1、汽車發動機原理汽車發動機原理第三章第三章 燃燒學基礎燃燒學基礎 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業學院汽車工程系湖北汽車工業學院汽車工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile 燃燒學基礎燃燒學基礎3.1 燃燒熱化學燃燒熱化學3.2 燃料電池燃料電池3.4 化學反應的熱效應化學反應的熱效應3.3第3章 燃燒學基礎 汽車發動機原理汽車發動機原理第三章第三章 燃燒學基

2、礎燃燒學基礎 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業學院汽車工程系湖北汽車工業學院汽車工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile3.1 發動機的燃料 汽油主要由511個碳原子的烷烴、環烷烴和烯烴組成，其沸點都在205以下。柴油是沸點170370的烴類混合物，通常從原油中分餾出來之后，即可直接使用。 汽油的主要性能有抗爆性、蒸發性、氧化安定性、抗腐蝕性及清凈性等。 抗

3、爆性是指汽油在發動機氣缸內燃燒時抵抗爆燃的能力。 汽車發動機原理汽車發動機原理第三章第三章 燃燒學基礎燃燒學基礎 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業學院汽車工程系湖北汽車工業學院汽車工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile3.1.1 汽油 馬達法辛烷值馬達法辛烷值（MON）是以較高的混合氣溫度（一般加熱至149）和較高的發動機轉速（一般達900r/min）的苛

4、刻條件為其特征的實驗室標準發動機測得的辛烷值。它表示汽油在發動機常用工況下低速運轉時的抗爆能力。 研究法辛烷值研究法辛烷值（RON）是以較低的混合氣溫度（一般不加熱）和較低的發動機轉速（一般在600r/min ）的中等苛刻條件為其特征的實驗室標準發動機測得的辛烷值。它表示汽油在發動機重負荷條件下高速運轉時的抗爆能力。 抗爆指數（MON+RON）/2。 汽車發動機原理汽車發動機原理第三章第三章 燃燒學基礎燃燒學基礎 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業學院汽車工程系湖北汽車工業學院汽車工程系HuBeiHuBei Automotive Industri

5、es Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile 現在常用的抗爆添加劑有甲基叔丁基醚(methyl-t-butyl ether，MTBE)、乙基叔丁基醚 (ethyl-t-butyl ether，ETBE )、甲醇、乙醇等。 汽油的蒸發性用汽油蒸發量為10、50、90和100時所對應的溫度來評定。分別稱為10餾出溫度、50餾出溫度、90餾出溫度和干點。 汽油抵抗大氣或氧氣的作用而保持其性質不發生長久性變化的能力稱為氧化安定性。 3.1.1 汽油汽車發動機原理汽車發動機原理第三章第

6、三章 燃燒學基礎燃燒學基礎 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業學院汽車工程系湖北汽車工業學院汽車工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile 由美國汽車制造商協會（AAMA）和歐洲汽車制造商協會（ACEA）以及日本汽車制造商協公（JAMA）共同發起制定一個世界燃料規范。這個規范主要是汽車制造商針對環保要求對汽車燃料提出的基本要求，參加該標準制訂的成員包括了世界上所

7、有主要的汽車制造商。 3.1.1 汽油汽車發動機原理汽車發動機原理第三章第三章 燃燒學基礎燃燒學基礎 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業學院汽車工程系湖北汽車工業學院汽車工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile3.1.2 柴油 柴油的自燃性常用十六烷值來評定。柴油的自燃性是與一種標準燃料進行比較來加以評定的。標準燃料是正十六烷和-甲基萘的混合物。 硫天然地存在

8、于原油中，柴油中的硫明顯地增加排氣中的微粒物。 我國用于汽車的輕質柴油按凝點分為10、0、-10、-20、-35、-50號共6個牌號。如10號柴油，其凝點不高于10。 汽車發動機原理汽車發動機原理第三章第三章 燃燒學基礎燃燒學基礎 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業學院汽車工程系湖北汽車工業學院汽車工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile3.1.3 代用燃料

9、汽油、柴油習慣上被稱為汽車發動機的常規燃料，而其余則叫做代用燃料代用燃料 。 代用燃料能否在汽車上得到應用，受到其理化特性、安全與環保特性、價格、供給等因素的影響。 天然氣天然氣可以用壓縮天然氣CNG (Compressed Natural Gas)、液化天然氣LNG (liquefied Natural Gas)和吸附天然氣技術ANG (Adsorbed Natural Gas)或水合物(Hydrate)的方式在汽車發動機中加以利用，其中CNG的利用方式采用的最多。 汽車發動機原理汽車發動機原理第三章第三章 燃燒學基礎燃燒學基礎 Hubei Automotive Industry Insti

