当前课程知识点:燃烧理论 >  第五章 一些重要的化学机理 >  5.4 高链烷烃的氧化 >  三步机理

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三步机理

下一节:八步机理

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三步机理课程教案、知识点、字幕

好 我们学习了

最简单的两种燃料的燃烧

氢和一氧化碳

我们下面就来看看

复杂的碳氢化合物

怎么在燃烧的

首先我们来看一下

高碳氢化合物

也就是说是以烷烃类的

烷烃我们都知道

就是CnH2n+2 对吧

就是这是一个直链烷烃

或支链烷烃都可以

那么我们专门

现在

首先来研究的是n大于2的情况

也就是对于甲烷和乙烷

这两种因为非常特别

特别是甲烷

因为它是非常好的结构

所以它的燃烧

我们后面专门讲

对于大的(分子)我们专门来看一看

它的结果

大家一听

比如是丙烷 庚烷 甚至辛烷

16烷这种都是我们

汽柴油里面常常用的一些东西

汽油柴油煤油

这里面常常用的

真要想把所有的基元反应搞清楚

怎么样

这是现在专门的领域

比如现在我们有的汽油

现在恐怕它们已经做到

六千多个反应

上千种组分

这恐怕我们一本书里边

就全写也写不完

所以我想

是这样

我们把一个

它的基本的脉络

我们把它搞清楚

它到底大概的一个步骤什么样子的

我们大概(介绍)一个宏观的步骤

这样后面讲一个

宏观的步骤我们用一个

多步的总包反应

我们前面讲的总包反应以为

就是一个一步的

我们可以用一个不要太复杂的

全部的基元反应

但也不能够用一个

简单的一步反应来表达

我们用一个多步的总包反应

来近似 来介绍

首先我们来看一下

一个实验的情况

我们就拿丙烷作为一个

最基本的例子

就三个碳

三个碳就比较容易

大概的一个情况

通过实验初步可以看出来

大概的一个情况

你看它产生了一些什么东西

从这张图里边可以看到

有C3H6 C2H4这些都是什么

都是丙烯 乙烯

就是烯烃类的

这是高烷烃反应的一个

非常重要的特征

你去看它烯烃类的非常多

也就是说随着丙烷的消耗

它不是说一下子变成二氧化碳和水

它首先变成了什么

变成烯烃类

也就这可以看出来基本特征

你看它就是

随着它(丙烷)下降

烯烃(开始)上升

那么烯烃开始下降的时候

你发现什么

一氧化碳非常高

而且你看一氧化碳值是非常高的

中间最高的

但是它的在后期你看看

一氧化碳下降的是什么

就变成二氧化碳上升

所以从这几个大的步骤

就大概可以判断出来

也就是说丙烷

首先变成各种烯烃

烯烃大概再变成一氧化碳

一氧化碳再变成二氧化碳

大概可以丙烷变烯烃

烯烃变一氧化碳

一氧化碳变二氧化碳

大概可以看成这三步

你再来看这条温度曲线

你看前面在变的时候

温度变化大不大

不是特别大

就是也就是丙烷变成烯烃

烷烃变成烯烃

它没有释放出多少热量来

而一氧化碳消耗的

你看一氧化碳消耗的

最高的时候

它也是温度什么

上升最快的地方

也就是说主要的放热量

主要在一氧化碳变成二氧化碳的过程

你也可以看得出来

所以大概就可以看出来

宏观的一个大的过程

下面 图的下半部分

给出了另外一些东西

这里边就非常有趣了

一个的话你看一下

出现了很多

含氧的这种物质

比如CH2O

比如C2H4O等等

这些含氧的物质的出现

含氧的物质的出现是什么

是这种高烷烃类的

这种氧化里边的

一个非常重要的特征

我们后边会专门讲到

还有什么

还有C4的出现

C4的出现

这什么意思

也就是说

我原来是C3的对不对

变成C4

它是不是有一些什么

有一些合成的过程

这也是它的一个基本特征

实际上的话

我后面会讲到

它真正变成一氧化碳

并不是说我是烯烃

直接变成一氧化碳的

而这些烯烃通常

要变成含氧的化学物质以后

变成一氧化碳

所以整个如果你再去看一下

分解清楚的话

那么是怎么样

一般来说

一个烷烃会变成烯烃

烯烃的话

会变成一些含氧的物质

含氧物质变成一氧化碳

一氧化碳再变成二氧化碳

大概的路径是这样子的

所以从宏观上讲

那么基本上大概会是

也就是燃料分子

燃料分子在什么

在氧 羟基 氢

这些原子(或自由基)的冲击下

会产生断裂

断裂以后产生什么

产生烯烃和氢

氢当然就很简单

就很快就会反应变成水

我们已经非常熟悉了

那么这可以看成是

整个氧化反应的第一步

那第二个大的部分的话

你可以看出来是什么

这就刚才所产生的这种烯烃

烯烃的话

进一步氧化就变成了一氧化碳和氢

那所有的氢当然就变成了水了

对不对

那么通过前面我们氢的那套反应机制

那一氧化碳什么

一氧化碳在羟基的作用下

变成二氧化碳

加氢气 对吧

就是我们整个的

刚才一氧化碳气体起作用了

所以基本上就是说

我们知道了变成烯烃

再烯烃变成一氧化碳加氢

一氧化碳和氢怎么反应

前面两个我们都已经学过了

所以我们最简单的一个思路的话

就是应该是把什么

把高烷烃化合物的思路

就变成三步的(反应)

第一步 变成烯烃和氢

第二步 烯烃变成一氧化碳加氢

第三步 一氧化碳氧化

氢变成水

一氧化碳变成二氧化碳

这大概就是我们

三步的 有趣的

这样一个反应

那么刚才我们实验当中

含氧的这种物质

我们在这里边就忽略了

那么下面的话

我们会进一步的

介绍一个更详细的

八步的反应

那么就可以解释

这种含氧化合物的成长

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

三步机理笔记与讨论

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