高等燃燒學(xué)講義第14篇(鄭洪濤0學(xué)時)課件

高等燃燒學(xué)第十四章固體的燃燒主講人：鄭洪濤.第十四章固體的燃燒14.1燃煤鍋爐14.2非均相反應(yīng)14.3碳的燃燒14.3.1概述14.3.2單膜模型14.3.3雙膜模型14.3.4碳顆粒燃燒時間14.4煤的燃燒14.5其他固體14.6小結(jié).煤是最重要的固體燃料，燃煤鍋爐有沸騰床、流化床、鏈條床、旋風(fēng)爐等。固體燃燒還包括垃圾焚燒、金屬燃燒、火箭發(fā)動機(jī)混合燃料燃燒、木材燃燒和碳(煤焦或炭焦)的燃燒等。固體燃料燃燒問題非常復(fù)雜，一些細(xì)節(jié)既取決于燃料的自然屬性，又和其特定應(yīng)用場合有關(guān)。圖14.1是典型的煤粉鍋爐。煤被粉碎后絕大多數(shù)煤粉粒徑小于75μm。煤粉被一次風(fēng)吹入一次風(fēng)區(qū)，一次風(fēng)提供了總?cè)紵L(fēng)量的20%。在一次風(fēng)中，氧氣消耗于揮發(fā)分產(chǎn)物的燃燒。二次風(fēng)通過二次風(fēng)口以高速進(jìn)入，并與焦炭以及來自鍋爐下部的燃燒產(chǎn)物混合燃燒。經(jīng)充分換熱后，煙氣被送入除塵和脫硫裝置，有時還有脫硝裝置。鍋爐系統(tǒng)中有相當(dāng)大一部分為空氣污染控制系統(tǒng)。第十四章固體的燃燒——14.1燃煤鍋爐.第十四章固體的燃燒——14.1燃煤鍋爐.非均相反應(yīng)是指涉及以不同物理狀態(tài)存在的組分參與的反應(yīng)過程，例如氣-液反應(yīng)、氣-固反應(yīng)等。氣-固反應(yīng)的整個過程細(xì)分為以下的幾個基本環(huán)節(jié):(1)反應(yīng)物分子通過對流和(或)擴(kuò)散作用到達(dá)固體表面;(2)反應(yīng)物分子在固體表面被吸附;(3)包含被吸附分子、固體表面自身及氣相分子的多種化合作用的基元反應(yīng);(4)產(chǎn)物分子在固體表面的解吸附;(5)產(chǎn)物分子通過對流和擴(kuò)散作用離開固體表面。第(1)步和第(5)步相似，可用第3章中傳質(zhì)的內(nèi)容來分析。中間幾步反應(yīng)比較復(fù)雜，尤其是第(3)步。第十四章固體的燃燒——14.2非均相反應(yīng).為了詳細(xì)描述這些反應(yīng)步驟，我們根據(jù)反應(yīng)物和產(chǎn)物在固體表面吸附強(qiáng)弱的不同而引用三個速率方程。首先，如果反應(yīng)物分子A的吸附能力較弱，那么反應(yīng)速率R與鄰近表面處的A氣體濃度成正比，即其中，k(T)是速率常數(shù)。第二，如果A強(qiáng)吸附，則反應(yīng)速率與A的氣相濃度無關(guān)：最后，反應(yīng)物A弱吸附、產(chǎn)物分子B強(qiáng)吸附，這種情況下其中，[A]和[B]是接近固體表面的A和B的氣相濃度。上面三式表明氣-固反應(yīng)速率的表達(dá)式同我們所熟悉的均相基元反應(yīng)是不同的。第十四章固體的燃燒——14.2非均相反應(yīng).煤粉燃燒時，在揮發(fā)性物質(zhì)從煤顆粒中脫掉并燃燒之后將有焦炭生成。隨后焦炭的燃盡是整個燃燒過程包括需要的停留時間和燃燒空間大小的控制過程。而且，相當(dāng)大部分的熱量是通過焦炭顆粒的燃燒輻射出去的。圖14.2示出了在反應(yīng)邊界層內(nèi)一個燃燒的碳表面。在此表面上，主要根據(jù)碳表面溫度不同，碳可以同O2、CO2或者H2O發(fā)生如下的總包反應(yīng):第十四章固體的燃燒——14.3碳的燃燒——概述.通常，碳表面的主要產(chǎn)物是CO。從表面擴(kuò)散出去的CO穿過邊界層并同向內(nèi)部擴(kuò)散的氧氣相結(jié)合，發(fā)生如下的均相總包反應(yīng):當(dāng)然，上面這個反應(yīng)式中包含許多基元反應(yīng)步驟，其中最重要的一步是CO+OH→CO2+H。從原理上說，在確定了所有基元反應(yīng)步驟后，碳的氧化問題可以通過列出適當(dāng)組分、能量和質(zhì)量守恒方程，根據(jù)固體表面和自由氣流中的邊界條件來求解。然而這一方法的復(fù)雜性在于碳表面是多孔的，其表面的詳細(xì)屬性又隨碳氧化的過程而改變。