發(fā)動(dòng)機(jī)原理課件-第四章 燃料及燃燒

1、第四章第四章 燃料與燃燒燃料與燃燒本章重點(diǎn)：本章重點(diǎn)：1、汽油、柴油的使用特性。、汽油、柴油的使用特性。2、理論空氣量、過量空氣系數(shù)、燃料及混、理論空氣量、過量空氣系數(shù)、燃料及混合氣的熱值等概念。合氣的熱值等概念。3、發(fā)動(dòng)機(jī)混合氣著火機(jī)理。、發(fā)動(dòng)機(jī)混合氣著火機(jī)理。第一節(jié)第一節(jié) 內(nèi)燃機(jī)的燃料和性質(zhì)內(nèi)燃機(jī)的燃料和性質(zhì)石油的主要成分：石油的主要成分：碳?xì)浠衔锾細(xì)浠衔顲 Cn nH Hm m，占，占97%97%98%98%， 少量少量O O、N N、S S等，占等，占2%2%3% 3% 燃料的制燃料的制取取碳?xì)浠衔锖喎Q碳?xì)浠衔锖喎Q“烴烴（C Cn nH Hm m）”包括：烷烴、烯烴、環(huán)烷烴、芳

2、香烴等，包括：烷烴、烯烴、環(huán)烷烴、芳香烴等，汽油和柴油通過石油蒸餾獲得。汽油和柴油通過石油蒸餾獲得。一、汽油的使用特性一、汽油的使用特性* * 汽油含碳原子數(shù)為汽油含碳原子數(shù)為C5C11，包括部分芳香烴和環(huán)烷烴，包括部分芳香烴和環(huán)烷烴以及烯、炔烴。餾程在以及烯、炔烴。餾程在30220* * 易于揮發(fā)，粘度小，比重低，易點(diǎn)燃但不易自燃。易于揮發(fā)，粘度小，比重低，易點(diǎn)燃但不易自燃。1.1. 蒸發(fā)性蒸發(fā)性液變氣的性質(zhì)液變氣的性質(zhì)指標(biāo)：指標(biāo)：餾程餾程和和飽和蒸汽壓飽和蒸汽壓餾程：餾程：汽油餾出的溫度范圍汽油餾出的溫度范圍 10%10%的餾出溫度：的餾出溫度：低，低，冷啟動(dòng)性冷啟動(dòng)性好；過低，易氣阻。好

3、；過低，易氣阻。 小于小于7070 50%50%的餾出溫度：的餾出溫度：低，低，平均揮發(fā)性平均揮發(fā)性好，燃燒快好，燃燒快, ,加速性加速性 和平穩(wěn)性好和平穩(wěn)性好, ,暖機(jī)時(shí)間短。暖機(jī)時(shí)間短。小于小于120120 90%90%的餾出溫度：的餾出溫度：標(biāo)志含有難揮發(fā)的標(biāo)志含有難揮發(fā)的重質(zhì)成分重質(zhì)成分。高，。高， 則重質(zhì)成分多，易形成積炭，從而則重質(zhì)成分多，易形成積炭，從而 稀釋機(jī)油。稀釋機(jī)油。小于小于190190餾程用蒸餾儀測定餾程用蒸餾儀測定:* * 將將100 100 mLmL待測燃油加入燒瓶并加熱使之蒸發(fā)；待測燃油加入燒瓶并加熱使之蒸發(fā)；* * 燃油蒸汽經(jīng)冷凝器冷卻凝結(jié)為液體，滴入量杯；燃油

4、蒸汽經(jīng)冷凝器冷卻凝結(jié)為液體，滴入量杯；* * 測量并記錄量杯內(nèi)燃油數(shù)量和對應(yīng)的溫度，并表達(dá)為蒸測量并記錄量杯內(nèi)燃油數(shù)量和對應(yīng)的溫度，并表達(dá)為蒸餾曲線。餾曲線。飽和蒸汽壓：飽和蒸汽壓：高，蒸發(fā)性強(qiáng)，易起動(dòng)，但易氣阻和蒸發(fā)損高，蒸發(fā)性強(qiáng)，易起動(dòng)，但易氣阻和蒸發(fā)損失大。夏季不大于失大。夏季不大于67KPa，冬季不大于，冬季不大于80KPa。*雷德飽和蒸汽壓：雷德飽和蒸汽壓：38測得汽油與其蒸氣體積比測得汽油與其蒸氣體積比1:4時(shí)的最大壓力時(shí)的最大壓力2. 2. 抗暴性抗暴性指標(biāo)：指標(biāo)：辛烷值辛烷值ONON、抗爆指數(shù)、抗爆指數(shù)正庚烷正庚烷C7H16C7H16辛烷值定為辛烷值定為0 0異辛烷異辛烷C8H