10、tute湖北汽車工業學院汽車工程系湖北汽車工業學院汽車工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile 天然氣的研究法辛烷值為130，十六烷值為零，只能點燃不能壓燃。 燃料分子中的碳原子數少，單位發熱量的CO2排出量比較少，這對減少地球溫室效應很有幫助。 由于排放物中的未燃HC是甲烷，所以產生光化學煙霧的可能性小。但排放物中的甲醛含量比汽油、柴油都要高。3.1.3 代用燃料汽車發動機原理汽車發動機原理第三章第三章

11、燃燒學基礎燃燒學基礎 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業學院汽車工程系湖北汽車工業學院汽車工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile豐田公司5SFNE型天然氣發動機的燃料供給系統3.1.3 代用燃料汽車發動機原理汽車發動機原理第三章第三章 燃燒學基礎燃燒學基礎 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業學院汽車工程系湖北汽

12、車工業學院汽車工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile 混合器式LPG發動機燃料系統圖 3.1.3 代用燃料汽車發動機原理汽車發動機原理第三章第三章 燃燒學基礎燃燒學基礎 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業學院汽車工程系湖北汽車工業學院汽車工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automob

13、ile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile 天然氣和液化石油氣燃料特點比較： a) 天然氣的體積低熱值和質量低熱值略高于汽油，但理論混合氣熱值比汽油低，液化石油氣則介于汽油和天然氣之間。 b) 抗爆性能高。天然氣的主要成分是甲烷，甲烷的研究法辛烷值為130，液化石油氣的研究法辛烷值為100110。 c) 混合氣發火界限寬。天然氣與空氣混合氣有很寬的著火界限，其過量空氣系數的變化范圍為0.6-1.8， d) 天然氣和液化石油氣比汽油的著火溫度高，傳播速度慢，因此需要較高的點火能量。3.1.3 代用燃料汽車發動機原理汽車發動機原理第

14、三章第三章 燃燒學基礎燃燒學基礎 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業學院汽車工程系湖北汽車工業學院汽車工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile 醇類燃料主要是指甲醇(CH3OH)和乙醇(C2H5OH)，它們都是分子量較小的單質，燃燒產物中基本沒有碳煙，NOx的排放濃度也很低，是一種低污染性燃料。 甲醇(或乙醇)與汽油的混合燃料稱為甲醇(或乙醇)汽油或稱汽醇。按

15、照醇在燃料中所占的體積分數，甲醇汽油習慣上稱為Mx (x為甲醇的體積分數)，如M5(指甲醇5%)、M10(含甲醇10%)、M85(含甲醇85%)等，乙醇汽油習慣上稱為Ex(x為乙醇的體積分數)，如E10(含乙醇10%)、E20(含乙醇20) %等。3.1.3 代用燃料汽車發動機原理汽車發動機原理第三章第三章 燃燒學基礎燃燒學基礎 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業學院汽車工程系湖北汽車工業學院汽車工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive

16、Industries Institute Dep. of Automobile 當點燃式內燃機使用純醇類燃料時，需進行一系列設計修改： a)混合氣的形成裝置須與醇類燃料熱值較低、所需的空氣量較少相適應； b)醇類燃料的辛烷值高，應采用高壓縮比； c)選擇合適的火花塞和火花塞間隙； d)采取措施解決冷起動不良，如：輔助噴射；電加熱；火焰起動裝置；熱分解燃油；催化分解燃油；增加點火能量；促使燃油霧化；在燃油中添加低沸點添加劑等。3.1.3 代用燃料汽車發動機原理汽車發動機原理第三章第三章 燃燒學基礎燃燒學基礎 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業學院汽

17、車工程系湖北汽車工業學院汽車工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile 二甲醚DME (Dimethyl Ether)是重要的化工原料，化學分子式為CH3-O-CH3。它與甲醇(CH3OH)和乙醇(C2H5OH)一樣是含氧燃料，即分子結構中含有氧原子。含氧燃料燃燒時需要的空氣少，易充分燃燒，基本不產生碳煙。 二甲醚的十六烷值為5560，一般柴油的只有4055，二甲醚的著火溫度為235 ，低于柴油的250，著火

18、性能優于柴油。 3.1.3 代用燃料汽車發動機原理汽車發動機原理第三章第三章 燃燒學基礎燃燒學基礎 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業學院汽車工程系湖北汽車工業學院汽車工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile3.1.4 燃料特性引起的發動機工作模式上的差異1. 混合氣形成方式的差異2. 著火、燃燒模式的差異3. 負荷調節方式的差異汽油機、柴油機工作模式的差別，

19、既與燃料特性有關，也取決于當時科技發展水平，不是絕對不變。 汽油、柴油機c隨負荷的變化曲線 汽車發動機原理汽車發動機原理第三章第三章 燃燒學基礎燃燒學基礎 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業學院汽車工程系湖北汽車工業學院汽車工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile3.2 燃燒熱化學 1 kg燃料完全燃燒所需的理論空氣量為 燃料kg/kmol3241221. 0

20、10Hc0gggL燃料kg/kg83823. 010Hc0gggL汽車發動機原理汽車發動機原理第三章第三章 燃燒學基礎燃燒學基礎 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業學院汽車工程系湖北汽車工業學院汽車工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile名 稱密度質量成分kg分子量低熱值理論空氣量gCgHgOkJ/kgkg/kgm3/kgkmol/kg汽油0.700.750.

