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主题 : 考博燃烧学笔记
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楼主  发表于: 2008-07-16   

考博燃烧学笔记

文字 Z2hIoCT  
7.NOx的生成机理及其防治方法 Ob>M]udn  
1 NOx的生成机理 %SlF7$  
现在对NOx生成的认识虽还没有达到十分充分的程度,但有以下几个比较合理,已被广泛认可的生成机理。按NOx中氮元素的来源,可以将NOx分为由空气中的氮生成和由燃料中的氮生成。由燃料中的氮生成的 NOx通常称为燃料型的NOx,而由空气中的氮生成的NOx又可以分为:热力型,快速型,N2O中间产物型和NNH型。下面分别介绍以上各种NOx生成机理。 f<v:Tg.[  
!Au9C   
1.1 热力型 .0f6b  
热力型又称Thermal机理或者为 Zeldovich 机理,是指空气中的氮气N2在高温的条件下,直接于氧气反应生成NO。其主要基元反应方程式为: PcK;L(  
[1] Or*e$uMIY  
总包反应方程式为:         h,%b>JFo  
N2是由氮原子N彼此之间以三键结合的,由分子碰撞反应动力学原理,由O基元碰撞N2破坏 而直接生成NO,其概率是相当小的,即基元反应方程(1)的的活化能很大,所以该反应是热力型机理的主要控制反应。 hj|P*yKV  
  对于总包反应,其反应速度方程式为: ;^Hg\a  
    (1.1.5)[2] dE0 p>4F  
由该反应速度方程式可以看出:总包反应的活化能很大,对温度有很大的依赖性。一般来说,只有在温度大于1800K时,热力型NOx才大量的生成。基于这个原因,一般的煤粉锅炉的温度都控制在1800K以下,避免大量的热力型NOx的生成。 !%s&GD8&l  
|#_`aT"  
1.2 快速型 /WWD;keP5  
快速型又称Fenimore机理或者Prompt机理,指N基元与C或者CH基元反应生成氰化物,然后再转化为NO。由于该反应是在瞬间进行,对于一般的燃烧反应的时间在几秒量级,而快速型的反应时间在几十个毫秒的量级,所以称之为快速型NOx生成机理。其反应方程式为: +9d]([Lx  
[1] FqpUw<]6s  
由于快速型NOx的生成需要大量的C和CH基元,而这些基元都大量出现在燃料富足的燃烧区域,所以快速型NOx的产生也主要在这个区域内进行。一般来说,由快速型生成的NOx的量是很少的。 ^jx V  
I? o)X!  
1.3 N2O中间产物型 ~i ImM|*0  
在温度较低,富氧( <0.8)条件下,该NOx生成机理起主要作用,其反应方程式为: uw,p\:D&  
[1] :`w'}h7m  
氮气N2与O基元在有第三体(Third body)存在的条件下反应生成N2O,然后随着温度的升高N2O再被氧化为NO。 C/L+gU&  
在低温条件下生成的N2O并不是都能转化为NO。在预混的甲烷气体燃烧过程中,N2O较早的生成燃烧初始区,后随着大量H和OH基元的出现,N2O被几乎完全还原成了N2。[3]因此,N2O作为NOx生成的中间产物必需有N2O的高温氧化过程。 I"1H]@"=  
/9..hEq^  
1.4 NNH型 cun&'JOH?U  
NNH型NOx生成机理首先是由Bozzelli 和 Dean两个人提出的。该机理的反应方程式为: d5O_~x f&  
[4] gZLzE*NZ  
该机理的适用条件是在H2和CH4预混燃烧的下游区域。在该区域NO的生成速率明显高于用热力型机理解释的生成速率,由于燃料用的是H2和CH4,已排除了燃料型NOx的生成,而对于快速型和N2O中间产物型机理在该区域对生成NOx的贡献是很小的,因而提出该NOx生成机理――NNH型。 R<GnPN:c  
FhkS"y  
1.5 燃料型 Sl RQi:  
燃料型机理是指燃料中含氮的化合物如喹啉(C9H7N)和吡啶(C5H6N)等有机物高温下释放出含氮原子的气体组分(主要指HCN和NH3)与氧结合生成NOx的过程。其反应过程如下: f8c '`$O  
燃料氮 + O2       HCN + NH3 Sb;=YW 1<  
HCN +O       NO 5!p of\/a  
NH3 + O       NO 2iJ)K rw  
|{a`,% mw  
燃料中的有机氮先被氧化为HCN和NH3,然后HCN和NH3再被氧化为NOx。 f1_b``M  
由于燃料中的有机氮的结合键能比空气中的 键能小,故燃料中的氮很易被氧气氧化成NO。燃料型NOx的生成开始于燃料挥发份的析出,在较低的温度下就能生成NO,随着温度的升高NO的量将逐渐增多。  ~;#OQ[  
s.p4+K J  
8.点燃、自燃的数学表达 w#!^wN  
XFiP8aX<  
9.还有用比较简单的劳斯准则和奈氏准则算传递函数的稳定性、临界值和静态偏差
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板凳  发表于: 2008-07-16   
Re:考博流体力学试题清华大学
一,填充题 dN%*-p(  
1,叙述下列流体或流动的定义(可用数学表达式) eq!>~: #  
,_N+t:*#0  
(1)、恒定流动: __________________________________。 {|E'  