5、18C8H18辛烷值定為辛烷值定為100100二者混合液與汽油的爆燃程度進(jìn)行比較二者混合液與汽油的爆燃程度進(jìn)行比較汽油的汽油的辛烷值，即混合液中異辛烷的體積百分?jǐn)?shù)辛烷值，即混合液中異辛烷的體積百分?jǐn)?shù)研究法辛烷值研究法辛烷值RONRON馬達(dá)法辛烷值馬達(dá)法辛烷值MONMON（轉(zhuǎn)速和進(jìn)氣溫度較高，值低）（轉(zhuǎn)速和進(jìn)氣溫度較高，值低）二者之差為二者之差為汽油的靈敏度汽油的靈敏度，是衡量抗暴性隨著燃，是衡量抗暴性隨著燃燒條件而變化的尺度。燒條件而變化的尺度。 （MON=RONMON=RON0.8+10）車用汽油按車用汽油按MON分：分：70、75、80、85#4種牌號種牌號 我國按我國按RON分：主要有分

6、：主要有90、93、97#3個(gè)牌號個(gè)牌號 美國按美國按ONI分：分：85、87、89、91、93、97#7種牌號種牌號抗暴指數(shù)或辛烷值指數(shù)（抗暴指數(shù)或辛烷值指數(shù)（ONIONI）：）： （RON+MONRON+MON）/2/2 抗爆指數(shù)越大，抗爆性越好。抗爆指數(shù)越大，抗爆性越好。3. 3. 氧化安定性氧化安定性定義：定義：抵抗大氣或氧氣作用而保持性能不變的能力抵抗大氣或氧氣作用而保持性能不變的能力指標(biāo)：指標(biāo)：實(shí)際膠質(zhì)實(shí)際膠質(zhì)和和誘導(dǎo)期誘導(dǎo)期實(shí)際膠質(zhì)實(shí)際膠質(zhì)在規(guī)定條件下，對汽油進(jìn)行快速蒸發(fā)后殘?jiān)姓椴辉谝?guī)定條件下，對汽油進(jìn)行快速蒸發(fā)后殘?jiān)姓椴蝗芪铮匀芪?，以mg/100mL表示表示 安定

7、性差，易生成膠質(zhì)，顏色變深，產(chǎn)生沉淀；安定性差，易生成膠質(zhì)，顏色變深，產(chǎn)生沉淀；影響因素：組分中烯烴和非烴化合物影響因素：組分中烯烴和非烴化合物少少；直餾汽油好于催化裂化汽；直餾汽油好于催化裂化汽油；溫度越高，與空氣和金屬（油；溫度越高，與空氣和金屬（銅銅）接觸面大，）接觸面大，差差。危害：堵塞管路和噴嘴，積碳危害：堵塞管路和噴嘴，積碳措施：避光，低溫，降低氧的濃度，非金屬涂層，加抗氧防膠劑措施：避光，低溫，降低氧的濃度，非金屬涂層，加抗氧防膠劑誘導(dǎo)期誘導(dǎo)期在規(guī)定條件下，汽油處于穩(wěn)定狀態(tài)的時(shí)間（在規(guī)定條件下，汽油處于穩(wěn)定狀態(tài)的時(shí)間（min）4. 4. 添加劑添加劑抗暴劑：抗暴劑：四乙基鉛四乙基