因此，在一定的條件下，顆粒內(nèi)部擴(kuò)散在碳的燃燒中發(fā)揮著重要的作用。第十四章固體的燃燒——14.3碳的燃燒——概述.碳燃燒的簡化模型是基于圖14.2給出的總包反應(yīng)，并且通常假定擴(kuò)散無法通過固體表面。根據(jù)表面和氣相化學(xué)的假定，有幾種不同的建模方法。單膜模型：氣相中沒有火焰面，最高溫度點在碳的表面。雙膜模型：火焰面位于距離表面一定距離處，在火焰表面CO與O2發(fā)生反應(yīng)。連續(xù)膜模型：火焰區(qū)域分布在整個邊界層內(nèi)，而非集中在一個薄層內(nèi)。單膜模型十分簡單，可以方便而又清晰地闡明非均相化學(xué)動力學(xué)和氣相擴(kuò)散的共同作用。雙膜模型依然很簡單，但更趨合理，它示出了產(chǎn)物CO先后產(chǎn)生和氧化的過程。利用這些模型可以估算碳-焦(carbon-char)的燃燒時間。第十四章固體的燃燒——14.3碳的燃燒——概述.1.假設(shè)單個碳球的燃燒應(yīng)遵循如下的假定：(1)燃燒過程為準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)。(2)球形碳顆粒在無限大、靜態(tài)環(huán)境中燃燒，只存在氧氣和氮氣。與其他顆粒沒有相互作用，對流的影響可忽略。(3)在顆粒表面，碳與化學(xué)當(dāng)量的氧氣反應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳。(4)氣相僅由氧氣、二氧化碳和惰性氣體組成。氧氣向內(nèi)擴(kuò)散，和表面碳反應(yīng)生成二氧化碳；二氧化碳向外擴(kuò)散；惰性氣體形成不流動邊界層，即前述的斯蒂芬問題。(5)氣相導(dǎo)熱系數(shù)、比定壓熱容、密度與質(zhì)量擴(kuò)散系數(shù)的乘積都是常數(shù)。進(jìn)而假定路易斯數(shù)為1。(6)碳顆粒對氣相組分具有不透過性，即內(nèi)部擴(kuò)散可忽略。(7)碳顆粒溫度均勻，以灰體形式和外界輻射換熱。第十四章固體的燃燒——14.3碳的燃燒——單膜模型.圖14.3示出了基于上述假設(shè)的基本模型，表明了各氣相組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和溫度分布隨徑向的變化。二氧化碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在表面處達(dá)到最大值，而遠(yuǎn)離顆粒表面無窮遠(yuǎn)處為0；氧氣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在表面處最小。如果氧氣消耗得非?？斓脑?，顆粒表面上氧氣的濃度將趨于0。既然假定在氣相中沒有反應(yīng)發(fā)生，即所有熱量的釋放都第十四章固體的燃燒——14.3碳的燃燒——單膜模型生在固體表面，則溫度將由表面溫度的最大值Ts單調(diào)地下降到遠(yuǎn)離表面處的溫度T∞。.2.總質(zhì)量和組分守恒方程在下面的分析中，主要目的是確定可估算碳質(zhì)量燃燒率(?C)和表面溫度(Ts)的表達(dá)式，重要中間變量包括氧氣和二氧化碳在碳表面的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。圖14.4示出了三種組分的質(zhì)量通量之間的關(guān)系。在表面上，碳的質(zhì)量通量必須等于流出的二氧化碳和流人的氧氣質(zhì)量通量的差值，即:第十四章固體的燃燒——14.3碳的燃燒——單膜模型類似地，在任一徑向位置r

處，凈質(zhì)量通量是二氧化碳和氧氣質(zhì)量通量的差值，即:.在穩(wěn)態(tài)、無氣相反應(yīng)條件下，不同時間和不同的徑向位置處各種組分的質(zhì)量通量都保持不變，因此可以得到:或：可以看到，流出的質(zhì)量流量恰恰等于碳的燃燒速率。二氧化碳和氧氣的流率還可以通過在表面上反應(yīng)的化學(xué)當(dāng)量來建立關(guān)聯(lián)，即：或：其中化學(xué)計量系數(shù)：下標(biāo)I表示這個系數(shù)用于單膜模型。對于雙膜模型還有一個不同的化學(xué)計量系數(shù)。第十四章固體的燃燒——14.3碳的燃燒——單膜模型.

