这些基本概念

我们已经学会了算

定压的绝热火焰温度

下面我们来看看定容条件底下

它的绝热火焰温度

怎么来进行计算

当然还是一样这个H是相等的

对不对

但是在定容条件底下呢

它的压力会发生变化

那就是把压力这部分也考虑进去

那同样可以把

理想气体状态的方程等等

就带到这个式子里边去

我们就能够去求出它的

T_ad

那同样我们也可以用每千克

质量的产物

或者怎么来表达

我们就可以同样得到一个

最基本的方程组

也是还是一个能量守恒

我们下面呢

还是来用甲烷和空气的

混合物的燃烧

来计算这个定容的火焰温度

也一样

我们刚才例题都跟前面完全一样

唯一的差别是什么

它是定容的

就是压力会上升

那么它101325个帕斯卡的

初始的压力

那么温度298K

一烧的话怎么样

就容积不变

定容嘛

所以温度会上去

压力也会上去

那我们先想一想

它的温度会怎么样啊

温度通常可能会更高

但是我们要算一算看

我们把第一定律放进去

放进去同样就跟刚才一样

把所有的焓放进去以后

就可以算了

我想算的过程呢

也不特别去

因为特别简单

大家都很明白

所以只是给大家

最后看一看它的结果

Tad等于多少

2889K

那这是什么意思啊

也就是说它的温度要比定压底下

怎么样

要高

如果大家学过热力学的话

那实际上你可以把

定容燃烧的

如果把它压力怎么样啊

让它膨胀

膨胀到跟初始的压力一样

你猜它的温度会到哪里去啊

实际上就是会回到那个

定压的燃烧温度

这实际上两个是一样的

所以你想可以想象一下

我是如果是先定压的燃烧

膨胀了

我再把它压缩怎么样啊

压到大气压底下

那它怎么样

它这个温度就会上升对吧

所以这个定容的燃烧的温度

一定是大于定压的燃烧温度

当然是同样的条件底下

这个很有趣是吧

好 我们就拿这样的

这个热的能力

我们来算一算看

我下面呢就有一个例子

算一算它大概怎么样

我们知道十几年前

9·11爆炸

纽约这么大的两个楼

一个飞机扎进去以后

它最后塌了

到底怎么塌的

科学家就开始算了

它那个插进去的飞机

是(波音)767的飞机

携带多少燃料呢

它能够携带的总的燃料量

大概是72.6吨

这是很庞大的数

那么碳氢燃料的热值

大概45兆焦每公斤

大家知道

大家可以比较一下

硝酸甘油(一种炸药)

它是很高的一种能量

它的热值

只有6.2兆焦发公斤

好 我们假设这个767的飞机

撞这个楼之前啊

它是一半的满

也就是说一半的燃料

也就是36吨吧

那么在整个建筑里面

如果我们假设它全部扎进去

在里边烧着

那放出的能量是多少呢

大概1.6乘10的12次方的焦耳

这相当大了对吧

我们来看看它怎么可能

发生这么大的破坏

我们知道钢铁的

总的比热

是每公斤每K什么450焦

那一般来说呢

是1809K完全熔化

那我们想一想

上面这个1.6乘10的12次方

焦耳的这么多的能量

放进去的话

能够使多少钢材熔化呢

对 是2650吨

那么这个

这样多的能量

我们刚才说了

使2650吨的钢材完全熔化

那如果要让它软化呢

大概900K左右就会软化

也就是说一半的

就是更多的就是

相当于是5000多吨的这个钢材呢

能够软掉

我们知道这个双塔呢

每一个单塔多少吨呢

50万吨的钢材

那一层多少呢

一层大概就是5000多吨

那也就是说2650吨只有半层

可以让半层熔化

或者一层怎么样

全部破坏掉 摧毁掉

那这个条件是什么

我们刚才把所有的能量

都集中在一层里边

那足以把它整个破坏掉

啪 就倒了

但实际上大家在看的时候都知道

真正的燃烧怎么样

它蔓延了十到二十层

所以初步的判断

光是飞机的燃料燃烧

还不至于引起整个塔的倒塌

那实际上我们知道

整个塔里边

还有很多其他的东西

比如像办公的很多用品

纸张 木材 塑料等等

可能这一起烧的话呢

就可能才对这个大楼倒塌

最终能够承担这个最后的

一个撞击吧

所以基本的一个初步判断

像这样的高楼

如果发生火灾的话

灭火及时的话

一般就不会倒塌

所以灭火非常非常重要

燃烧理论课程列表:

第一章 导论

-1.1 我们为什么要学习燃烧理论

--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

--1.2 什么是燃烧:定义与现象

-1.3 燃烧科学发展简史

--1.3 燃烧科学发展简史

-1.4 燃烧科学的研究方法

--1.4 燃烧科学的研究方法

-1.5 课程的结构

--1.5 课程的结构

第二章 燃烧与热化学

-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

--反应物与生成物的组成

--绝对(或标准)焓和生成焓

--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

--回热式和蓄热式交换器

--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

第三章 传质引论

-3.1 传质概述

--3.1.1传质概述

-3.2 传质理论基础

--3.2.1菲克扩散定律

--3.2.2扩散的分子基础-分子动力学

--3.2.3扩散系数的微观推导(选修)

