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固体碳粒的燃烧

添加时间:2017/6/14 11:57:14 浏览次数:514

固体燃料的燃烧实质上可归结为是碳的燃烧,甚至在燃烧气体燃料和液体燃料时,所分离出的碳黑和黑烟粒的燃烧也是属于碳的燃烧。某些金属的燃烧也类似于碳的燃烧。因此,碳的燃烧实质引起了科研工作者的极大兴趣与注意,进行着很多理论的技术的研究工作。

1.碳的燃烧过程

碳在空气中燃烧是一多相燃烧过程,但它最基本的过程是碳与氧化剂之间的氧化反应,因此首先要使氧化剂到达固体表面,否则,化学反应就无法开始。使氧化剂到达粒子表面主要是依靠扩散来实现得到,故与整个容积中进行的均匀气相燃烧反应有很大差别,这里所指的表面不仅包括碳粒的外表面,还包括由碳粒表面裂缝所构成的内孔表面。

碳表面的反应机理和气相反应机理是不同的。通常认为,碳分子和碳表面上吸附的氧发生反应,其反应生成物可能是CO?,或CO,或二者兼而有之。一般来说,对于任何多相反应过程都将依次经历下面五个阶段:

(1)氧气扩散至固体燃料表面;

(2)扩散到固体表面的气体须为固体表面所吸附,它常作为化学反应的第一阶段;

(3)吸附后的气体和固体表面进行化学反应,形成吸附后的生成物。

(4)吸附后的生成物从固体表面上解吸;

(5)解吸后的气态生成物扩散离开固体表面至周围环境。

    上面五个阶段是一次发生,所以整个多相反应过程进行的快慢,即多相反应的总速率或多相燃烧速率,取决于上述各阶段中最慢阶段的速率。要深入了解碳的燃烧,就需对上述过程进行讨论,也就是碳与氧究竟按着怎样的反应并按着怎样的步骤进行的。