第十四章固體的燃燒——14.3碳的燃燒——單膜模型.通過含兩個邊界條件的一階常微分方程，可以得到?C的表達(dá)式，即得到問題的特征值。對上式分離變量，并在上下限內(nèi)積分，可以得到：因為YO2,∞是給定量，因此如果知道了碳顆粒表面的YO2,s值，問題即可解決。4.表面化學(xué)動力學(xué)假定同氧氣有關(guān)的反應(yīng)C+O2→CO2是一級的，碳的反應(yīng)速率可以表示為:式中，[O2,s]是表面上氧氣的濃度(kmol/m3)，kc是反應(yīng)速率常數(shù)，即kc=Aexp(-EA/RuTs)。第十四章固體的燃燒——14.3碳的燃燒——單膜模型.將濃度轉(zhuǎn)化為質(zhì)量分?jǐn)?shù)，有：將碳燃燒速率和表面(r=rs

)處碳質(zhì)量通量關(guān)聯(lián)起來：或：式中，除YO2,s外的所有化學(xué)動力學(xué)參數(shù)都包含在因子Kkin中，應(yīng)注意Kkin值取決于壓力、表面溫度和碳顆粒半徑等。從上式中解出YO2,s并代入到碳質(zhì)量燃燒率(?C)表達(dá)式中得到一個關(guān)于燃燒速率?C的超越方程。另一種求解方法是采用電路比擬方法，從而更方便地表達(dá)所求的解。第十四章固體的燃燒——14.3碳的燃燒——單膜模型.5.電路比擬為了進(jìn)行電路比擬，需要將?C的兩個表達(dá)式轉(zhuǎn)化為包含所謂的勢差和阻抗的形式：式中加上0是為了表征“勢差”的形式，“阻抗”是化學(xué)動力學(xué)因子Kkin的倒數(shù)。上式與歐姆定律的形式是相似的，這里?C是"流率變量"，或者叫電流比擬。處理?C的另一個表達(dá)式需要一些數(shù)學(xué)變換，首先，重新整理對數(shù)項得到：定義一個傳遞數(shù)BO,m：第十四章固體的燃燒——14.3碳的燃燒——單膜模型.則：上式與液滴蒸發(fā)和燃燒的形式相同。上式可以通過展開為級數(shù)的形式進(jìn)行線性化:如BO,m的值很小，截斷二次項得：ln(1+BO,m)≈BO,m，因為ν1=2.664，而且YO2,s的值一定在零和YO2,∞(空氣為0.233)之間，可見近似是合理的。因此：式中，?C又可以表示成"勢差"和"阻抗"的形式，即由于Rdiff項中出現(xiàn)的YO2,s不是常量，

?C和ΔY是非線性關(guān)系。第十四章固體的燃燒——14.3碳的燃燒——單膜模型.從化學(xué)動力學(xué)得到燃燒速率，必須與只考慮質(zhì)量傳遞的燃燒速率相同，圖14.5給出了串聯(lián)電阻電路比擬結(jié)果。注意到，因為我們選擇的勢差是氧氣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，所以碳是從低勢區(qū)流向高勢區(qū)，這同實際電路比擬正好相反。這時的流率變量是?O2/ν1=

-?C，這同樣表示在圖14.5中。下面可以利用電路比擬來得到燃燒速率?C：其中：第十四章固體的燃燒——14.3碳的燃燒——單膜模型.6.碳燃燒控制情況?C本質(zhì)上僅和阻抗值有關(guān)。如假定Rkin/Rdiff<<1，此時燃燒速率是擴(kuò)散控制的。應(yīng)用Rkin和Rdiff的定義，可得二者的比值：這一比值在幾種情況下可以變得很小。首先，表面反應(yīng)足夠快，kc可以非常大。盡管表面溫度在上式的分子中，但根據(jù)kc=Aexp(-EA/RuT)，kc隨著溫度的升高而迅速上升。如果碳燃燒是由擴(kuò)散控制的，則可以看到化學(xué)動力學(xué)參數(shù)中沒有一個可影響到燃燒速率，而在碳表面上氧氣的濃度接近于零。