8、鉛+ +溴化乙烷溴化乙烷四乙四乙基基鉛已被禁止使用，現(xiàn)用一些含氧有機(jī)化合物，如鉛已被禁止使用，現(xiàn)用一些含氧有機(jī)化合物，如甲基椒丁醚甲基椒丁醚(MTBE)、甲基環(huán)戊二烯三羰基錳（、甲基環(huán)戊二烯三羰基錳（MMT）、甲基叔戊基醚、叔）、甲基叔戊基醚、叔丁醇、甲醇、乙醇等，丁醇、甲醇、乙醇等，來提高汽油的辛烷值。來提高汽油的辛烷值。*另外，還包括：腐蝕性、無害性、清潔性等另外，還包括：腐蝕性、無害性、清潔性等二、柴油的使用特性二、柴油的使用特性輕柴油輕柴油高速柴油機(jī)；高速柴油機(jī)；餾程在餾程在180360另外，另外，重柴油、農(nóng)用柴油重柴油、農(nóng)用柴油中、低速柴油機(jī)；中、低速柴油機(jī)； 含碳原子數(shù)為含碳原子數(shù)

9、為C16C23，包括部分芳香烴和環(huán)烷烴以，包括部分芳香烴和環(huán)烷烴以及烯、炔烴。及烯、炔烴。 不易揮發(fā)，粘度較高，比重較大，自燃傾向比汽油大，不易揮發(fā)，粘度較高，比重較大，自燃傾向比汽油大，但不易點(diǎn)燃。但不易點(diǎn)燃。1. 1. 低溫流動(dòng)性低溫流動(dòng)性濁點(diǎn)：濁點(diǎn)：柴油中所含石蠟開始結(jié)晶，變混濁的溫度柴油中所含石蠟開始結(jié)晶，變混濁的溫度凝點(diǎn)：凝點(diǎn)：柴油失去流動(dòng)性開始凝結(jié)的溫度柴油失去流動(dòng)性開始凝結(jié)的溫度冷濾點(diǎn)：冷濾點(diǎn)：柴油不能以柴油不能以20mL/min20mL/min通過一定過濾器的最高溫度通過一定過濾器的最高溫度輕柴油按凝點(diǎn)分：輕柴油按凝點(diǎn)分：1010、5 5、0 0、-10-10、-20-20、-

10、35-35、-50-50牌號牌號選用柴油時(shí)，按其凝點(diǎn)應(yīng)比最低環(huán)境溫度約高出選用柴油時(shí)，按其凝點(diǎn)應(yīng)比最低環(huán)境溫度約高出5 確確定牌號。定牌號。2.2.著火性能著火性能指標(biāo)：指標(biāo)：十六烷值（十六烷值（CNCN）十六烷十六烷C C1616H H3434十六烷值定為十六烷值定為100100，易自燃，易自燃 -甲基萘甲基萘十六烷值定為十六烷值定為0，不易自燃，不易自燃二者混合液與柴油的自燃性比較，混合液中十六二者混合液與柴油的自燃性比較，混合液中十六烷的體積百分?jǐn)?shù)為柴油的十六烷值。烷的體積百分?jǐn)?shù)為柴油的十六烷值。車用柴油的車用柴油的CNCN：405040503.3.餾程餾程評價(jià)柴油蒸發(fā)性的指標(biāo)評價(jià)柴油蒸

11、發(fā)性的指標(biāo)50% 餾出溫度：餾出溫度：低，柴油蒸發(fā)性好，輕餾分多，有利于低，柴油蒸發(fā)性好，輕餾分多，有利于混合氣形成和著火，冷起動(dòng)性能好?；旌蠚庑纬珊椭?，冷起動(dòng)性能好。 90% 和和 95% 餾出溫度：餾出溫度：高，柴油中重餾分多，燃燒容易高，柴油中重餾分多，燃燒容易不完全易形成積炭，排氣容易冒煙。不完全易形成積炭，排氣容易冒煙。4. 4. 粘度粘度表示流體內(nèi)部摩擦力表示流體內(nèi)部摩擦力影響噴霧質(zhì)量：影響噴霧質(zhì)量： * * 粘度大，柴油噴射時(shí)，霧化質(zhì)量差，燃燒不完全，燃油粘度大，柴油噴射時(shí)，霧化質(zhì)量差，燃燒不完全，燃油消耗率高，排氣冒煙。消耗率高，排氣冒煙。* * 粘度低，噴油泵、噴油嘴的偶件

