
【化】 adiabatic flame temperature
绝热火焰温度 (Adiabatic Flame Temperature - AFT)
术语定义与核心概念
绝热火焰温度指燃料与氧化剂在绝热条件下完全燃烧时,燃烧产物所能达到的最高理论温度值。其核心假设为燃烧过程瞬间完成且系统与环境无热量交换(绝热条件),燃烧释放的化学能全部转化为产物内能,导致温度显著升高。
物理意义与计算基础
该温度是燃烧热力学分析的关键参数,反映燃料的能量密度和燃烧效率。计算需基于能量守恒方程:
$$ sum ni Delta h{f,i}^circ (text{反应物}) = sum nj Delta h{f,j}^circ (text{产物}) + int_{T0}^{T{text{ad}}} sum nj c{p,j}dT $$
其中 $n_i, n_j$ 为物质摩尔数,$Delta h_f^circ$ 为标准生成焓,$c_p$ 为定压比热容,$T0$ 为初始温度(通常为298 K),$T{text{ad}}$ 为绝热火焰温度。
关键影响因素
工程应用与意义
绝热火焰温度是燃气轮机设计、火箭推进剂选型及工业炉优化的核心指标。例如,在航空发动机中,高温提升热效率,但需材料耐热性平衡;在减排领域,高温燃烧可减少污染物(如CO)生成。
参考来源
燃烧学基础理论,《工程热力学手册》,清华大学出版社.
燃料能量特性比较,《能源与燃烧科学》,Elsevier.
燃烧化学平衡分析,《国际燃烧学会论文集》.
氧化剂对燃烧的影响,《推进与动力杂志》,AIAA.
高温燃烧应用,《工业燃烧系统设计》,机械工业出版社.
绝热火焰温度是燃料燃烧过程中的一个关键理论概念,具体解释如下:
绝热火焰温度是指在绝热条件下(即系统与外界无热量交换),燃料与氧化剂发生完全燃烧反应时,燃烧产物所能达到的理论最高温度。这种温度是理想化状态下的计算结果,实际燃烧中因热量散失无法达到。
实际火焰温度明显低于绝热值,例如:
总结来说,绝热火焰温度是燃烧研究的理想化模型,虽无法实际观测,但对理解燃烧机制和工程优化至关重要。
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