文档介绍：第 4 章燃料燃烧的反应机理
《燃烧学》 2005年2月
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•回顾
–燃烧化学与燃烧物理基础
–反应速度和T、P压力、Ci浓度的关系
–基元反应(简单反应)和复杂反应
–代有化学反应的流体力学问题
•本章主要介绍:
–燃料的氧化机理
•H2、CO、CmHn等燃料的氧化机理
•污染物的形成与销毁
–反应路径
•导致燃料消耗的路径
•中间组分的生成与消失
•最终燃烧产物的形成
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•§4-1燃料
•气体燃料
–H2、CO、HC(轻质的)\ 等
•液体燃料
–重的碳氢、醇类等
•固体燃料
–煤炭、木材、金属等
•在所有的燃料中,碳氢化合物组成了大部分燃料成分
•碳氢燃料具有高的能量密度,低的成本,在以后人类社会的很长
历史时期,燃烧碳氢燃料将仍然是人类获取能源的主要方式之一
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•典型的脂肪组(Aliphatic)燃料分子-CH2-,在当量比
为1时的氧化反应:
•-CH2-+→H2O+CO2
•
•也是放热量最高的几种燃料之一
•碳氢燃料燃烧
–碳氢燃料燃烧很少是一步完成的
–粗略地可以分成许多步反应阶段
–有大量的中间组分生成,其中大部分中间组分是自由基(O、
H、OH、等)
–由于电子的不匹配,自由基非常活跃,寿命也很短
•下面介绍一下关于燃料组分的命名法则或基本术语
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1、烷烃 paraffin alkanes
•开链, 单键, 饱和结构, 分子式CmH2m+2
•最简单的烷烃是甲烷, Methane, CH4, 天然气的主要成分。
• Normal-paraffin—直链结构 n-butane,正丁烷
• Iso-paraffin—分支结构 i-butane,异丁烷
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•iso-octane异辛烷,也叫做2,2,4-三甲基戊烷,2,2,4-
trimethylpentane, 是敲缸抑制剂
•甲基Methyl:CH3
•尽管分子式反映了分子的结构,但是没有反映出真的
空间位置
•例如-C-C-C-约呈109度夹角
•在烷烃中的C-C键几乎可以自由旋转 6
•烷基 alkyl: 烷烃脱去1个H原子就是烷基
•例如上面甲烷CH4碳氢键C-H断裂变成甲基CH3
•由于自由基的活性取决于在分子中的不配对的电子位
置, 因此可以从正丁烷n-butane衍生出正丁基n-butyl和
异丁基i-butyl
•随着烷烃分子数的增加, 分之链的数目, 以及自由基异
构体的数目也快速增加
•烷基自由基在烷烃的氧化过程中是非常重要的
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• 2、naphthenes环烷,
环烷类(cycloalkane或cyclanes)
•单键、饱和和环状结构的化合物,
•分子式:CmH2m
• Cyclo propane环丙烷 cyclo hexane环己烷
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3 、 olefin (alkene)烯烃
–具有开放的链结构
–只有一个双键 C=C
–键较稳定,不会旋转,形成坚固的平板状结构
–分子式:CmH2m
–最简单的是C2H4 C=C
•丁烯及异构体
–1-丁烯(1-butene);2-丁烯(2-butene)
• Vinyl,乙烯基:
–分子式:C=C.
–乙烯脱去1个H原子
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• 4、聚烯烃 polyolefins
•聚烯烃
–开放的链
–高的不饱和化合物
–至少两个双键
–分子式:CmH2m-2(n-1)---n为双键数
•例如: 1-3-丁二烯1-3-butadiene
–最简单的聚烯烃
–结构: C=C-C=C
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