--3.2.4组分守恒方程推导

-3.3 传质应用实例

--3.3.1应用实例一:液面蒸发

--3.3.2蒸汽界面边界条件

--3.3.3液滴蒸发

-3.4 小结

--3.4.1液滴质量守恒+小结

-第三章 传质引论--第三章作业

第四章 化学动力学

-4.1 概述

--概述

-4.2 总包反应与基元反应

--总包反应与基元反应

-4.3 基元反应速率

--双分子反应和碰撞理论

--其他基元反应

-4.4 多步反应机理的反应速率

--净生成率

--反应速率常数与平衡常数关系

--稳态近似

--单分子反应机理

--链式反应和链式分支反应(一)

--链式反应和链式分支反应(二)

--化学时间尺度(一)

--化学时间尺度(二)

--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)

--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

第五章 一些重要的化学机理

-5.1 概述

--概述

-5.2 H2-O2系统

--H2-O2系统

--H2-O2系统爆炸特性

-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

--总包反应和准总包机理

-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

--氮氧化物的形成(一)

--氮氧化物的形成(二)

--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

第六章 反应系统化学与热分析的耦合

-6.1 概述

--6.1 概述

-6.2 定压-定质量反应器

--6.2 定压-定质量反应器

-6.3 定容-定质量反应器

--6.3 定容-定质量反应器

-6.4 全混流反应器

--6.4 全混流反应器

-6.5 柱塞流反应器

--6.5 柱塞流反应器

-6.6 燃烧系统建模中的应用及小结

--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

第七章 反应流的简化守恒方程

-7.1 概述和总质量守恒

--7.1 概述和总质量守恒

-7.2 组分质量守恒

--7.2 组分质量守恒

-7.3 多组分扩散(选修)

--7.3 多组分扩散(选修)

-7.4 动量守恒方程(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

--7.5 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

--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

第八章 层流预混火焰

-8.1 概述及物理描述

--8.1 定义及重要特征与实验室典型火焰

-8.2 层流火焰分析

--8.2.1 简化分析

--8.2.1 简化分析(续)

--8.2.2 详细分析

-8.3 影响火焰速度和火焰厚度的因素

--8.3.1 温度、压力和当量比,燃料选型及火焰速度选型

--8.3.2 火焰速度测量

-8.4 熄火、可燃性和点火

--8.4.1 冷壁熄火

--8.4.2 可燃极限和点火

-8.5 火焰稳定及小结

--8.5 火焰稳定及小结

-第八章 层流预混火焰--第八章作业

第九章 层流非预混火焰

-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

--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

--各种不同的解法(一)(选修)

--9.4.5 各种不同的解法(二)(选修)

-9.5 不同几何形状燃烧器的火焰长度

--圆口和槽型口燃烧器火焰长度

--火焰长度的影响因素

--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

第十章 液滴的蒸发与燃烧

-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

--质量守恒和组分守恒

--温度分布

--液滴表面能量守恒

--火焰面处能量守恒

--液气平衡 总结和求解

--燃烧速率常数和液滴寿命

--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

--液滴数目和液滴相守恒

--总守恒方程

--气相成分和气相能量守恒

--液滴动量守恒 模型总结

--例题

-10.5 小结

--小结

-第十章 液滴的蒸发与燃烧--第十章作业

第十一章 固体燃烧

-11.1 概述及燃煤锅炉

--11.1.1 概述

--11.1.2 燃煤锅炉

-11.2 非均相反应

--11.2.1 非均相反应及表面化学反应

--11.2.2 碳反应的半总包机理反应

-11.3 单颗粒碳的燃烧-单膜模型

--11.3.1 模型建立

--11.3.2 质量与组分守恒与表面化学动力学

--11.3.3 电路比拟与碳燃烧控制

--11.3.4 能量守恒

-11.4 单颗粒碳的燃烧-双膜模型

--11.4.1 模型建立

--11.4.2 组分守恒、封闭性和表面化学反应

-11.5 颗粒燃烧速度

--11.5 颗粒燃烧速度

-11.6 煤的热解及燃烧

--11.6 煤的热解及燃烧

-第十一章 固体燃烧--第十一章作业

第十二章 湍流燃烧入门(选修)

-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

--湍流模型方法(1)

--湍流模型方法(2)

-12.5 湍流预混火焰

--湍流火焰速度

--湍流火焰结构与模式

--12.5.3 例题

--层流火焰折皱模式

--分布式反应区模式和漩涡小火焰模式

--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

--课程总结

定容绝热燃烧温度笔记与讨论

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