12、潤滑不良，磨損嚴(yán)重，粘度低，噴油泵、噴油嘴的偶件潤滑不良，磨損嚴(yán)重，壽命短。壽命短。* * 輕柴油的粘度為輕柴油的粘度為 2.5 2.5 8 8 10 -6 10 -6 m m2/ 2/ s s（20 20 時(shí)）。時(shí)）。3. 3. 殘?zhí)繗執(zhí)繗執(zhí)恐担簹執(zhí)恐担簾o空氣通入下，柴油加熱生成碳值殘?jiān)男再|(zhì)。無空氣通入下，柴油加熱生成碳值殘?jiān)男再|(zhì)。是燃料中膠質(zhì)和不穩(wěn)定化合物的間接指標(biāo)是燃料中膠質(zhì)和不穩(wěn)定化合物的間接指標(biāo)殘?zhí)恐蹈?，易產(chǎn)生大量積炭殘?zhí)恐蹈?，易產(chǎn)生大量積炭4. 4. 灰分灰分燃燒剩余物燃燒剩余物有機(jī)酸和無機(jī)鹽類有機(jī)酸和無機(jī)鹽類5. 5. 含硫量含硫量硫和硫化物硫和硫化物燃燒生成二氧化硫、亞硫酸

13、或硫酸燃燒生成二氧化硫、亞硫酸或硫酸6. 6. 機(jī)械雜質(zhì)和水分機(jī)械雜質(zhì)和水分造成磨損、堵塞、銹蝕造成磨損、堵塞、銹蝕 柴油與汽油的性能比較：柴油與汽油的性能比較：三、代用燃料三、代用燃料第二節(jié)第二節(jié) 燃油的燃燒燃油的燃燒一、燃油完全燃燒的化學(xué)反應(yīng)一、燃油完全燃燒的化學(xué)反應(yīng) 用用g gc c、g gh h、g go o分別表示每千克燃油中分別表示每千克燃油中C C、H H、O O的的千克數(shù)，則：千克數(shù)，則： g gc c g gh h g go o 汽油汽油 0.855 0.145 0.0 0.855 0.145 0.0柴油柴油 0.870 0.870 0.126 0.126 0.0040.00

14、4對對 C C：C+OC+O2 2=CO=CO2 2 g gc ckg(C)+8/3gkg(C)+8/3gc ckg(Okg(O2 2)=11/3g)=11/3gc ckg(COkg(CO2 2) )對對 H H：H H2 2+1/2O+1/2O2 2=H=H2 2O O g gh hkg(Hkg(H2 2)+8g)+8gh hkg(Okg(O2 2)=9g)=9gh hkg(Hkg(H2 2O)O)二、理論空氣量二、理論空氣量 定義：定義：1 1kgkg燃油完全燃燒所需的空氣量。用燃油完全燃燒所需的空氣量。用L LO O表示。表示。單位單位為為 kg/kgkg/kg。 在每千克燃油中，含有在

15、每千克燃油中，含有g(shù) go okg kg 的氧，所以每千克燃油完的氧，所以每千克燃油完全燃燒時(shí)需要供應(yīng)的氧為：全燃燒時(shí)需要供應(yīng)的氧為：8/38/3g gc c +8g +8gh h -g -go o kg kg所以：所以：L LO O=1/0.23=1/0.23（8/3g8/3gc c+8g+8gh h-g-go o） kg/kg kg/kg質(zhì)量質(zhì)量L LO O=1/0.21=1/0.21（1/12g1/12gc c+1/4g+1/4gh h-1/32g-1/32go o）kmol/kgkmol/kg摩爾數(shù)摩爾數(shù)L LO O=22.4/0.21=22.4/0.21（1/12g1/12gc c+

16、1/4g+1/4gh h-1/32g-1/32go o）mm3 3/kg/kg體積體積汽油的理論空氣量為汽油的理論空氣量為1 14.8kg/kg4.8kg/kg，柴油的理論空氣量為柴油的理論空氣量為14.14.3kg/kg3kg/kg。三、過量空氣系數(shù)三、過量空氣系數(shù)定義：定義：發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程中，發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程中，1 1kgkg燃油實(shí)際供給的空氣數(shù)燃油實(shí)際供給的空氣數(shù)量量L L與理論空氣量與理論空氣量L L0 0 之比值。之比值。 用用a表示：表示： a =L/ L =L/ L0 0 a =1 =1時(shí)為時(shí)為理論混合氣；理論混合氣； a 1 1 1時(shí)為時(shí)為稀混合氣稀混合氣空燃比空燃比 ： = =