21、8550.1451144400014.911.540.515輕柴油0.820.880.870.1260.0041704250014.511.220.50甲醇(CH3OH)0.780.3750.1250.5032202606.4650.223乙醇(C2H5OH)0.800.5220.1300.34846272009.06.950.310幾種主要液體燃料的成分、熱值及理論空氣量3.2.1 1kg燃料完全燃燒所需的理論空氣量汽車發動機原理汽車發動機原理第三章第三章 燃燒學基礎燃燒學基礎 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業學院汽車工程系湖北汽車工業學院汽

22、車工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile3.2.2 化學反應速度 在均相反應中，一般以單位時間、單位體積中反應物組分的減少或生成物組分的增加來定義反應速率。 對于定量系統，物質濃度的變化與其化學計量系數成正比 式中，代表系統的化學反應速率，其數值是唯一的。tctVniiiddfebaFEBA汽車發動機原理汽車發動機原理第三章第三章 燃燒學基礎燃燒學基礎 Hubei Automotive Industry

23、Institute湖北汽車工業學院汽車工程系湖北汽車工業學院汽車工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile3.2.3 質量作用定律 基元反應基元反應：反應物分子在碰撞中一步轉化為產物分子的反應。 復雜反應復雜反應：實際反應往往不是反應分子經簡單的碰撞即能發生的，而是經過若干簡單反應（基元反應）步驟最后轉化為產物分子。 質量作用定律質量作用定律：對于單相基元反應，反應速度與反應物濃度的冪乘積成正比，其中各濃度的

24、冪為反應方程中各組成成分的化學計量系數。汽車發動機原理汽車發動機原理第三章第三章 燃燒學基礎燃燒學基礎 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業學院汽車工程系湖北汽車工業學院汽車工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile3.2.4 化學平衡常數及其計算 化學平衡常數：化學反應達到平衡時，反應物和生成物濃度（或分壓）之間存在一定的比例關系稱為化學平衡常數。 FEBA12

25、febakk濃度表示的化學平衡常數：常數21BAFECkkccccKbafeKp為用分壓力表示的平衡常數 bafeppppKBAFEp汽車發動機原理汽車發動機原理第三章第三章 燃燒學基礎燃燒學基礎 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業學院汽車工程系湖北汽車工業學院汽車工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile例例1 1 H2和過剩100%的空氣進行下列燃燒反應，

26、已知此反應在p=1 atm，T=2000 K時的平衡常數Kp=3.495，試求此時平衡混合物的組成。解解：由 知nH2O、nH2、nO2分別為平衡時H2O、H2、O2物質的量。OHO21H222OHO21H2222121OHOH211121OHOH21O1H1OHp222222222npnnnnpnnnpppK汽車發動機原理汽車發動機原理第三章第三章 燃燒學基礎燃燒學基礎 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業學院汽車工程系湖北汽車工業學院汽車工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of

27、Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile由于空氣中含有N2，同時考慮空氣的過剩，實際的反應式為：H2 + O2 +3.76N2 xH2 + yO2 + zH2O +3.76N2(空氣中氮氣與氧氣的摩爾成分約為 )根據H和O原子系數平衡條件，即方程兩邊氫原子系數相等：2=2x+2z 方程兩邊氧原子系數相等：2=2y+z=2y+(1-x) 即 z =1x，y =(1+x)/2，可以得出平衡時的反應物和生成物的物質的量為76. 321. 079. 0汽車發動機原理汽車發動機原理第三章第三章 燃燒學基礎燃燒學基礎 Hub

28、ei Automotive Industry Institute湖北汽車工業學院汽車工程系湖北汽車工業學院汽車工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile帶入Kp的表達式：利用試湊法（或用計算機數值求根）可求得 x=0.38，y=0.69 ，z=0.62，方程式為：76. 32376. 321176. 376. 32112222NOHOHxxxxyxznnxynxnxzn，495. 376. 323121121

