2.3绝热火焰温度

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1、-1-绝热火焰温度西北工业大学《航空发动机燃烧学》航空发动机燃烧学课程组CONTENTS-2-1等压燃烧条件下2等容燃烧条件下0引言-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1等压燃烧绝热火焰温度-4-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：HTHT()()podr21reach(T)=生成焓+

2、显焓iT，T分别为反应初态12HnhprodiiHnhreacii和反应终态的温度。prodreac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。1等压燃烧绝热火焰温度-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CO，HO22和N2；（2）产物的焓用1200K（05.TTiad,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。【解】混合物总体反应方程式：CHO422N222CO23.7

3、6HO27.52Nnnn1,2,7.52CO2HO22N由热力学第一定律得HreacnhiiHprodnhiireacprod1等压燃烧绝热火焰温度-6-Hreac174,831207.52074,831kJ标准生成焓显焓的变化oHNhprodicfipiTad,,2981393,54656.21298Tad2241,84543.87298Tad7.52033.71298Tad将HHreacprod，可解得TKad2318。说明：(1)若用组分平衡

4、详细计算得2226K，但…更简单，准确度可接受。T(2)若用变比热：hihiCdTpi,得2328K，但….很简便准确。29822等压燃烧绝热火焰温度-7-等容燃烧时，初始状态和终了状态的内能相等UTPU(T,P)(,)reacinitinitprodadfPinit代表初压；Pf代表终压；HHreacRnprodureacinitTnprodTad0UHPVmnmixreacMpVnRTrreac,umnmixprodMrprod,2等压燃烧绝热火焰温度-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

5、量比混合时等容绝热火焰温度。【解】由热力学第一定律得HHreacRnprodureacinitTnTprodad0即nhiinhRniiureacinitprodTnadT0reacprod将数据代入上式得Hreac174,831207.52074,831kJ2等压燃烧绝热火焰温度-9-HTprodad1393,54656.212982241,84543.87298Tad7.52033.71298Tad887,236397.5298TadkJRuNreac

6、initTNTprodTadad8.31510.52298其中NNreackmolprod10.52，整理上面各式得74,831887,236397.5298TTadad8.31510.522980可解得：TK2889ad2等压燃烧绝热火焰温度-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：PfPin

7、itTadTinit9.69atm-11-ThankYou