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下一节:3.1.1传质概述

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小结课程教案、知识点、字幕

好 同学们

我们通过前面的两个大的例子

那我们结束了整个

这一章的所有的内容

而这章的内容应该是相当的多

但这些内容

对于我们学习后续的

燃烧的一些现象的分析

这里边引入的基本概念

是非常非常重要的

希望大家能够去很好的消化

有很多都是需要很好的去复习

原来的知识

现在就跟大家一起回忆一下

包括它的力学的参数 性质

比如不管是单种组分的

还是混合物的

它的温度 压力

它的内能

它的焓 它的比容 密度

熵等等所有这些性质

你要知道单质怎么去算

混合物怎么去算

这个是一个最最重要的

第二个的话呢

我们引入了热力学第一定律

对不对

热力学第一定律我们就知道了

在整个系统当中

任何时候能量它是守恒的

那第三个呢

我们引入了几个重要的概念

实际上通过燃烧

前后的物质的

守恒的概念

我们引入了所谓的当量比

也就是首先是空燃比

空燃比再当量比

有这两个概念

我们就能够去分析

我们产物前后的关系

当然后面我们还提出了很多的

引入了很多比如像热值

又或者从绝对焓 生成焓

到燃烧或者反应焓

最后到热值的概念

热值的话呢

又引入了所谓高位热值

和低位热值的概念

那在后面怎么样

我们就能够去计算

绝热火焰温度

包括定压的和定容的

大家应该还记得

定压的绝热火焰温度

和定容绝热火焰温度

同样条件的哪个大

对 定容要高于定压

那么通常一般碳氢燃料的话

通常就这两三千个K

这个就有这样的概念了

接下来的话

实际上我们引入了热学第二定律

在化学当中

实际上是用化学平衡

来进行计算的

那么为了更好的进行计算

因为实际的化学系统

它是一个开放系统

那么我们引入一个新的

热力学的参数

就吉布斯函数

或者吉布斯自由焓

那么通过这样一个参数的引入

我们知道整个系统里边

它会取最小值

那么利用这样一个值

我们就能够怎么样

计算所有的

复杂的化学反应体系

不管是你多少个组分

和多少个反应

那我统统能够

利用热力学第一定律

第二定律和元素守恒

这三大工具

能够把整个系统的

最终的状态怎

包括它的温度和它所有的组分

全部能够计算出来

这就是我们这一堂课

最主要的内容

当然这里边还引入了

两个非常非常重要的概念

就一个是水煤气的

这样一个特殊的平衡

我们就可以去算了

后来当然我们还有两个应用

两个应用的话

实际上是非常直接的

我们学了这些知识

怎么去用到

我们实际的系统当中去

好 我们说了

怎么实际用到系统当中去

我们再来看一个例子

这是实际上

经常会碰到的一个例子

我们知道锅炉的话呢

一般我们燃煤的锅炉

大概比如一个35吨的锅炉

很小的工业锅炉

它的燃煤量的话

每小时要五吨

大概燃烧的空气量是多少呢

大概是三万三千个立方米每小时

标立方米

好 那么锅炉燃烧呢

通常为了保证火不要往外冒

对吧

通常是有一定负压

也就是它通过引风机

使得锅炉里边的

压力要小于大气的压力

火就不往用冒

所以燃烧室压力低

那么这个压力

通常会小于几十个帕斯卡

比如我们假如有70个帕斯卡

有个工人

是这么运行的

他为了看火方便

看看火有没有着

他就怎么样呢

一般来说

我们的锅炉有一个检修的孔

人可以爬进去的

他直径就450个毫米

那么这个直径门孔呢

他说为了方便

他就把门打开着看

你想象一下

这个门打开

大概对整个锅炉

会有什么样的影响

好 我们一起来看看

我们怎么来求解这样一个问题

刚才说了有70个帕斯卡的

这样一个温(压)差

如果这个人孔门什么意思呢

那外边的压力大

炉膛压力小

外边的空气就会往里灌

这灌的速度多少呢

你可以算一下

实际上这是非常容易的

这个漏风实际上是相当的大

那么你去初步算一下

用伯努利方程

大家会算对吧

70帕斯卡

大概会产生几米的速度

大概可以算一下

大概应该是接近十米的速度

六七米的速度

相当的快

而这样的快的一个速度

吹进去 450毫米的一个孔

你知道空气量多少吗

大概差不多30%

当然这个时候

你想多灌进了30%的空气

你想一想

它的理论燃烧温度会怎么样

肯定会下降

热损失也会提高

而且就没有办法实现理想的燃烧

所以不要看一个小小的门

而你给它开了

好像无所谓

实际上这个会差别非常之大

这就是一个非常实际的一个例子

我们要懂得这些

燃烧的这些基本的规律的话

我们就知道不能随便开这个门

第二个例子的话呢

我们大家也是一起来分析一下

这就更复杂

它是有两种不同的燃料

而这两种燃料的话呢

它的组分也不一样

它的温度也不一样

它的流量也不一样

把它要混在一起去烧

这个实际上在我们很多的工厂

因为有很多很多这样的气

比如像我们的化工厂

还有我们钢铁厂

钢铁厂有高炉煤气

有焦炉煤气对不对

化工厂

可能有很多很多的驰放气

它这里觉得一般来说

都是含有一氧化碳 氢 甲烷

还有氮气 甚至二氧化碳

而有的时候还甚至存在一点氧气等等

就这一类的混合物

那么它工艺产生的温度也不一样

对吧

它的流量也不一样

怎么去混合在一起

这个题目实际上是非常复杂

又要考虑它的温度不一样

流量不一样

不是简单的一个混合

这个题目很综合

如果大家能够把这个题目做出来

基本上这一章的所有的内容

基本上都可以学会了

都检验一下

你至少会了

包括一个就是单个组分的

这种摩尔的组分

大家会算对吧

而且要学会

学会它的就是这种

叫做质量组分

那么每一个的也学会去算

那同时呢

还要去算它的

算它的理论燃烧温度

这个的话

实际上是非常非常重要的

大家可以回去好好的做一做

看看会不会出错

如果把这个题目做出来了

基本上这一章的内容的话呢

就消化的差不多了

好 到现在的话呢

我们把这一章的内容

全部讲完了

下一讲的话呢

就由李水清老师

给大家介绍

这个传质的一些基础的问题

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

小结笔记与讨论

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