另外，Rkin/Rdiff>>1時，燃燒由化學(xué)動力學(xué)控制。此時Rdiff很小，注意到Y(jié)O2,x和YO2,∞基本上相等，也就是說表面上的氧氣濃度比較大。此時，化學(xué)動力學(xué)參數(shù)控制燃燒速率，第十四章固體的燃燒——14.3碳的燃燒——單膜模型.化學(xué)動力學(xué)控制燃燒通常發(fā)生在微粒尺寸比較小、壓力比較低、溫度比較低(使kc值小)的情況下。表14.1總結(jié)了不同燃燒的模式。第十四章固體的燃燒——14.3碳的燃燒——單膜模型.例14.1試計算直徑為250μm的碳顆粒在1atm空氣中的燃燒速率(YO2,∞=0.233)，顆粒表面溫度是1800K，表面反應(yīng)速率常數(shù)是13.9m/s。假設(shè)表面處氣體分子平均摩爾質(zhì)量為30kg/kmol。同時，判斷燃燒處在哪種控制模式下?解：采用電路比擬的方法求解?C。擴(kuò)散阻力方程中氣相密度可用表面溫度下的狀態(tài)方程計算：質(zhì)量擴(kuò)散系數(shù)可用附表D.1中N2中CO2的值，折算到1800K:迭代開始時設(shè)YO2,s=0，則：第十四章固體的燃燒——14.3碳的燃燒——單膜模型.計算化學(xué)動力學(xué)阻力，得從上述計算可以看出，Rdiff超過Rkin值10倍，因此該燃燒是擴(kuò)散控制。采用電路比擬計算燃燒速率表達(dá)式計算?C，進(jìn)而求得YO2,s，并進(jìn)一步得到一個修正的Rdiff，一直迭代到滿足一定精度的?C為止，即：根據(jù)電路比擬示意圖(圖14.5)得：第十四章固體的燃燒——14.3碳的燃燒——單膜模型.因此：鑒于Rdiff變化小于1%，因此不需要進(jìn)一步迭代。注：這個例子闡釋了如何采用電路比擬方法來實現(xiàn)基于簡易迭代的碳燃燒計算過程。由于化學(xué)動力學(xué)阻力的非負(fù)性，可以看到碳表面O2存在一個較明顯的濃度值。需要強(qiáng)調(diào)的是本節(jié)給出的單膜模型并非實際發(fā)生的化學(xué)過程的準(zhǔn)確表述，而是在基于將復(fù)雜問題最簡化原則下的一個揭示基本概念的教學(xué)工具。第十四章固體的燃燒——14.3碳的燃燒——單膜模型.7.能量守恒以上的分析中都是把表面溫度Ts看作一個已知的參數(shù)。然而這一溫度不可能是一個任意值，而是一個取決于碳表面能量守恒的唯一值。如同我們所看到的，表面能量守恒的控制方程強(qiáng)烈地取決于燃燒速率，即能量傳遞和質(zhì)量傳遞過程的耦合。圖14.6給出了碳表面上的能量通量。表面能量守恒方程為因為是穩(wěn)態(tài)燃燒，沒有熱傳導(dǎo)到顆粒內(nèi)部，因此Qs-i=0，方程左邊是?CΔhc，其中Δhc是碳-氧燃燒的反應(yīng)熱(J/kg)，因此上式變?yōu)椋旱谑恼鹿腆w的燃燒——14.3碳的燃燒——單膜模型.為了獲得在表面上氣相溫度梯度的表達(dá)式，需要寫出一個包含氣相的能量平衡方程，并從中求解出溫度分布。前面分析液滴蒸發(fā)模型時導(dǎo)出過類似的結(jié)論(方程(10.10)，用Ts代替原式中的Tboil，即這里Z=cpg/(4πkg)，將上面兩式合并整理可得：上式含有兩個未知量?C和Ts。為得到碳燃燒問題的完全解，需要同時迭代求解上式和電路比擬燃燒速率方程。還要注意，在擴(kuò)散和化學(xué)動力學(xué)控制的過渡區(qū)域，YO2,s也變成未知量，碳的反應(yīng)速率方程也要增加到方程組中。第十四章固體的燃燒——14.3碳的燃燒——單膜模型.