17、空氣量空氣量/ /燃料量燃料量= = aL L0 0*汽油機(jī)：汽油機(jī)：a=0.8=0.81.2；柴油機(jī)：；柴油機(jī)： a=1.2=1.21.6；增壓柴油機(jī)：增壓柴油機(jī)： a=1.8=1.82.2四、燃燒產(chǎn)物的數(shù)量四、燃燒產(chǎn)物的數(shù)量（kmol/kg） (a1時(shí)時(shí)) 1 1燃燒前混合氣數(shù)量燃燒前混合氣數(shù)量（kmol/kg）汽油機(jī)：汽油機(jī)：M1= M1= aL L0 0+1/m+1/mT T ( (燃燒前為可燃混合氣燃燒前為可燃混合氣) ) m mT T-燃料摩爾質(zhì)量（燃料摩爾質(zhì)量（kg/kmolkg/kmol）柴油機(jī)：柴油機(jī)：M1= M1= aL L0 0 ( (燃燒前為純空氣燃燒前為純空氣) )2

18、 2燃燒后燃燒產(chǎn)物數(shù)量燃燒后燃燒產(chǎn)物數(shù)量（kmol/kg） 完全燃燒后產(chǎn)物：完全燃燒后產(chǎn)物：CO2CO2、H2OH2O、O2O2、N2(N2N2(N2摩爾數(shù)沒變，可不計(jì)摩爾數(shù)沒變，可不計(jì)) ) M2= M2= aL L0 0+ +1/4g1/4gh h+ +1/32g1/32go o3 3理論分子變化系數(shù)理論分子變化系數(shù) 0 0 0 0=M2/M1=M2/M1 0 0越大，越有利于做功、提高熱效率、提高功率越大，越有利于做功、提高熱效率、提高功率 汽油機(jī)：汽油機(jī)： 0 0=1.032=1.0321.053；柴油機(jī)：；柴油機(jī)： 0 0=1.046=1.0461.069五、燃油和可燃混合氣的熱值五

19、、燃油和可燃混合氣的熱值1 1燃油的熱值：燃油的熱值： 每千克燃油完全燃燒所放出的熱量。每千克燃油完全燃燒所放出的熱量。 KJ/kgKJ/kg高熱值高熱值H H0 0生成水為液態(tài)時(shí)所放出的熱量生成水為液態(tài)時(shí)所放出的熱量低熱值低熱值H Hu u生成水為氣態(tài)時(shí)所放出的熱量生成水為氣態(tài)時(shí)所放出的熱量 低熱值：汽油低熱值：汽油4 400KJ/Kg4 400KJ/Kg；柴油；柴油 42500KJ/Kg42500KJ/Kg2 2混合氣的熱值混合氣的熱值（H Hm m） 每千摩爾混合氣完全燃燒放出的熱量。每千摩爾混合氣完全燃燒放出的熱量。 kJ/kmolkJ/kmol H Hm m=H=Hu u/ /（ a

20、L L0 0+1/m+1/mT T ）一般混合氣的熱值均指理論混合氣的熱值。一般混合氣的熱值均指理論混合氣的熱值。第二節(jié)第二節(jié) 發(fā)動(dòng)機(jī)混合氣的著火發(fā)動(dòng)機(jī)混合氣的著火燃燒：燃燒：本質(zhì)上是一種放熱的氧化反應(yīng)。本質(zhì)上是一種放熱的氧化反應(yīng)。燃燒過程分為兩個(gè)階段：燃燒過程分為兩個(gè)階段：著火與燃燒著火與燃燒著火著火是燃燒（出現(xiàn)明顯光和火焰之前）的物理是燃燒（出現(xiàn)明顯光和火焰之前）的物理 和化學(xué)準(zhǔn)備階段。（和化學(xué)準(zhǔn)備階段。（稱為滯燃期稱為滯燃期）物理準(zhǔn)備：物理準(zhǔn)備：燃料的霧化、蒸發(fā)、與空氣形成可燃混合氣等燃料的霧化、蒸發(fā)、與空氣形成可燃混合氣等化學(xué)準(zhǔn)備：化學(xué)準(zhǔn)備：焰前的緩慢氧化反應(yīng)。焰前的緩慢氧化反應(yīng)。（速

