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燃烧化学:求解平衡状态绝热火焰温度问题

时间:2023-11-21 理论教育 版权反馈
【摘要】:现在回到1.6节中关于C(石墨)氧化的问题。我们希望计算在1 atm的压力下,1 mol的C(石墨)在1 mol的O2中燃烧时的绝热火焰温度。这样需要考虑包括N2的摩尔数和加热N2所需要的显焓修正下面的非线性代数方程组:求解上式可得对比两个非线性代数方程组求解发现:① 使用空气时,绝热火焰温度明显降低;② 使用纯氧时,反应不完全,因为较高的绝热火焰温度促进CO2解离成CO和O2。在这门课程中将使用ChemKin软件包的平衡解算器。

燃烧化学:求解平衡状态绝热火焰温度问题

现在回到1.6节中关于C(石墨)氧化的问题。我们希望计算在1 atm的压力下,1 mol的C(石墨)在1 mol的O2中燃烧时的绝热火焰温度。初始温度为298 K,这4个方程如下:

上述问题的解决方案可以从http://melchior.usc.edu/public/AME579/Week_2/carbon oxidation.xls.下载Excel表格来解决。注意,要运行Excel求解程序,需要用户从http://melchior.usc.edu/public/AME579/Week_2/NASA_poly下载热力学性质表并命名为JANAF.xls。这个文件需要与carbon oxidation.xls文件放在同一个目录中。

求解上述非线性代数方程组,可得

现在假设C在空气中燃烧,而不是在纯氧中燃烧。这样需要考虑包括N2的摩尔数(=1 mol O2×79/21)和加热N2所需要的显焓修正下面的非线性代数方程组:

求解上式可得(www.xing528.com)

对比两个非线性代数方程组求解发现:① 使用空气时,绝热火焰温度明显降低;② 使用纯氧时,反应不完全,因为较高的绝热火焰温度促进CO2解离成CO和O2

两个常用的平衡解算器是Stanjan(或ChemKin软件包的平衡解算器-EQUIL)和NASA的平衡求解代码(cec86)。在这门课程中将使用ChemKin软件包的平衡解算器。

[1]M.W.Chase.NIST-JANAF Thermochemical Tables, 4th Edition [M].American Insticate of Physics, 1998.

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