当前课程知识点:燃烧理论 >  第五章 一些重要的化学机理 >  5.5 甲烷燃烧 >  高温反应途径分析

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高温反应途径分析

下一节:低温反应途径分析

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高温反应途径分析课程教案、知识点、字幕

下面我们就来看看

刚才那个复杂的

200多个基元反应

是不是真的在燃烧当中

都发挥作用了

我们现在先来看一个

非常高温的情况底下

高温指的是2200K

这是典型的甲烷燃烧的温度

它最后转变成二氧化碳的

主要的大概的途径

大家可以去先看图

图有点复杂

大家先看箭头

箭头的话表示的

就是从反应物

到产物的方向

这个比较直观

那么箭头的宽度

它的都不一样的

宽度表示它的化学反应速度

也就是说每一个

比如有很多并行的反应

它之间的互相的关系

哪个反应重要

哪个宽说明哪个反应重要了

基本上可以看出来

那么另外一个的话大家看

就是反应的上部

或者箭头的上边

或者是左边

它都有一个自由基的

比如羟基 氢和氧

可以看出来什么

它主要的这些反应

是跟这些有关

包括比如有的可能是水

有的是M

就是第三体等等

就这些是什么

是指的是反应

那么再靠右边或者下面

你看看它有一个标号

R多少

是指的什么

就是指的是

整个的反应体系

就是那个表里边的

那个排号

就R98

就第98个反应

这就是甲烷跟羟基

变成甲基的反应

那么R98后面

括弧里边还有一个数

前面有一个数

后面有一个负多少

这个实际上就是它的速度

也就是说

比如说3.8-6

实际上3.8乘10的负6次方

它的反应速度

那就9.0乘10的负7次方

说明(速度)比较小一点 对吧

看第一个

就是高温的途径 看这张图

甲烷和羟基和氢和氧

都会发生反应

那最快的那个

最重要的反应是什么

是跟羟基的反应

跟羟基的反应(速率)

实际上如果我们都进行换算

是38乘10的负7次方对不对

那跟氢的反应(速率)

是9.0乘10的负7次方

跟氧的(反应速率)5.2乘10的负7次方

跟氢跟氧的话应该是同量级的

跟羟基是要大

大概差不多有一个量级

就氢和氧加起来

大概也就只有羟基的三分之一

这样一个水平

我希望大家

就是能够学会读这样一张图

好 那么真正的反应

你就可以看出来

它是怎么一个过程

首先第一步的反应

是甲烷

在三个自由基的作用底下

变成一个甲基

那么甲基的话

实际上它并不是说

直接就一步下来

甲基有四个途径去反应

那么中间最重要的那个途径

首先在氧的轰击底下

变成了什么

变成CH2O

就是一个甲醛

那么甲醛的话

会变成什么 HCO

就是甲酸基

甲酸基再变成CO

变成一氧化碳

再变成二氧化碳

后面途径都一样了

大家可以看出来

从甲基就分散了四个途径

最后会怎么样

会都变成甲醛

所以你看甲基

那么它在各种自由基的作用下

首先变成了CH2

CH2括弧里边有个S

是什么

是单电子的

那么这个反应的话

就和左边大家看

再往下走的话

就变成CH2的正常的

就是双电子了

那么它在其它的作用底下

会(通过)各种不同途径

最后就变成CH2O

希望大家能够理解

那右边还有一个途径

就是CH3

在羟基的作用底下

它会变成什么

CH2OH

这个叫什么

叫羟甲基

那么继续它会进一步的

脱氢的过程变成了

也是走到最后都变成了甲醛

你看所有的途径

不管中间途径

右边途径 还是左边的途径

最后都汇集 变成了甲醛

甲醛变成甲酸基

最后变成一氧化碳

变成二氧化碳

大概就是高温底下的途径

那一看主要途径

当然中间途径

而左边途径

也是蛮重要的

那么大概的一个逻辑

基本上可以看出来

一个的话

甲烷首先变成一个甲基

这是一个基本的反应

那么在后面的话

不管你怎么反应

会形成什么

不断的脱氢的过程

最后形成含氧的化合物

含氧化合物最后变成一氧化碳

变成二氧化碳

大概的整个的途径

就这么一个途径

所以希望大家能够很好的

不管怎么样

大概就是说是甲烷甲基

变成甲醛 变成甲酸基

变成一氧化碳

变成二氧化碳

这是一个主的这一个路线

当然还有很多分别的途径

希望大家能够

非常清晰的能够知道

也就是说 真正的(详细机理)

我们刚才说了是279个反应

那在这里边

实际上只涉及到多少个

大概也就是不到二十个反应

这里边最最重要的

那么其它的反应

你说存在不存在 也存在

因为它(速率)比较小

对整体的影响不大

所以在这里边并没有体现

你可以看出来

大概的这里边的化学反应速度

大概是在

10的负6次方和10的负7次方

我们都列在里边了

可能比如像10的负8次方

负9次方

可能也还有很多反应

但我们并没有去管它

大概就这么一个过程

你也可以算一算

大概里边有多少个反应存在

大概我的基本判断

大概不到二十个是为主的

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

高温反应途径分析笔记与讨论

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