21、度很低，壓力和溫（速度很低，壓力和溫 度無明顯升高，逐漸積累熱量或形成活化中心）度無明顯升高，逐漸積累熱量或形成活化中心）活化中心活化中心在壓縮終了高溫作用下，燃油分子分裂成大在壓縮終了高溫作用下，燃油分子分裂成大 量由原子或自由基（如量由原子或自由基（如H H、O O、CHCH、OHOH等）。等）。燃燒燃燒是氧化反應(yīng)加速至激化的結(jié)果是氧化反應(yīng)加速至激化的結(jié)果。著火方式著火方式進(jìn)入燃燒有兩種方法：進(jìn)入燃燒有兩種方法：點(diǎn)燃點(diǎn)燃利用點(diǎn)火系向可燃混合氣增加能量利用點(diǎn)火系向可燃混合氣增加能量自燃自燃利用自身積累的熱量或活化中心著火利用自身積累的熱量或活化中心著火點(diǎn)燃是在局部混合氣內(nèi)進(jìn)行的，自燃是在全部

22、混合氣點(diǎn)燃是在局部混合氣內(nèi)進(jìn)行的，自燃是在全部混合氣內(nèi)同時(shí)發(fā)生的。內(nèi)同時(shí)發(fā)生的。發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的燃燒過程經(jīng)歷三個(gè)基本步驟：發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的燃燒過程經(jīng)歷三個(gè)基本步驟：1 1）燃油與空氣形成可燃混合氣）燃油與空氣形成可燃混合氣2 2）點(diǎn)燃可燃混合氣，或可燃混合氣發(fā)生自燃。）點(diǎn)燃可燃混合氣，或可燃混合氣發(fā)生自燃。3 3）火源擴(kuò)大到整個(gè)可燃混合氣，形成全面燃燒）火源擴(kuò)大到整個(gè)可燃混合氣，形成全面燃燒按化學(xué)動(dòng)力學(xué)的觀點(diǎn)分：按化學(xué)動(dòng)力學(xué)的觀點(diǎn)分：熱著火機(jī)理熱著火機(jī)理和和鏈?zhǔn)椒磻?yīng)著火機(jī)理鏈?zhǔn)椒磻?yīng)著火機(jī)理（一）（一）熱著火機(jī)理（也稱熱著火機(jī)理（也稱熱自燃熱自燃或或熱爆熱爆）( (無外部能量下無外部能量下) )定義：定義：

23、若化學(xué)反應(yīng)所釋放的熱量大于散失的熱量，混合若化學(xué)反應(yīng)所釋放的熱量大于散失的熱量，混合氣的溫度升高，進(jìn)而促進(jìn)混合氣的反應(yīng)速率和放熱速率氣的溫度升高，進(jìn)而促進(jìn)混合氣的反應(yīng)速率和放熱速率增大，這種相互促進(jìn)，最終導(dǎo)致極快的反應(yīng)速率而著火。增大，這種相互促進(jìn)，最終導(dǎo)致極快的反應(yīng)速率而著火。反應(yīng)活化能反應(yīng)活化能氣體分子要進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)需要相互碰撞，碰氣體分子要進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)需要相互碰撞，碰 撞分子所必須具備一定大小的能量。撞分子所必須具備一定大小的能量。活化分子活化分子能量超過活化能的分子能量超過活化能的分子發(fā)動(dòng)機(jī)能否著火，取決于著火階段有無發(fā)動(dòng)機(jī)能否著火，取決于著火階段有無熱量積累熱量積累，氧化，氧化反應(yīng)能

