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燃烧理论燃烧学导论：概念与应用（第2版）StphenTurns译者：姚强李水清王宇ISBN：9787302187622定价：65元印次：1-1装帧：平装印刷日期：2009-3-26反应系统的化学与热分析耦合内容(1)概述任何实际系统存在着从初始的反应物状态到最终的产物的状态的详细演变过程，不管是处于化学平衡或未处于化学平衡。(想个例子)对几种典型的原型热力学系统建立第四章所述的化学动力学和基本守恒方程(能量)的联立求解。Prototypicalsystem联立求解目的：计算系统在从反应物向生成物变化过程时系统的温度和不同组分浓度随时间的变化。本章分析尽可能地简单，不引入质量扩散的复杂性。为什么采用简化反应器的研究方法？2.煤粉燃烧的标准化研究——基于柱塞流反应器原型的拓展热力学第一定律的应用。考虑反应物在含有活塞的汽缸中以相同的速度反应。系统中不考虑温度和组分在空间上的梯度，用一单个的温度和单一组分的浓度来描述系统的演变。（此时考虑不考虑扩散？）对于放热的燃烧反应，温度和体积都随时间增加，在反应器的壁面上可以存在传热。在下面，我们将导出一个一阶常微分方程组，其解就描述了要求的温度和组分的演化过程。首先写出一个定质量的能量守恒方程的速度形式，有：应用焓的定义，hu+Pv,并微分有假设对外的作功只在柱塞上的P-dv，将方程6.2和6.3代入到方程6.1中，Pdv/dt项消去，有系统的焓可以用系统的化学组成来表示式中Ni和hi分别是组分i的摩尔数和摩尔焓。对方程6.5微分有假设是理想气体，即，式中，值从第四章所述的详细化学动力学来计算。将方程6.7-6.9代入到方程6.6,能量守恒的方程(方程6.4)在重新排列后变为，多步反应机制中每个组分化学反应的净产生率:例子4.3式中，我们采用下面的状态热量方程来计算焓值：应用质量守恒和方程６.8中[Xi]的定义式，我们可以获得体积V的信息:由于化学反应和体积变化，组分的摩尔浓度[Xi],随时间变化，或式中右手边第一项是化学反应的产生项，第二项是由于体积变化的项。用理想气体定律可以略去dV/dt项。并进行微分对于定压的情况，重新排列后有：将方程6.9代入方程6.14b并将产生的结果代入到方程6.13b,重新排列后重到组分摩尔浓度变化速度的最终表达式:反应器模型的小结Break!CombustionNews(4)定容、定质量反应器在目前的情况下，比内能,u,现在与前面分析中的比焓,h,在数学上的形式相同，与方程6.5-6.7类似的表达式可认发展并代入6.18式。这样就有：对于理想气体，注意到有,及,我们可以将式6.19表达为焓和定压比热的形式：在定容爆炸的问题中，压力随时间的变化率是非常令人有兴趣的。为了计算dP/dt,我们对理想气体定律进行微分，并令容积不变，则：和应用[Xi]的定义和(参看方程6.8和6.9),方程6.12和6.22成为:及这就完成了对均匀的定容燃烧的简单分析工作。反应器模型小结初始条件为和用方程6.11来计算需要的焓值，用方程6.23来计算压力，另然需要用刚性方程来求解积分。例6.1对自动点火过程建立一个定容的模型,来确定其温度和燃料与产物浓度的时间变化过程。同时也要求一下dP/dt随时间的变化规律.假设燃料－空气混和物在未压缩状态的初始温度为300K，压力为1atm。将混和物压缩到上止点，压缩比为10：1。在压缩前的初始体积为3.68*10-4m3,相应是一个汽缸走过75mm的冲程。燃料是乙烷。Solution虽然模型预测了混合物在初始的缓慢燃烧后出现了爆燃，（可以在真实的爆震中观察到）但是每一步的动力学特性却不能真实的反映自动点火混和物的性质。实际上，诱导期或者点火延迟是有中间产物来控制的，而这些中间产物会随着反应的进行而转换成产物。回顾一下第五章给出的烃氧化的三个基本阶段。光有总包反应机理是不够的，还需要用到深入细节的理论。研究者们正在研究诱导期的“低温”动力学特性[3]。对于引擎爆震的控制一直在被不断的研究和改进，目前，对于去除汽油中的铅基抗爆剂又出台了相关的法律规定，因此，爆震控制又一次引起了注意。研究思考？根据补充文献COMBUSTIONANDFLAME128:217–231(2002)：试推导并给出采用全混流反应器分析燃烧动力学的三个微分方程。MechETodayMass,motion,forces,energy,design,andmanufacturing-thesecomprisetheworldofmechanicalengineering.Stanford机械工程的分类Disciplines学科范围ControlsandDynamicsDesignFluidsMechanicsMaterialsThermalSciencesandCombustio