第十四章固體的燃燒——14.3碳的燃燒——單膜模型.第十四章固體的燃燒——14.3碳的燃燒——單膜模型由例14.1可以計算出碳的燃燒速率(?C=3.96×109kg/s)，則：(b)考慮周圍環(huán)境為300K時，輻射散熱損失為：而釋放出的化學(xué)熱為則從顆粒表面?zhèn)鲗?dǎo)出來的能量為采用數(shù)值方法求解上述方程，得到T∞=1730K。注：有輻射時，氣相溫度需要足夠維持1800K的表面溫度。.單膜模型的教學(xué)性大于其實用性。雙膜模型在描述碳燃燒的化學(xué)物理過程方面更為真實一些。圖14.7示出了沿著兩個氣膜區(qū)域內(nèi)組分的濃度和溫度的分布曲線：以火焰面為界，分成了內(nèi)部區(qū)域和外部區(qū)域。在雙膜模型中碳表面受到二氧化碳的碰撞，發(fā)生總包反應(yīng)C+CO2→2CO，產(chǎn)生的CO向外部擴(kuò)散并在火焰面上遇到向內(nèi)擴(kuò)散的氧氣，與其按化學(xué)當(dāng)量發(fā)生反應(yīng)而被消耗掉。第十四章固體的燃燒——14.3碳的燃燒——雙膜模型如總包反應(yīng)CO+1/2O2→CO2速率無限快，因而在火焰面上一氧化碳和氧氣都為零。溫度在火焰面上也達(dá)到峰值。下面的主要任務(wù)就是找到燃燒速率?C.1.化學(xué)計量關(guān)系各種組分的質(zhì)量流量可以通過在顆粒表面和火焰面上的簡單質(zhì)量平衡方程建立起關(guān)聯(lián)，如圖14.8所示，分別為：在表面上：?C=?CO-?CO2,i在火焰面：?CO=?CO2,i+?CO2,o-?O2或者：?C=?CO2,o-?O2第十四章固體的燃燒——14.3碳的燃燒——雙膜模型利用顆粒表面和火焰面上的化學(xué)計量關(guān)系，所有組分的質(zhì)量流量都能夠和燃燒速率?C建立起關(guān)聯(lián)。在表面上：在火焰面：其中：νs=3.664，νf=νs-1。.因此，各質(zhì)量流量可表示為2.組分守恒方程通過應(yīng)用菲克定律可以獲得分別描述內(nèi)部區(qū)域和外部區(qū)域CO2分布的微分方程。同樣地，對于惰性組分(N2)也需列出一個微分方程。這些方程表示如下。內(nèi)部區(qū)域CO2:邊界條件第十四章固體的燃燒——14.3碳的燃燒——雙膜模型.外部區(qū)域CO2:邊界條件對于惰性組分(N2):邊界條件對上述三個方程進(jìn)行積分，并根據(jù)ΣYi=1，可得如下包含5個未知量?C、YCO2,s、YCO2,f、YI,f和rf的4個代數(shù)方程：第十四章固體的燃燒——14.3碳的燃燒——雙膜模型.為了得到雙膜模型問題的更易處理的解，可從方程中消去除了?C和YCO2,s外其他所有變量，得到組分守恒方程，即：其中：對于擴(kuò)散控制燃燒，YCO2,s=0，?C可從方程中直接解出。為封閉方程組，需要一個含?C和YCO2,s的化學(xué)動力學(xué)方程。3.表面化學(xué)動力學(xué)反應(yīng)C+CO2→2CO是關(guān)于二氧化碳濃度的一級反應(yīng)，因此燃燒速率可以表達(dá)為與單膜模型中相同的形式，即：第十四章固體的燃燒——14.3碳的燃燒——雙膜模型.其中：或簡寫為：上式是從表面化學(xué)動力學(xué)關(guān)系得到的組分封閉方程，與組分守恒方程聯(lián)立，可求解?C和YCO2,s。為了獲得表面溫度，還需列出在表面和火焰面的能量方程。其過程同本章前面和第10章中介紹的方法類似。第十四章固體的燃燒——14.3碳的燃燒——雙膜模型.例14.3考慮擴(kuò)散控制燃燒，在相同條件下(YO2,∞=0.233)比較單膜模型和雙膜模型所預(yù)測的碳燃燒速率的不同。