24、否自動(dòng)加速。反應(yīng)能否自動(dòng)加速。一、著火機(jī)理一、著火機(jī)理能保證著火的缸內(nèi)最能保證著火的缸內(nèi)最低溫度和壓力稱為低溫度和壓力稱為著著火臨界溫度火臨界溫度和和著火臨著火臨界壓力界壓力。著火的必要條件著火的必要條件該曲線稱著火臨界線該曲線稱著火臨界線熱著火機(jī)理著火條件熱著火機(jī)理著火條件 著火臨界線著火臨界線著火臨界溫度和著火臨界壓力：著火臨界溫度和著火臨界壓力：（二）（二）鏈?zhǔn)椒磻?yīng)著火機(jī)理鏈?zhǔn)椒磻?yīng)著火機(jī)理（也稱（也稱鏈鎖反應(yīng)鏈鎖反應(yīng)或或鏈爆炸鏈爆炸 )反應(yīng)自動(dòng)加速不一定要依靠熱量的積累使大量分反應(yīng)自動(dòng)加速不一定要依靠熱量的積累使大量分子活化，以某種方式（輻射、電離）激發(fā)出活化子活化，以某種方式（輻射、電

25、離）激發(fā)出活化中中心，通過鏈鎖反應(yīng)逐漸積累活化中心的方法也能心，通過鏈鎖反應(yīng)逐漸積累活化中心的方法也能使使反應(yīng)自動(dòng)加速，直至著火。反應(yīng)自動(dòng)加速，直至著火。鏈鎖反應(yīng)：鏈鎖反應(yīng)：其中一個(gè)活化作用能引起很多基本反其中一個(gè)活化作用能引起很多基本反 應(yīng)，即反應(yīng)鏈。應(yīng)，即反應(yīng)鏈。鏈鎖反應(yīng)的過程：鏈鎖反應(yīng)的過程：鏈引發(fā)鏈引發(fā)鏈傳播鏈傳播鏈中斷鏈中斷鏈引發(fā)鏈引發(fā)：反應(yīng)物分子分解為自由原子或自由基，反應(yīng)物分子分解為自由原子或自由基， 形成活化中心。形成活化中心。鏈傳播：鏈傳播：反應(yīng)進(jìn)一步推進(jìn)，生成新的自由原子或反應(yīng)進(jìn)一步推進(jìn)，生成新的自由原子或 自由基。自由基。 直鏈反應(yīng)直鏈反應(yīng)一個(gè)活化中心與反應(yīng)物作用產(chǎn)生一一

26、個(gè)活化中心與反應(yīng)物作用產(chǎn)生一 個(gè)新的活化中心，反應(yīng)以恒速進(jìn)行。個(gè)新的活化中心，反應(yīng)以恒速進(jìn)行。 支鏈反應(yīng)支鏈反應(yīng)一個(gè)活化中心引起的反應(yīng)，同時(shí)生成一個(gè)活化中心引起的反應(yīng)，同時(shí)生成 兩個(gè)以上的活化中心，反應(yīng)速度急劇增長。兩個(gè)以上的活化中心，反應(yīng)速度急劇增長。 退化支鏈反應(yīng)退化支鏈反應(yīng)一個(gè)活化中心產(chǎn)生一個(gè)新活化中心和過氧化一個(gè)活化中心產(chǎn)生一個(gè)新活化中心和過氧化 物或醛，過氧化物或醛發(fā)生分解引起新的支鏈反應(yīng)。物或醛，過氧化物或醛發(fā)生分解引起新的支鏈反應(yīng)。鏈中斷鏈中斷: 具有反應(yīng)能力的自由原子或自由基與冷的具有反應(yīng)能力的自由原子或自由基與冷的 壁面或惰性氣體碰撞壁面或惰性氣體碰撞,使反應(yīng)能力減小。使反應(yīng)

27、能力減小。例如：氫的燃燒化學(xué)方程：例如：氫的燃燒化學(xué)方程：2H2+O22H2O實(shí)際過程是：實(shí)際過程是：鏈引發(fā)：鏈引發(fā)：H2 2H鏈傳播鏈傳播(鏈爆炸鏈爆炸)：H+O2 OH+O O+H2OH+H 2OH+2H2 2H2O+2H 總的反應(yīng)：總的反應(yīng)：H+3H2+O2 2H2O+3H鏈中斷：鏈中斷：H+H+M H2+M（M是惰性氣體分子）是惰性氣體分子） H+OH+M H2O+M H+O+M OH+M混合氣的著火往往不是單一機(jī)理進(jìn)行，二者機(jī)理同時(shí)存混合氣的著火往往不是單一機(jī)理進(jìn)行，二者機(jī)理同時(shí)存在相互促進(jìn)。在相互促進(jìn)。一般說，在高溫下以熱爆炸為主，在低溫下以鏈爆炸為一般說，在高溫下以熱爆炸為主，在

