当前课程知识点:燃烧理论 >  第九章 层流非预混火焰 >  9.4 简化理论描述 >  状态关系式

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状态关系式

下一节:各种不同的解法(一)(选修)

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状态关系式课程教案、知识点、字幕

同学们

通过上面我们一系列的简化

我们可以把动量守恒方程

组分守恒方程和能量守恒方程的话

通过一系列简化

通过引入守恒量

我们就得到了

只要需要解一个方程

我们把所有的物理量

都跟f可以建立起关系

也就是这个

我们称之为混合物分数

但是

这里边还有一些其它的

一些参数

包括比如像无量纲的密度等等

这些还没有跟它建立联系

那么大家知道

我们只需要通过状态方程

实际上就是

如果实际上是跟温度和密度

实际上也都是可以建立关系的

都可以统一得到他们的关系式

所以我们首先实际上

我们一般来说

通常的做法是

我们只需要去解决

混合物分数f的方程

我们把Y T

如这些参数我们统统表达成

它的一个关系式

我们就能够把所有的关系

都写清楚了

那么通过前面实际上

大家已经隐含着

我们只需要对它

对它无量纲化的

守恒标量绝对焓这种关系

但是我们直接要变成TY的关系

我们来看看如何来获得

获得以后我们后面求解

只需要求解f就可以了

这样就很简单

所以我们需要把

YF 也就是燃料的质量分数

YPr 产物的质量分数

YOx 也就是氧化剂的质量分数

以及温度以及密度等等

这些参数统统要表示成

f的关系式

这就是我们接下来要做的一件事情

那我们来看一看

由火焰面的这样一个基本假设

这个火焰面上怎么样

f就等于fstoic

那么在火焰面的里边

实际上只有YFYPr

当然也有它的温度

它的密度

实际上只有四个需要去(求)

火焰面外边怎么样

YOx YPr

没有Fuel对不对

那么这个fstoic

当然也很容易

1/(v+1)

这个大家都知道

那么好我们有这么简单的

一个关系式的话

那么在火焰内部

那么它的f的变化范围是

fstoic到1

也就是出口的地方等于1

1的时候YF等于什么

就等于1对不对

那么我们就可以写出

非常简单的线性的关系式

我想不再一一去念了

YF是跟f也是线性关系式

YPrf也是线性关系式

就是一减去它就可以了

Oxygen就等于零

火焰面上当然怎么样

YFYOx都等于零

YPr等于1

就很简单

对吧

那么火焰外部怎么样

是倒过来

YF等于零

YOx等于1-f

除以fstoic

那么YPrf除以fstoic

所以我们就把YF YOx YPr

跟这个f的关系

就建立了起来

这个我们如果画一张图的话

就可以非常明确的可以看出来

就是氧化剂燃料和产物

他们都是跟f

成一个线性的关系式

一个的话是从1降到0

这边的话

是从另外一个1降到零

YPr也是三个方面

基本上都是

两个任何一个地方

三个加起来都等于1

这样我们就把这个

质量分数和混合物分数

线性关系的话

更直观的用这样的图

可以看出来

好下面我们就来看一看温度

如何来表达

那我们知道温度实际上是

就是一个混合物的温度

就跟它的绝对焓之间是有关系的

对不对

绝对焓是有关系的

那么我们绝对焓之间的关系

就是就非常简单了

H就等于每一个组分的焓的之和

那我们现在假设

所有组分的比热统统是常数

而且是互相相等的

也就是燃料 氧化剂 产物都是相等的

当然这个有点粗

包括它们的生成焓

也是相等的 都等于0

那么氧化剂和燃料

燃料有的时候比如甲烷

它的生成焓实际上不等于0

但这实际上是什么意思

就使得燃料的生成焓和燃烧热相当

这样的话

我们就可以比较容易的去求解

实际上真正f就等于什么

H*

对不对

那么我们这样的话

就可以把f和温度之间的关系

H*的定义一写

我们把它一展开

实际上就得到了温度和f的关系式

f的关系式跟刚才的质量分数相比

要稍微复杂一点

那么大家注意一下

这个(T)跟f怎么样

也是同样比较明确的

是一个线性的关系式

同样火焰内部火焰外部完全一样

统统可以写出来

那么大家记住了

f的这个

都是线性关系式

当然这个表达式可能稍微复杂一点

但没关系 一看就明白

那么在火焰面上

当然温度等于

就是火焰温度

你就可以直接写出来

火焰外部也一样

同样可以写出来

它跟f怎么样

同样是线性关系式

那你就看这张图上的话

实际上什么意思

在火焰外部

也就是f从0到fstoic

变化的时候

实际上是什么

温度是从氧化剂无穷远处

线性的变化到他最高的温度

而在燃料那一块的话

就是或者火焰内侧的话

是从火焰面最高温度降到

降到喷嘴出口的这个温度

也是随f这个线性的变化关系

这样就非常简单的

我们获得了五个参数

YF YOx YPr

以及温度跟它们的关系

有了这些关系

它的密度 自然也就获得了

它跟f的关系

我们所谓的关系

就获得了

那么有了这样一些关系

我们下面

就可以想办法进行求解了

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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

状态关系式笔记与讨论

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