当前课程知识点:燃烧理论 >  第十章 液滴的蒸发与燃烧 >  10.2 液滴蒸发的简单模型 >  基本假设

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基本假设

下一节:气相分析

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基本假设课程教案、知识点、字幕

好 我们首先来看一个特殊的例子

我们刚才说了

我们通过雾化的方式

我们把液体燃料

已经变成了一个液滴

液体燃料的液滴的话

通常在正常情况下

由于表面张力的作用

它会变成一个球形

所以我们就来研究一个

球形的液滴

它是怎么来燃烧的

那真正的燃烧很复杂

所以我们首先来看它一个蒸发

我们假设一个液滴怎么样

跑到了一个

非常非常高的温度的

环境里边去

我们第三章已经实际上学过

如果在一个

比如一个液滴

放在一个一般的环境里边

那么由于有浓度梯度

它会发生蒸发

蒸发通常速度会比较慢

而这个的话用Stephan问题

我们就可以把它解出来对吧

那我们今天的话

我们假设外部的温度非常高

高温的话

是什么样的物理过程

高温

会跟液滴传热对不对

传热的话

我们假设一个液滴

已经非常接近于沸点

这个时候传过来的热量

它里边的液体

就没有办法再升高温度了

已经接近沸点了

所以它一定会

表面出现蒸发

我们先把蒸发的过程

先把它研究清楚

它到底怎么蒸发的

我们蒸发完了以后

当然蒸发出来的

液体的燃料

实际上就变成气体燃料

在外边的话就会出现燃烧

那么燃烧的问题

我们后面专门讲

我们首先来看蒸发的过程

那么大概的

我们假设温度怎么样

液滴的温度如果等于

就是我们叫droplet Td

Td 我们叫droplet的温度

大概等于它的boiling温度

也就是说等于什么

它的沸点

无穷远处整个环境

我们叫T

这是假设它外边的温度

那么的话我们也知道

它是要高

大大的高于液滴的温度

液滴的半径的话

我们假设是rs

那么表面的温度的话

Tboil而且rs

那么随着半径

它是一个无穷远处的温度

就是T 我刚才提到了

那么我们就看看

这样一个条件底下

它怎么个蒸发的

理论上讲我刚才已经讲到了

外边怎么样

提供的热量全部用于

蒸发所需要的热量

也就是说我们可以

把它传热的控制问题

这完全是一个

一维的液滴的完全蒸发

也就是说我传过多少热量

如果我们把它

温度分布(求解)出来了以后

我们就知道它传热量多少

传过来多少热量

就等于蒸发多少

我们就这么一个思路

去搞清楚

那么最后的话

我们就能够知道

它的质量的流率是多少

最后的话我们能够知道它

半径随着时间的变化规律

以及它的液滴的寿命

也就是说在高温底下

我们假设不燃烧

就完全蒸发的一个过程

我们就能把它描述出来

好 对于这样一个过程

当然实际本身

它实际上还是相当复杂的

所以我们要做一些简化的条件

所以我们首先假设

是液滴的怎么样

是在一个非常静止的

无穷大的一个

一个气体里边进行蒸发

而蒸发的过程是准稳态的

什么叫准稳态的话

实际上就是蒸发的过程

因为它的直径

实际上一直在变小

所以它肯定不是稳态的

但是蒸发过程

和我直径的变化怎么样

来比来说

蒸发的过程要速度快得多

所以我认为蒸发过程

是准稳态的

这样我可以省掉了

怎么去研究偏微分方程

而燃料的成份怎么样

是单种燃料

也就是只是纯的液体

它不会有溶解

气体没法溶解进去

所以溶解度等于零

而且它的液滴的沸点

也是单一的 单成份吧

所以它就是恒温的

就是恒温的

所以这是一个基本

那么表面的温度

它是等于什么

等于沸点温度

就很容易了

那么如果当然

你如果说它不等于沸点温度

怎么样

那当然会就复杂一点

但是我们可以想

一般来说还是比较合理的

后面我们会讲燃烧的过程当中

我们会专门讲

如果不是沸点怎么去处理

当然会有一个办法

所以比如我们假设它

先开始先有一个慢慢的加热

就是短暂的加热过程

先把它加热到沸点

后面再说

就变成了现在我们所说的情况

所以很有趣

我们后面会讲到

另外的话我们会讲到它的什么

它的α等于D

也就是Lewis数等于1

那么这样的话我们怎么样

就很容易的把它导热

和什么 扩散

就是完全可以相当去处理

我们把它所有的热物性

包括热传导系数

密度 比热等等

认为都是常数

而且都是不变的

这样的话我们大大的简化了

我们这样一个过程

这样大大简化我们的过程

那么我们这样的话

就可以得到一个

非常简单的

能量方程

也就是说我们

我们如果去建立

表面的能量方程

再加上整个的

整个气相的能量方程

我们就有可能来进行求解

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

基本假设笔记与讨论

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