y_7lSo8<  
(2)、不可压缩流体: __________________________________。 ?m(]@6qa  
1[g -f ,  
(3)、有势流动:__________________________________。 I+VL~'VlS  
R. (fo:ve>  
(4)、自由旋涡流动:__________________________________。 `Pcbc\"*y  
OABMIgX  
(5)、强迫旋涡流动:__________________________________。 DT Cwf  
%wDE+&M  
2,写出下列物理量的数学表达式: 0'3f^Ajf  
,Hzz:ce  
(1)、质点加速度(欧拉法):__________________________________。 ,'nd~{pX"(  
jGSY$nt9  
(2)、流体微团的体积膨胀率:__________________________________。 C+m%_6<  
2d#3LnO  
(3)、流体的切向应力(与流速场的关系):__________________________________。 l+vD`aJ3  
J\@W+/#dF  
(4)、角转速向量:__________________________________。 %6%~`((4  
)-s9CWJv  
(5)、欧拉数Eu 的表达式:__________________________________。 $1E'0M`  
Lhz*o6)  
二,一盛有液体的的开口圆筒,设圆筒以等角速度ω绕其中心铅垂轴旋转。待运动稳定后,液体各质点与圆筒具有相同的角速度。将坐标系取在运动的容器上,坐标原点取在旋转轴与自由表面的交点上,z轴垂直向上。求稳定后圆筒中自由液体表面的方程(r为半径,g为重力加速度)。 @fc-[pv  
!S3^{l-  
三,一个测定水泵扬程的装置,已知吸水管直径为 200 mm (毫米),压水管直径为 150 mm (毫米),测得流量为:60 l/s (升/秒), 水泵进口真空表测得进口真空度为:4 m (米)水柱, 水泵出口压力表读数折算为:20 m (米) 水柱。两表连接的测压孔位置高差:h = 0.5 m (米),问(1) 水泵此时的扬程 Hm 为多少? (2)如果同时测得水泵的功率为:Np = 18.38 KW (千瓦), 求水泵的效率。 lZr}F.7  
_t/~C*=:=  
四,有一直径为15厘米的输油管,管长5米,管中要通过的流量为:0.18 立方米/秒,现用水来作模型试验,模型管径与原型一样,水温为10oC时,水的运动粘性系数为:0.0131 平方厘米/秒,而原型用油的运动粘性系数为:0.131 平方厘米/秒,问(1)水的模型流量应为多少才能达到相似,(2)若测得5米长模型输水管的两端的压强差为5 厘米,试求在100 米长的输油管两端的压强差应为多少?(用油柱高度表示) ?]AF? 0/  
# E{2 !Z  
五,一根铸铁管的直径为: 20厘米,长度为: 200米,粗糙度为: 0.25毫米,通过流量为: 63 升/秒, 此时水温为10oC时,水的运动粘性系数为:0.0131 平方厘米/秒,求(1)雷诺数为多少?(2)相对粗糙度为多少?(3)若沿程水头损失系数为:0.022, 沿程水头损失为多少? ;xl0J*r  
hjgB[ &U>  
六,一平面二维势流的复势W(z) 的表达式为: Nrn_Gy>|D  
      W(z) = Az2 {6tj$&\)  
式中A为实数,求该二维势流的(1)流函数ψ方程和势函数φ方程(2)流动的复速度,及x和y方向的流速表达式(3)在第一象限流函数ψ的曲线。 qI%X/'  
}ip3dm  
七,平行于均匀来流,顺流放置的平板板面上的紊流边界层,来流流速为U,座标原点取在平板起始端。设平板的顺流方向为X座标,与平板垂直方向为Y座标。设平板边界层内的流动处于完全紊流区,假设边界层内紊流切应力   为常数, 即: S aH':UN  
            t }YT +S  
其中: 为边界层壁面切应力。 k.ttrKy<q/  
利用普朗特尔的混合长度理论,求边界层内完全紊流区沿X方向雷诺平均流速 的分布规律表达式。 G`Df'Yy  
Fy$f`w_H@  
八,由实验发现平板板面上的紊流边界层为分层结构,试论述该紊流边界层中各分层的名称,主要流动特征和典型的流速分布规律。 h5Ee*D e  
< 2SWfH1>  
九,由实验发现平板板面上的紊流边界层为分层结构,试论述该紊流边界层中各分层的名称,主要流动特征和典型的流速分布规律。 8Drz i! }  
n'@*RvI:  
十,一个阀门会产生局部水头损失,如果把一个阀门折合成具有同一水头损失的管段,则这个管段长度叫该阀门的等效长度。试求阀门的等效长度L的表达式。
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沙发  发表于: 2008-07-16   
湍流尺度 a*&(cn  
流动或宏观尺度的特征宽度 Ae[fW97  
积分尺度或湍流宏观尺度 G*f\ /  
泰勒微尺度 v!W{j&N  
Kolmogorov微尺度
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