28、低溫下以鏈爆炸為主。主。二、發(fā)動(dòng)機(jī)混合氣的著火二、發(fā)動(dòng)機(jī)混合氣的著火1 1、低溫多級著火、低溫多級著火低溫多級著火過程低溫多級著火過程柴油機(jī)的壓燃柴油機(jī)的壓燃和和汽油機(jī)的爆燃汽油機(jī)的爆燃具具有低溫多級著火有低溫多級著火的特點(diǎn)。的特點(diǎn)。 低溫多級著火過程：低溫多級著火過程： 冷焰誘導(dǎo)冷焰誘導(dǎo)t1+冷焰冷焰t2+藍(lán)焰藍(lán)焰t3熱焰熱焰 t1在溫度較高處（在溫度較高處（500700）開始緩慢氧化，壓力沒）開始緩慢氧化，壓力沒有明顯變化。形成過氧化物和乙醛。有明顯變化。形成過氧化物和乙醛。直鏈反應(yīng)。直鏈反應(yīng)。t2過氧化物以一定速度分解，過氧化物以一定速度分解，熱量有初步積累但較慢，熱量有初步積累但較慢，

29、反應(yīng)開始加劇，產(chǎn)生大量甲醛。當(dāng)過氧化物達(dá)到臨界溫度反應(yīng)開始加劇，產(chǎn)生大量甲醛。當(dāng)過氧化物達(dá)到臨界溫度時(shí)，出現(xiàn)時(shí)，出現(xiàn)淡青色淡青色火焰。此時(shí)的反應(yīng)為火焰。此時(shí)的反應(yīng)為一級反應(yīng)。一級反應(yīng)。 t3熱量積累較多，支鏈反應(yīng)生成活化中心較多，出現(xiàn)熱量積累較多，支鏈反應(yīng)生成活化中心較多，出現(xiàn)藍(lán)藍(lán)色色火焰。溫度和壓力明顯升高。此時(shí)的反應(yīng)為火焰。溫度和壓力明顯升高。此時(shí)的反應(yīng)為二級反應(yīng)。二級反應(yīng)。（t1+t2+t3為著火延遲期或滯燃期）為著火延遲期或滯燃期） 熱焰熱焰熱量和活化中心同時(shí)大量積累，反應(yīng)將激烈進(jìn)行，熱量和活化中心同時(shí)大量積累，反應(yīng)將激烈進(jìn)行，在極短的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生熱爆炸，出現(xiàn)在極短的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生熱爆炸，出

30、現(xiàn)桔黃色桔黃色熱（高溫）火焰熱（高溫）火焰，即產(chǎn)生自燃。熱火焰的出現(xiàn)稱為，即產(chǎn)生自燃。熱火焰的出現(xiàn)稱為三級反應(yīng)。三級反應(yīng)。2 2、高溫單級著火、高溫單級著火在壓縮過程已進(jìn)行一定的化學(xué)反應(yīng)，使溫度升高；在壓縮過程已進(jìn)行一定的化學(xué)反應(yīng)，使溫度升高；汽油機(jī)汽油機(jī)火花塞跳火后，其電極附近局部混合氣溫度急劇火花塞跳火后，其電極附近局部混合氣溫度急劇上升，出現(xiàn)很多活化中心（上升，出現(xiàn)很多活化中心（OH、CH），出現(xiàn)明顯發(fā)熱、），出現(xiàn)明顯發(fā)熱、發(fā)光的小區(qū)域發(fā)光的小區(qū)域火焰核；以火焰核為中心向外進(jìn)行傳播?；鹧婧?；以火焰核為中心向外進(jìn)行傳播。在很短時(shí)間內(nèi)不經(jīng)過冷焰直接進(jìn)入藍(lán)焰在很短時(shí)間內(nèi)不經(jīng)過冷焰直接進(jìn)入藍(lán)焰熱焰。