
【化】 adiabatic flame temperature
絕熱火焰溫度 (Adiabatic Flame Temperature - AFT)
術語定義與核心概念
絕熱火焰溫度指燃料與氧化劑在絕熱條件下完全燃燒時,燃燒産物所能達到的最高理論溫度值。其核心假設為燃燒過程瞬間完成且系統與環境無熱量交換(絕熱條件),燃燒釋放的化學能全部轉化為産物内能,導緻溫度顯著升高。
物理意義與計算基礎
該溫度是燃燒熱力學分析的關鍵參數,反映燃料的能量密度和燃燒效率。計算需基于能量守恒方程:
$$ sum ni Delta h{f,i}^circ (text{反應物}) = sum nj Delta h{f,j}^circ (text{産物}) + int_{T0}^{T{text{ad}}} sum nj c{p,j}dT $$
其中 $n_i, n_j$ 為物質摩爾數,$Delta h_f^circ$ 為标準生成焓,$c_p$ 為定壓比熱容,$T0$ 為初始溫度(通常為298 K),$T{text{ad}}$ 為絕熱火焰溫度。
關鍵影響因素
工程應用與意義
絕熱火焰溫度是燃氣輪機設計、火箭推進劑選型及工業爐優化的核心指标。例如,在航空發動機中,高溫提升熱效率,但需材料耐熱性平衡;在減排領域,高溫燃燒可減少污染物(如CO)生成。
參考來源
燃燒學基礎理論,《工程熱力學手冊》,清華大學出版社.
燃料能量特性比較,《能源與燃燒科學》,Elsevier.
燃燒化學平衡分析,《國際燃燒學會論文集》.
氧化劑對燃燒的影響,《推進與動力雜志》,AIAA.
高溫燃燒應用,《工業燃燒系統設計》,機械工業出版社.
絕熱火焰溫度是燃料燃燒過程中的一個關鍵理論概念,具體解釋如下:
絕熱火焰溫度是指在絕熱條件下(即系統與外界無熱量交換),燃料與氧化劑發生完全燃燒反應時,燃燒産物所能達到的理論最高溫度。這種溫度是理想化狀态下的計算結果,實際燃燒中因熱量散失無法達到。
實際火焰溫度明顯低于絕熱值,例如:
總結來說,絕熱火焰溫度是燃燒研究的理想化模型,雖無法實際觀測,但對理解燃燒機制和工程優化至關重要。
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