当前课程知识点:燃烧理论 >  第十章 液滴的蒸发与燃烧 >  10.3 液滴燃烧的简化模型 >  例题

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例题

下一节:扩展到对流条件

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例题课程教案、知识点、字幕

我们下面就用一个例子

来看一看我们怎么把刚才

前面那些方法用于研究

液滴怎么燃烧的

我们现在假设一个100微米(液滴)

通常一般的液滴就是

100微米的 一个正庚烷

就是C7H16这么一个液滴

我们求它什么呢

它的整个燃烧的过程

也就是质量的这个

燃烧的消耗速率

第二 我们要研究一下

它的火焰的温度

第三

我们要研究一下它火焰半径

大概是多少

火焰半径我们可以用

rf/rs来表达

我们假设

它在环境温度里边

环境完全静止

而且液滴

温度是等于其沸点

什么叫环境温度呢

就是T等于300K

(压力是)一个大气压

Ts这个表面处的温度

就等于它的沸点温度

所以这两个就

我们要求什么

m'f, Tf, rf/rs

就这个东西

我们来看一看

当然根据我们前面

直接代公式就行了

对吧

当然 代公式我们首先

是要知道它里边的温度

我们Tf不知道

如果它理论燃烧温度

2200K 我们的平均温度

内区的平均温度

就可以求出来1285K

那么有了这个参数

我们就可以得到

很多物性参数 比如

kOx kf 也就是氧化剂的

导热系数和燃料的导热系数

我们根据刚才C.K Law

和Williams这个要求

就可以得到kg

那么就可以求出来了

同时Cp,f我们等于4.22

也可以求出来Hfg 就是它的

汽化潜热也知道

△hc 也就是它的放热量

也知道

有了这些参数以后

化学当量比

我们也就很容易求出来

这样 我们就可以去求解

我们求出来B

B等于8.473

好 有了这个B以后

我们就可以得到m'f

4πkgrs除以cpg

这个等于多少

我们知道cpg用的是燃料的(物性)

等于3.10乘以10的负8次方 公斤每秒

也就是每秒会蒸发

这么快的速度

有了这个参数

我们就怎么样

就能够得到

它的火焰的温度

我们温度算出来

发现只有900多K

而这个跟我们开始想的2200K

差别很大

我们想一想为什么会这样

最后我们要求rf/rs

一比较我们就很容易求出来

大概有35倍

我们注意一下

我们发现真正实验的时候

发现什么

rf/rs是多少

大概10倍左右

而这个数就大很多

大很多

为什么会这样

大家也可以想一想

这个很有趣

我们最好玩的最有意思的是

我们算出来温度怎么样

只有900多K

这一看就不合理对吧

那为什么不合理呢

实际上这里边主要是我们的

物理参数的这种选取

物性参数

所以你就可以看出来

物性参数的选取有多么重要

现在我们怎么样

里边的那个cpg

里面的燃料的这个cpg

我们用的是什么

大家想一想

用的是燃料(的物性)

燃料是庚烷对吧

所以它的cpg很大

而我们的Tf这个面

主要应该是什么

应该是碳氢化合物对不对

或者说主要是

二氧化碳和水

因为反应

它是化学当量比

所以说呢

你如果是完全用燃料的(物性)

你算出来肯定不对

但是你假设你如果用空气(的物性)

你算出来就是

2470多K了

但你也可以严格的

按二氧化碳和水

当然你如果还有氮气

你去算 算出来很可能

就比较合理就是2200多K

你可以去想一想这个cpg的选取

有多么重要

所以这里边也证明了

这种物性参数的选取

对我们的整个求解过程

是很重要的

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

例题笔记与讨论

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