燃烧学复习题

燃烧学复习题第二章.简述比热容和物质原子个数之间的关系，并解释形成这一关系的原因。P14一般而言，物质原子个数越多，比热容越大。分子内能由三个部分组成：平动、振动和转动。单原子分子只有平动动能，双原子分子中，能量储存于振动的化学键和基于两个正交轴的转动动能中，也有平动动能，双原子分子的比热容大于单原子分子的比热容，三原子分子比热容更大，一般而言，分子结构越复杂，摩尔热容越大。比热容Cv和Cp通常都是温度的函数。分子结构越复杂，其摩尔热容越大。机理分子内能由三部分组成，平动，振动，转动。根据量子理论，振动和转动的能量储存模式随温度的增加而变得活跃。.什么是生成焓？绝对焓、生成焓和显焓之间的关系。P23标准状态下元素的化学键断裂并形成新的键而产生所需要的化合物时的净焓变化值.。绝对焓定义为生成焓和显焓之和。.什么情况下物质的生成焓为0？P23在标准参考状态（T=298K，P=1atm）下所有稳定的元素在其最自然的状态时的生成焓设定为零。.什么是反应焓？和热值之间的关系？P27完全反应条件下，在某一特定状态下产物的焓与反应物的焓的差叫作反应焓。热值与反应焓数值相等，但符号相反。.低位热值和高位热值有何区别？燃料和燃烧产物在什么状态下的放热量最大？P27高位热值（HHV）是假设所有产物都凝结成液体水时的燃烧热。这一情形下释放出最大的热量。低位热值（LHV）是指没有水凝结成液体的情况下的燃烧热。.当量比的定义？不同的当量比对于什么燃烧工况？P20|如匕破我^从这一定义式可，知用于富燃社或合磔曾］L对于黄粮料里合物，呼 乱于化学当征E的混汽血⑥」一^辞^•址孑'痂砥定一杂卡性露的囚点..*化学当量空燃比和实际空燃比有何区别?理论上每千克燃料完全燃烧时需要空气的质量，这种空气和燃料的比例称为化学当量比。为了完全燃料，实际送入的空气量要大于理论空气量，.*绝热燃烧温度的定义？有哪些因素导致实际燃烧温度总是低于绝热燃烧温度？绝热燃烧温度，亦称“绝热火焰温度”，是燃料在绝热条件下实现完全燃烧时，燃烧产物所能达到的温度。包括定压绝热燃烧温度和定容绝对燃烧温度。在高温度燃烧中，燃烧产物不是简单的理想产物的混合物；主要成分离解产生次要成分。因为实际燃烧时散热是不可避免的，为了完全燃烧，实际送入的空气量要大于理论空气量，以及火焰在高温时，部分燃烧产物C02和H20分解成CO、H2和02时要吸热。所以，实际燃烧温度总是低于理论燃烧温度。.定质量孤立系统中，燃烧化学平衡组分如何确定？P33（热力学）第一定律，第二定律，状态方程.*在使用吉布斯函数来确定燃烧化学平衡组分时，有哪些限定条件？P33给定温度、压力和化学当量比的条件下计算混合物的组成。G=H-TS.如何用分压力计算平衡常数Kp？P35一般地有£7A+ 4 U>cE+yF+ K_（%/严）"c.平衡常数Kp和Gt的关系，及其对化学平衡的影响？P35=-aTinKp Kp=exp（-AG；/凡『）则Kp<1,不反应AG°t<0,起于完全反应

.*在丙烷和空气的燃烧过程中，解释燃烧最高温度出现在当量比①=1.05时的原因。P40第三章.二元扩散系数与温度和压力的关系。P70或此归，境才守出，-tkj反更竺净的或此归，境才守出，-tkj反更竺净的x系炉三的指数莫上！.与压力成反比.也将注意的.质量通量的定义？P67质量通量定义为垂直于流动方向的单位面积组份A的质量流量。.写出双组分菲克扩散定律，并指出每一项的物理意义。P67.*什么是滞止层？P72斯蒂芬问题中，假设B在液体A中不可溶，管内液体不存在B物质的净运输，在圆柱中形成B的滞止层。.在斯蒂芬问题中，提高A组分挥发率的措施有哪些？P73从式俎钝）可以看出，瘪?通堇誓三”呼单?散步数巴吧乘学成些七,w也比口护敌系版越大，产生的质冲通量也越大..*什么是准稳态？对于液滴蒸发计算中，准稳态假设体现在哪里？P77.简述影响液滴蒸发速率的因素。P78

