燃烧的物理和化学方面

化学反应

燃烧是一个复杂的化学过程,有许多步骤,取决于可燃物质的性质。它是由外部因素引起的和火花。反应开始时,可燃物的混合物达到点火温度.燃烧从点火源扩散到火源相邻气体混合物;反过来,燃烧层的每个点都充当下一个相邻层的点火源,以此类推。当燃烧终止时平衡是在总热量反应物的能量和生成物的总热能。大多数反应在达到所谓的热平衡时即终止。,当反应物的能量等于生成物的能量时。

点火温度与燃烧温度之间存在一定的关系压力在特定条件下的混合物。的数字的混合关系而且氧气.只有一个温度对应于一个给定的压力,而一个或三个压力,称为爆炸极限,可对应一种温度。反应的机制决定了爆炸极限:只有当反应序列中的步骤发生得比最后步骤快时,该反应才能继续进行。因此,要使燃烧由光或火花引起,就必须使用光强度或者火花能源必须超过一定的最小值。

燃烧的复杂性反应机理由于混合物中温度和浓度的迅速变化,很难推导出一个方程来预测在较宽的温度和浓度范围内的燃烧现象,而且往往是不可能的。相反,use is made of经验特定反应条件下的表达式。

特殊燃烧反应

氧和氢的反应一氧化碳,以及碳氢化合物从理论的角度来看是非常重要的,同时也具有很大的实用价值。

氢的燃烧通过复杂的支链反应进行,包括氢和氧的相互作用原子氧和氢分子,分别生成羟基激进分子.最终反应产物是,由羟基与氢分子结合形成。终止链的反应,如原子和分子碎片的重组,以及活性颗粒在固体表面的吸附,也在氢燃烧机制中起着重要作用。从经验上推导出的这些过程的速率常数的知识使定量描述所有燃烧特性成为可能,例如爆炸极限、点火延迟和燃烧速度。

燃烧的一氧化碳主要限于含氢或含氢的混合物化合物.在这种情况下,反应机制不同于氢燃烧,主要在于它涉及一个快速相互作用的步骤之间的羟基和一氧化碳。

一氧化碳和氧气的纯混合物(或空气)只能用高能火花或在高压和高温下点燃。它们燃烧的化学机制还不清楚,可能是因为氧化对于一氧化碳,几乎所有天然燃料燃烧的一部分,通常发生在氢或氢化合物的存在:分解煤炭石油等,在燃烧时产生一氧化碳,氢气,和化合物碳和氢的。

碳氢化合物和其他有机化合物的燃烧机理,我们所知道的只是大致的轮廓。许多基本步骤碳氢化合物涉及氧和氢原子、羟基和有机自由基的燃烧与氢的燃烧相似;然而,烃类燃烧的整体机制却因其燃烧过程的变化而变得复杂多样性分子和自由基的数量。此外,随着氧化,热分解,复杂的有机化合物的分解,没有氧化,也发生。

碳氢化合物的燃烧有两种类型:(1)在500°C以下的温度下缓慢燃烧,包括在一定压力下观察到的冷火焰;(2)在较高温度下燃烧,伴有热火焰。点火分两个阶段是高级碳氢化合物的特征,其中冷-火焰阶段先于热阶段产生易氧化产物火焰

物理过程

除了化学反应外,传递质量和能量的物理过程扩散对流发生在气体燃烧中。在没有外力的情况下,分量的速率扩散取决于溶液的浓度成分压力和温度的变化,以及扩散系数(扩散速度的测量)。后者要么是衡量的,要么是计算的气体动力学理论.扩散过程在燃烧反应中,在火焰中,即在气体混合物中,以及在空气中,都是非常重要的固体液体.扩散传热(通过分子方法)遵循一个定律(傅里叶定律),说明热通量(热量的测量)与温度梯度(两个极限温度之间的温度差)成正比。比例系数,称为热导系数,也用的计量或计算动能气体的理论,比如扩散系数。

质量和能量的对流传输可以用浮力、外力以及湍流和涡流运动来解释。对流是造成气体混合的主要原因(例如,在熔炉中)。

升华(没有中间液体阶段的固体直接蒸发),蒸发所有将固体和液体转化为气体的方法都大大有助于它们的易于燃烧。一般来说,凝结体系的燃烧。,液体而且固体—is more complex than that of gases, which accounts for the greater development of the gas combustion theory.

燃烧过程中的能量传输也可以通过气体的排放发生,主要在红外