当前课程知识点:燃烧理论 >  第十章 液滴的蒸发与燃烧 >  10.4 一维蒸发控制燃烧 >  物理模型和假设

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物理模型和假设

下一节:液滴数目和液滴相守恒

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物理模型和假设课程教案、知识点、字幕

前面的话

我们针对单个液滴

真实的液滴的燃烧

或者真实的液体燃料的燃烧

一定是什么

一定是一个雾聚的燃烧

我们现在假设是这么一个情景

就是在一个管子里面

比如一维的

液滴在口子上

大量的液滴喷进去

就边喷边烧

边蒸发边烧

这么一种过程

我们来

有没有可能把它整个描述出来

它整个是一维的

一根大的管子里边

液滴一开始喷进去

当然中间可能还有空气

也不断的加进去

整个的这个过程

我们来研究一下

整个燃烧的过程

但是这个过程是不是真实呢

实际上我们就可以看出来

虽然它跟真实的燃烧过程

可能有很大的距离

但实际上

我们发现很多的发动机

火箭发动机喷雾燃烧

实际上有很多跟这个过程

怎么样

非常非常接近

但是我们可以用非常清晰的

这样一种理论

来指导我们怎么去设计燃烧室

包括比如我燃烧室需要多长

那我研究它多长才能烧完

包括我后面可能要换热

我会把热量全部换出去

那么就可以指导我的设计

所以这个物理模型

我们基本上就是这么一种构架

我们假设

一个大的圆管

而我们就看这个图

从左边往右边流动

燃料还有一次的氧化剂

先往里边流

而燃料怎么样呢

燃料液滴的话呢

在这个过程当中

是边燃烧边蒸发

边蒸发的同时

二次风怎么样

空气还会加进去

这个过程速度越来越快

而液滴不断的蒸发

假设所有的液滴的直径

都是一样的

也就是每一个断面上怎么样

都是同样的液滴

在边蒸发边慢慢的往前走

最后的话

就烧完了

所以这是一个非常非常近似的

一次(近似)的一个过程

即使这样

你可以去查文献

到现在为止还有很多人

用这样的一个模型来研究

这种液滴燃烧的过程

我们在正式进行求解之前

我们通常怎么样

刚才我们把这物理过程

都描述清楚了以后

一般来说就是做假设条件

第一个假设整个燃烧过程当中

是一维的

而且里边只有两种(相)

一种是气相的

一种是液相的

气相的包括产物

它的产物通通是气相

它里边的氧化剂通通是气相

液相怎么样

液相等于是单组分的燃料

而且假设

只要蒸发了就烧完

我们把它称为蒸发控制的燃烧

第二个(假设) 所有的属性

不管是气相的和液相的

所谓的属性怎么样

只是流动坐标的函数

也就是它的一维性

所有的这种径向的梯度

通通不考虑

忽略这种所谓的扩散的现象

当然我们包括摩擦阻力

这种也通通不考虑

意味着压力沿轴向等于常数

而燃料

只是分散相

也就是每个(轴向)位置的所有液滴是单一分散相的

通通有相同的直径

相同的速度

相同的物性

蒸发的速率也完全一样

在任何一个(轴向)位置

当然到一定(轴向)位置

就全部蒸发完

在这个地方所有的液滴

通过这个地方

都是一样的

所有的液滴都符合蒸发理论

液滴的温度假设是沸点

我们不需要考虑它

其他复杂的(情况)

就是qil等于0

气相的属性

是由平衡决定的

所以我们拿平衡来进行计算

就可以了

我们来看一看

我们真正这里需要

去研究的东西是什么

需要研究些什么

我们整体来说

所有的各种各样的物性

是随着(轴向)距离这个参数而变化的

那我们包括什么

气相的比如是

气相的

首先是它的什么

温度

温度随着整个燃烧过程

它肯定会提高

还有m'g

就是什么意思呢

也就是气相的质量流率

这个流率怎么样

也会增加

因为液相怎么样

液相会蒸发燃烧变成气相

所以这个也是会增加的

第三个是什么

第三个实际上是

或者说我们叫组分的各种浓度

那我们在这里边用一个什么呢

用一个当量比

当量比怎么样

随着整个的过程也是变化的

为什么

我气体在发生变化

液滴会发生蒸发

就看这个当量比的变化

实际上也代表了它里边的

所有的成分在发生变化

或者这一句话

实际上某种意义上就是我要知道

气相的所有的

各种成分随x(轴向距离)的变化规律

当然还有一个什么呀

它的速度

它的速度

但你想一下温度提高

有蒸发

速度怎么样

也是在不断的提高的

可以想象

温度提高速度提高

流率也增加

那当量比肯定也会发生变化

当然还有液相

液相怎么样

首先随着这个过程

它的液相的这个直径怎么样

直径是发生变化的

直径应该在减少

是随x发生变化的

还有一个什么

燃料的这个蒸发的速率

蒸发的速率

燃料就是随着整个温度(提升)

蒸发速率可能越来越快

最后就蒸发完了

还有一个呢

是液滴本身它是有速度的

它也跟着流动

它跟气体速度会有一定的差距

我们有七个未知数

那我们显然需要

大量的方程才能够去进行求解

当然我们想到的什么

质量守恒和能量守恒

我们前面常用的

而在这里边的话

我们会引入动量守恒

才能够求解所有的参数

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

物理模型和假设笔记与讨论

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