采用传耍散%,塞丝型四辱二一一(3.53)如阿伍1屈11序》(3.53)Bl1〜一一一：一，,一^~~*«■»«>斐一号果表明，当传蟹祝菱时?应跖当恃质数燧加比强发速率也增液滴表面蒸汽质量分数，远离表面蒸汽质量分数，传质数.液滴蒸发常数和液滴寿命的关系。P79就打改变式(3.59)的积分上限，就打改变式(3.59)的积分上限，就得到一4区/攵(3.50)随前间工变化的-般关系式成外二区"七F)第四章.在基元反应A+BfC中，根据碰撞理论，指出影响A组分反应速率的因素有哪些？P89单位时间内的碰撞数，碰撞频率，.总包反应和基元反应的区别？总包反应速率常数和基元反应速率常数的涵义是否相同？说明原因。P88总包反应反应级数nm不一定是整数、基元反应反应级数一定是整数。总包反应是所有基元反应的总和，基元反应是单个反应。基元反应是只包含一个基元步骤的反应，即没有中间产物一步完成的反应。不相同.写出化学反应速率方程的阿累尼乌斯形式，并指出每个符号的指代。P91如果研究何意的温度范围不是很大，双分子反向速率常载可取用经验:的阿，尼乌斯港式｛AirheniushrE)来表示.即 f 随km=Atxp(-Eft/R„T)曳\(4115)式中*是一个常数.称作指前国手嬴第轩一逾T市L仃)制式［i.IQ,■卜砧・佛理j£.什么是净生成率？P93基元反应中参与反应的任一组分的产生与消耗的净速度。.简述Kc与Kp的关系。P97XiK『通我现述姓^K,和K,之间的美系是Kp- ^J， HNlU・ Kp=尺.简述稳态近似与部分平衡的异同点。P98两者最终结果都是：一个自由基的浓度可以用代数方程来求解，而不必用常微分方程的积分来求得。从物理上讲，两者是完全不同的：局部平衡近似方法是强制使一个反应或一组反应实质上处于平衡状态，而稳态近似方法是强制一个或多个组份的净生成率实质上等于零。.在链式反应中包含哪些反应步骤，这些步骤中哪些属于快速反应，哪些属于慢速反应，总反应速率哪个反应牵制？P101链的激发反应、链的传播反应、链的终止反应。链的传播反应快速反应，链的激发反应、链的终止反应慢速反应，总反应速率链的激发反应牵制。.在A和B的双分子反应中，A和B的化学时间尺度是否相等？说明原因。P105相等，定义特征化学时间为A的浓度从初始的值下降到1/e倍的初始值时所需要的时间，每消耗1molA就消耗1molB，A浓度的任何变化在B中都有相应的变化。简单的双分子反应，其特征时间尺度只与初始反应物浓度和反应速率常数有关。第五章.参照C3H8的例子，写出C4H10氧化的前5步。P127.简述水蒸汽催化CO快速燃烧的化学反应机理。P124O+H.0tOH+0H这是因为包括羟基使CO氧化速度大大提高，.,.链式反应包括哪些反应步骤？ 激发、传播、终止.甲烷的高温和低温燃烧机理存在什么区别？P142在低温条件下(<1500K),高温下不重要的一些途径变得显著了。黑色的箭头表示了所有附加在高温下途径的新的途径。.举例说明A剪刀规则。P127注一'..!«(也整卫且里;也过一一别说的整版累r-c-或/匕理光«叶.基偏置的，十康面面衣京海手聃一干佗窗」在n由基位置此的不联灯电于加懂了力帮的憾■引起的玷累袒从这一检曾向外洋州了一个位置.肘手M毫I出声1：的自由款一百设下两种可能的选径工ClHfi+H+M cC.Hi-bM' (3/CxHlh+CK4M.简述高碳氢化合物的反应步骤。P127I.燃料分子受到O和H原子的冲击并断裂，先形成了烯烃和氢。氢在有氧存在时氧化为水。

.不饱和的烯烃进一步氧化成国CO和H2.当然所有的H2将转化为水。.CO按反应3：CO+OHCO2+H进行燃烧。几乎在整个燃烧过程中所放出的热都是在这一步中发生的。36.NOx有哪些主要的生成机理？结合NOx的生成机理，分析利用富燃料分级燃烧技术和富氧预混燃烧技术控制NOx排放的原理。P1441.热力型或Zeldovich机理2.Fenimore或快速型机理3.N2O-中间体机理富燃料分级燃烧技术：讲用于燃烧的总空气量（a>1）沿着燃烧区的主流方向分批次供入，形成多级燃烧区，使a<1形成富氧燃烧。富氧预混燃烧技术：它使燃烧区的a》1使之朝富氧状态偏离化学当量比；这样既能保证燃烧效率，又可以抑制燃烧温度，达到控制NOx的目的。燃烧温度分布均匀。第八章.