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 > 低温反应途径分析
刚才我们讲解了
甲烷在高温(的反应)
也就是2200K
基本上这是正常情况下
甲烷燃烧时(的温度)
它实际上并不复杂
真正参与燃烧的
大概也就十几个反应
而且它的途径也非常清楚
就是主要是从甲烷
一直到二氧化碳有一条主线
中间有一些分叉
但是基本的逻辑
变成甲烷甲基
在各种分叉也好
就是变成了甲醛
甲醛变成甲酸基
再变成一氧化碳
变成二氧化碳
基本上这么一个途径
好 我们来看一看
在低温条件下
低温条件
基本上就是1500K
燃烧还是可以产生的
大概就是1000多(摄氏)度
比如这个计算的(结果)
是1345K
相当于一千零几度
那么应该
反应还是有可能的
我们来看看反应
一看这个反应
你就能看出来
比刚才的高温途径
首先一个感觉就是复杂了
这些我就不用解释了
一看
肯定是不光是刚才所说的
只有十几个反应
恐怕这就是有接近三十个反应
在起作用了
箭头中那些白的
中空的颜色的
就是(代表)刚才高温途径的颜色
没有变化
但大家看一下
这里边 的作用
可能就变了
比如我们先看甲烷到甲基
你看羟基的反应
加快了 对吧
是8.6×10-6
而氢是2.8×10-6
明显氢的反应
重要性加大了
刚才差了一个量级
这就差不多
只有差三倍不到了
所以 这是明显的一个差异
另外 你就看
黑颜色的(箭头)
深色的(箭头)
全部是新增加的途径
新增加的途径里边
有几个值得注意的
大家看一看
第一个的话
就是由一个甲基
变成甲烷的这么一个反应
也就是在靠左(上)边
黑颜色往上的箭头
也就是氢加上甲基
加上M
合成还原到甲烷
那么这个的速度还不低
你看它是3.4×10-6
比氢去氧化它(甲烷)的速率还大
也就是说它逆反应
不可忽略
它有一个逆反应存在了
而且再来看
它实际上甲基
原来甲基是通过四个途径
往下走的
它一下子多出来
多出来两个途径
这两个途径是非常非常有意思
而且特别是
一个途径是在羟基的作用下
甲基在羟基的作用下
会变成甲醇
就是CH3OH
甲醛(甲醇)再变成一个什么
羟甲基
这是一个新的途径
那么当然它本身
还会有很多其它的途径
最后都回到了
CH2O 也就是甲醛
再看左边
左边的话有一个途径
它并不都通通变成甲醛
有一条途径它直接变成甲酸
这是一个新的途径
所以 这些新的途径
更有趣的你去看一看
我们右上边有
一个甲基和另外一个甲基
在第三体的作用下会变成一个乙烷
变成一个C2H6
这个C2H6变成了
比甲烷更高的一个碳氢化合物
这属于比较典型的
低温的碳氢化合物的反应
或者燃烧的一个特征
它会产生合成反应
变成更高的碳氢化合物
就是变成乙烷
乙烷会变成乙基
就是C2H6(C2H5)
再一步变成乙烯
再一点点
跟刚才那个
高碳氢化合物那个
就有点类似了
不断的脱氢
最后变成CH2和CO
这样不断地(进行)就形成了
一氧化碳的反应
大家可以看出来
由于 低温下
这是一般性的规律
也就是说 低温的反应
总是比高温的反应要复杂
就会产生更多的途径
和更多的产物和组分
这就是低温反应
和高温反应的差别
那么实际上大家可以理解
我们再延伸一点
实际上碳氢化合物
我们要去做
各种各样的化工 比如甲烷化工
天然气化工
要去生成
各种各样的高碳氢化合物
比如是烯烃
或者聚烯烃
聚丙烯 聚乙烯 这种塑料
很多的人工的材料的时候
实际上 它是在低温下
当然它还需要催化 对吧
而且要定向的
让它(反应)特定的 有选择性的
产生一些特定的产物
这是一个专门的领域
在燃烧里边
你也可以隐约地看到
这样一个痕迹
这是非常非常有趣的
-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