2.3绝热火焰温度

-1-西北工业大学航空发动机燃烧学课程组《航空发动机燃烧学》绝热火焰温度-2--2-1等压燃烧条件下2等容燃烧条件下CONTENTS-3-对给定的反应混合物及初始温度，如果知道产物气体组分，那么就可以利用热力学第一定律计算燃烧产物的温度。绝热火焰温度（Tad）当燃料和空气的初始状态，即燃料/空气比及温度一定时，绝热过程燃烧产物所能达到的温度，这个温度成为绝热燃烧（火焰）温度（最理想状态，最高温度）。下面将讨论两种极限情况——等容燃烧和等压燃烧引言0-4-等压燃烧绝热火焰温度对等压绝热燃烧，初态与终态的总焓相等,第一定律可以表示为：r21()()podreacHTHTreaciireacHnhprodiiprodHnhT1，T2分别为反应初态和反应终态的温度。)(Thi=生成焓+显焓一般产物的组分指的是化学平衡时的组分，而它与产物本身的温度有关。所以求解能量方程是一个反复迭代的过程。1111-5-【例1】初始压力为1atm，初始温度为298K的甲烷和空气以化学计量比混合后进行绝热等压燃烧，假设（1）“完全燃烧”，即产物中只有CO2，H2O和N2；（2）产物的焓用1200K（,其中Tad假设为2100K）的定比热估算。试确定该混合物的绝热等压燃烧火焰温度。.05iadTT【解】混合物总体反应方程式：42222223.7627.52CHONCOHON2221,2,7.52COHONnnn由热力学第一定律得reaciiprodiireacprodHnhHnh等压燃烧绝热火焰温度1-6-174,831207.52074,831reacHkJ,,2981393,54656.212982241,84543.872987.52033.71298oprodifipiadadadadHNhcTTTT(1)若用组分平衡详细计算得2226K，但…更简单，准确度可接受。(2)若用变比热：得2328K，但….很简便准确。将，可解得。reacprodHH2318adTK,298TiipihhCdT说明：标准生成焓显焓的变化等压燃烧绝热火焰温度1-7-等容燃烧时，初始状态和终了状态的内能相等(,)(,)reacinitinitprodadfUTPUTP代表初压；initPfP代表终压；PVHU0reacprodureacinitprodadHHRnTnT,mixreacrreacmnM,mixprodrprodmnMupVnRT等压燃烧绝热火焰温度22-8-【例2】利用上例中同样的假设，试确定初始压力为1atm，初始温度为298K的甲烷和空气以化学计量比混合时等容绝热火焰温度。【解】由热力学第一定律得0reacprodureacinitprodadHHRnTnT即0iiiiureacinitprodadreacprodnhnhRnTnT将数据代入上式得174,831207.52074,831reacHkJ等压燃烧绝热火焰温度2-9-1393,54656.212982241,84543.872987.52033.71298887,236397.5298prodadadadadHTTTT　kJ8.31510.52298ureacinitprodadadRNTNTT其中，整理上面各式得10.52reacprodNNkmol74,831887,236397.52988.31510.522980adadTT　可解得：2889adTK等压燃烧绝热火焰温度2-10-点评：(1)由以上两例可知，在相同的初始条件下，等容燃烧的温度比等压燃烧要高（此处高571K）。这是由于在等容燃烧过程中，体系没有对外做容积功。(2)在此例中，燃烧前后物质的摩尔数保持不变，这只是一个巧合，对其它燃料而言并不一定这样。(3)等容燃烧终态压力比初始压力高：9.69finitadinitPPTTatm等压燃烧绝热火焰温度2-11-ThankYou