简单化学反应系统类型有哪些？简述各简化反应器的特点。P156定压、定质量反应器：完全混合，均相反应定容、定质量反应器：完全混合，均相反应全混流反应器：稳态，稳定流动，完全混合柱塞流反应器：稳态，稳定的流动，无轴向混合.推导柱塞流反应器基本的微分守恒方程式（6.39）〜（6.42）。PPT1dp1dv1dA八++=0质量守恒：pdxvdxAdxdP dv八 +pV x_—0dxxdx动量守恒:x-方向动量守恒：dvQ"pQ dvQ"pQ =0m +dx能量守恒方程：dYdx组分守恒：第七章.简述组分速度、扩散速度和宏观整体速度的概念。P188189组分扩散通常是考虑了浓度梯度、压力梯度、温度梯度等作用下的一个相当复杂的速度参量。扩散速度为组分速度和整体速度的差值。宏观整体速度是各组分分速度的质量分数地加权和。.反应流的简化守恒方程有哪些？总质量守恒（连续性方程）、组分质量守恒（组分连续性方程）、动量守恒、能量守恒.有效二元扩散系数的定义。P195.路易斯数定义？Shvab-Zeldovich能量方程的关键假设是什么？P203路易斯数为热扩散率和质量扩散率的比值，Shvab-Zeldovich能量方程关键的一个假设是刘易斯数Le（a/D）为1。.混合物分数的定义？混合物分数和空燃比的关系？P206f源于燃料的质量混合物总质量.守恒方程中“无源”是什么意思？P207是指混合物组分之间不发生化学反应。第八章.火焰的定义？P217火焰是一个以亚音速，自维持传播的局部燃烧区域。.预混层流火焰结构由哪几部分构成？P217预热区、反应区.电火花点火需要满足什么条件才能成功点燃火焰？P239当足够多的能量加入到一个和稳态传播的层流火焰一样厚的板状区域内，使其中气体的温度升高到绝热火焰温度时，才能点燃。.简述熄火准则。P239熄火准则一一板形区域内化学反应的放热速率必需近似平衡于由于热传导从这个区域散热的速率。.预混火焰的不稳定燃烧现象包括哪些？P248回火、火焰推举.简述燃料类型对火焰速度和厚度的影响机理？P236不同的燃料对火焰正常传播速度影响很大，燃料的分子量愈大，可燃性的范围就愈窄。（EA越大，K越大，mF越大，易燃；MF大易燃）对于饱和碳氢化合物（烷烃类），其最大火焰速度（0.7m/s）几乎与分子中的碳原子数n无关；而对于一些非饱和碳氢化合物（无论是烯烃还是炔烃类），碳原子数较小的燃料，其层流火焰速度却较大。当n增大到4时，SL的值将陡降，而后，随n进一步增大而缓慢下降，直到nN8时，就接近于饱和碳氢化合物的SL值。.简述温度对火焰速度和厚度的影响，为什么火焰速度最大发生在当量比大于1的时候？P232提高可燃物初始温度Tu可以大大促进化学反应速度，因而增大SL值。.将蜡烛用一个圆形金属罩罩住，引来可燃气体吹扫罩面，可燃气体不能点燃，为什么？p229缝隙小于火焰的熄火距离。.简述火焰厚度对熄火距离的影响。P240.简述燃料压力和温度对燃料可燃范围的影响机理。P232第九章.列出碳烟形成和分解的4个步骤，烷烃、烯烃、炔烃和芳香烃等燃料燃烧，容易产生碳烟的排序及原因？P287步骤：前体物的形成；开始形成颗粒；颗粒的长大和聚合；颗粒被氧化排序：从小到大为烷烃〈烯烃〈炔烃〈芳香烃，分子结构的影响。.层流扩散火焰长度的定义。.火焰长度的影响因素有哪些？P266L尸台火焰长度与体积流量成正比，与燃烧的化学当量质量分数成反f8兀DYF、stoic比，燃烧完全所需空气越少，火焰越短。喷口长宽比小，AF变大，L变大。.层流扩散火焰面的定义。P265在流场中，燃料和氧化剂之比为化学当量比的点就构成了火焰表面。.画出层流扩散火焰结构图，用混合物分数表示火焰内、火焰上和火焰外的组分浓度。P266.会画层流扩散火焰的径向温度分布和组分分布图。P266第十章.液滴蒸发和燃烧过程中液滴表面沿径向的温度和组分分布图。P317.常温条件下和高温条件下的液滴蒸发有何不同，请说明。.对流条件对液滴燃烧边界条件有何影响，画出静止和对流条件下液滴燃烧温度和组分浓度分布图。P329第十一章.碳颗粒燃烧双模模型和单模模型有何区别，从火焰面位置、化学