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 >  气相成分和气相能量守恒

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气相成分和气相能量守恒

下一节:液滴动量守恒 模型总结

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气相成分和气相能量守恒课程教案、知识点、字幕

同学们

我们接下来

就针对一维的蒸发

我们先来看

它的成分

前面我们讲了它的质量守恒

我们通过液相和气相

和总体建立了

它的质量守恒的方程式

好 我们先来看一看

它的气相的成分是如何守恒的

气相成分实际上你可以想象一下

它实际上是怎么样一个过程

液相它会往气相走

同时它会有反应

那我们怎么去表达它呢

如果这样的话

我们如果要很多的成分

去反应的话呢

实际上气相成分

我们具有氧气还有什么

还有燃料 理论是这样

还有什么

燃烧产物

但实际上我们假设这个燃料

(反应)速度非常快的

因为是蒸发控制

(燃料)全部变成了产物

那怎么去表达

实际上我们最后通过研究

发现可以用它的什么

当量比来进行表达

所以我们把当量比

实际它认为

它实际上是质量守恒

和组分守恒的一个什么

一个子集

我们需要知道它的燃料

和氧化剂的比例

每个地方我们就可以

去进行这样的求解了

好 我们来看一看

我们知道m'g

随着这个距离的变化

等于什么

是等于m'g(0)

再加上m'l(0)

减去m'l(x)

加上m'a随着整个距离的积分

这个数值是已知的

那么实际上就是m'l(x)

这个是跟燃烧有关的

对不对

我们有了这样一个式子

我们任何一个地方

我们求出来等于什么

如果是燃空比

就是(F/O)x

应该等于什么

这一点的燃料的质量流率

比上空气的质量流率

那么这样的话呢

就可以比出来气相的燃空比

当然如果燃空比

跟当量的燃空比

去比就是什么

就等于φ对不对

所以我们首先

关注这个燃空比

我们怎么得到这个燃空比呢

我们当然就可以得到

它的一个基本的式子

这个燃空比就等于

等于它的

空气整个的这个初始的

这个量

再加上什么

0到x积分的量

那我们整个让它随着

x的变化

我就把上面这个式子怎么样

对x求导数

那求得导数呢

就得到了下面这个式子

而这个式子就是什么

F/O

就是燃空比随着x的一个

变化的规律

那么有了这样一个变化规律

怎么样

我们就得到什么呀

就可以得到这个φ(x)

也就是

当量比随着x的变化规律

也就是刚才我们算出来

那个F/O怎么样

除以(F/O)φ=1的那个值

或者化学当量比的那个燃空比

我们就得到了

这样一个式子

这样式子的话呢

我们就能得到

φ(x)

我们把上面这个

通过求微分

dφ(x)/dx

整个的φ

或者F/O

随着这个距离的变化规律

我们就能获得了

有了这样一个

φ的变化规律以后

当然我们只是建立了

它的方程

我们没有直接得到

它的数据

我们来看看

气相的能量守恒方程

那我们不考虑

它边上有传热

那怎么样呢

气相的这个焓

随着剧烈的变化

加上液体燃料的焓

随着剧烈的变化

应该等于什么

空气的焓的变化

这表明没有热交换

那我们把上面这个

方程怎么样

我们把液体的焓

它是一个什么

它是一个常数

那么我们就可以

直接进行求解

通过简化呢

我们就得到这么一个关系式

dhg/dx的变化规律

跟气相空气的焓

包括液相的焓的关系

就建立起来了

那么我们的目标

是为了得到温度随着距离的变化分布

而我们得到了

这个dhg/dx以后

我们如果把hg和Tg的关系

建立起来

我们就能够得到这个温度分布

那么hg跟Tg什么关系呢

hg就等于什么

温度 压力和当量比

这个关系

那么用这个函数呢

可以表达出来

当然这个函数

具体的表达式

hg随着x变化

就是dhg/dx

应该等于偏hg/偏T

乘以dT/dx

再加上偏hg/偏φ

乘以dφ/dx

也就是随着φ和T的关系

我们假设它是一个常压的

对不对

我们压力不变

所以P就没有了

其中T下标是表达什么

是表达的是这个T

实际上就是它的

这个气相的温度

我们已经得到了

D平方也就是说

直径的平方

随x的变化

和dTg/dx的两个常微分方程组

我们是不是这样

就可以求解了呢

还不足够

我们可以把这个方程进一步简化

得到dT/dx

随着dφ/dx

以及dm'g/dx的这个关系式

那我们现在很清楚了

我们知道要做什么

那么简化到现在为止

我们就有必要

进一步地研究

我们已经得到了

D平方随x

dTg随x的

常微分方程式

那我们是不是足以求解了呢

还不足以

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

气相成分和气相能量守恒笔记与讨论

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