解：單膜模型和雙膜模型計算碳燃燒速率的通用形式是：在相同條件下，上述方程中僅有Bm是唯一具有不同取值的參數(shù)，因而：對于擴(kuò)散控制，顆粒表面CO2濃度(雙膜模型)和O2濃度(單膜模型)都近似為0。則傳遞數(shù)可通過下式計算:第十四章固體的燃燒——14.3碳的燃燒——雙膜模型.則兩種模型下碳燃燒速率的比值為:注：特別值得注意的是，碳燃燒速率計算的差別并不是兩個模型本質(zhì)上的差別，而應(yīng)該歸結(jié)于假定發(fā)生在碳表面汽化所涉及的具體反應(yīng)的體現(xiàn)。該結(jié)論的正確性可以表示如下:在單膜模型中，如假定碳表面的產(chǎn)物是CO而非CO2，此時ν1=31.999/24.01=1.333，且Bm=0.175，這和雙膜模型的傳遞數(shù)一樣。只要表面反應(yīng)產(chǎn)物是CO，則采用單膜模型和雙膜模型計算出碳燃燒速率就是一致的，這既與這些表面產(chǎn)生CO后的情況無關(guān)，也與組分O2和CO2在顆粒表面處碰撞無關(guān)。第十四章固體的燃燒——14.3碳的燃燒——雙膜模型.例14.4采用雙膜模型計算直徑70μm碳顆粒在空氣中燃燒速率(YO2,∞=0.233)。碳顆粒表面溫度是1800K，壓力1atm。假定顆粒表面氣相混合物的摩爾質(zhì)量為30kg/kmol。解：該問題的條件和例14.1是一致的，因此氣相性質(zhì)也一樣，即ρ=0.2kg/m3和?=1.57×10-4m2/s。C-CO2的化學(xué)動力學(xué)反應(yīng)速率常數(shù)為：根據(jù)表面化學(xué)動力學(xué)關(guān)系，?C可表示成表面YCO2,s的形式：第十四章固體的燃燒——14.3碳的燃燒——雙膜模型.根據(jù)組分守恒方程，可建立?C和YCO2,s的關(guān)系：迭代上述組分守恒方程和化學(xué)動力學(xué)方程，得到?C、B和YCO2,s。開始迭代時假設(shè)YCO2,s為0，即反應(yīng)由擴(kuò)散控制限制。迭代計算結(jié)果如下：第十四章固體的燃燒——14.3碳的燃燒——雙膜模型.當(dāng)取兩位有效數(shù)字精度時，方程解可收斂至注：忽略碳表面的化學(xué)動力學(xué)(參見例14.1)將導(dǎo)致燃燒速率多估計16.8%。較低的表面溫度(或較低壓力)也會使動力學(xué)控制變得更為重要。隨著燃盡過程顆粒直徑越來越低，化學(xué)動力學(xué)的控制也會變得越來越重要。第十四章固體的燃燒——14.3碳的燃燒——雙膜模型.對于擴(kuò)散控制燃燒，建立D2定律，很容易得到顆粒燃燒時間。顆粒半徑可表示為隨時間變化的函數(shù)，如下所示:其中燃燒速率常數(shù)KB是常量，可由下式給出:所以顆粒壽命為：根據(jù)所用的是單膜還是雙膜分析方法，傳遞數(shù)B可選BO,m

或BCO2,m，而表面的質(zhì)量分?jǐn)?shù)設(shè)置為0。傳遞數(shù)B表達(dá)式中：ρ是氣相密度，

ρc是團(tuán)體碳的密度。有對流存在時，質(zhì)量燃燒速率由于因子Sh/2的影響而增加，這里Sh是舍伍德數(shù)，它對質(zhì)量傳遞的作用與傳熱學(xué)中努塞爾數(shù)對熱量傳遞的作用是相似的。對于路易斯數(shù)等于1的情況，Sh=Nu，因此：第十四章固體的燃燒——14.3碳的燃燒——碳顆粒燃燒時間.例14.5假設(shè)例14.4滿足擴(kuò)散控制燃燒條件，試計算直徑70μm碳顆粒的壽命。假設(shè)碳的密度是1900kg/m3。解：燃燒速率常數(shù)可計算如下:式中，傳遞數(shù)BCO2,m的值采用了例14.4中計算的第一次迭代的結(jié)果，因此壽命可計算如下:注：實際鍋爐中，YO2,∞不會