29、21p xxxxK2222222N76. 3OH62. 0O69. 0H38. 0 N76. 3OH汽車發動機原理汽車發動機原理第三章第三章 燃燒學基礎燃燒學基礎 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業學院汽車工程系湖北汽車工業學院汽車工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile3.2.5 反應速率的碰撞原理 活化能活化能E：能打破化學鏈產生化學反應的分子所必需具備的

30、最低能量。 大于活化能的分子數，叫活化分子數活化分子數。 阿累尼烏斯定律：1889年，阿累尼烏斯由實驗得出了基于反應速率常數和溫度的定量關系 式中，k0為碰撞頻率因子；E為活化能 化學反應產生熱量，使溫度上升，而溫度上升又加快了反應速率，導致放出更多的熱量，這種互為促進，最終產生劇烈的化學反應，稱之為熱爆炸熱爆炸。 RTEkke0汽車發動機原理汽車發動機原理第三章第三章 燃燒學基礎燃燒學基礎 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業學院汽車工程系湖北汽車工業學院汽車工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institut

31、e Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile3.2.6 鏈鎖反應 1)鏈引發 2)鏈傳遞 鏈傳遞是鏈反應的主體。自由原子或自由基等活潑粒子稱為“鏈的傳遞物”或“鏈載體”。 3)鏈終止 自由原子與惰性分子M相撞或與器壁相撞，均可失去能量而自由相結合變為一般分子，從而使鏈傳遞中斷。前者稱為“空間中斷”，后者稱為“器壁中斷”。汽車發動機原理汽車發動機原理第三章第三章 燃燒學基礎燃燒學基礎 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業學院汽車工程系湖北汽車工業學院汽車

32、工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile 鏈鎖反應分為直鏈反應與支鏈反應兩大類。 1)直鏈反應直鏈反應：一個自由原子或自由基（稱為鏈載體）與原物質反應，其結果生成了產物，同時產生了一個新的鏈載體，新的載體與原物質反應又產生了一個載體。在鏈反應中，鏈載體數目不變，稱為直鏈反應。 2)支鏈反應支鏈反應：一個載體參加反應后生成兩個或多個新的載體，使載體數不斷增多，反應速率自動加速，稱為支鏈反應。3.2.6 鏈鎖反

33、應汽車發動機原理汽車發動機原理第三章第三章 燃燒學基礎燃燒學基礎 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業學院汽車工程系湖北汽車工業學院汽車工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile 鏈鎖反應具有爆炸的特點。所謂“爆炸”，是一種非常迅速的能自行維持的化學反應。 溫度和壓力對分支鏈反應的影響，可由“爆炸界限圖”表示出來 。 3.2.6 鏈鎖反應汽車發動機原理汽車發動機原

34、理第三章第三章 燃燒學基礎燃燒學基礎 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業學院汽車工程系湖北汽車工業學院汽車工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile 鏈鎖反應的特點： 1）反應速度不僅取決于初始的反應物和最終產物的濃度，而且取決于中間產物的濃度，這些中間產物是反應的活化來源，但反應前和反應后都不存在。 2）在等溫條件下反應速度隨時間變化的規律與雙分子反應不同。

35、3）鏈鎖反應對其他物質的存在非常敏感，如惰性氣體的存在能阻止器壁中斷，增加空間中斷；抑制劑可更快地與活性物質起作用，故能抑制鏈傳播等。 4）鏈反應對器壁面積與容積之比，亦即容器形狀很敏感。3.2.6 鏈鎖反應汽車發動機原理汽車發動機原理第三章第三章 燃燒學基礎燃燒學基礎 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業學院汽車工程系湖北汽車工業學院汽車工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of A

36、utomobile3.3 化學反應的熱效應 Q=U2 U1+Wev Wev表示定溫-定容反應時所得到的非體積功。 Q=H2H1+Wep Wep表示定溫-定壓反應時所得到的非體積功。 是根據熱力學第一定律得出，對于可逆與不可逆反應都是適用的。 汽車發動機原理汽車發動機原理第三章第三章 燃燒學基礎燃燒學基礎 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業學院汽車工程系湖北汽車工業學院汽車工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries In

37、stitute Dep. of Automobile3.3.2 熱效應 物系發生化學反應（包括燃料的燃燒反應）時物系不做有用功，這時反應吸收或放出的熱量，稱為化學反應的熱效應熱效應。 在定溫、定容條件稱為定容熱效應定容熱效應，以符號QV表示 在定溫、定壓條件稱為定壓熱效應定壓熱效應，以符號QP表示 穩定單質或化學元素在定壓下化合成1 mol化合物時的反應熱效應，稱為該化合物的生成焓生成焓。 反之，1 mol化合物分解成單質時的反應熱效應稱為化合物的分解焓分解焓。汽車發動機原理汽車發動機原理第三章第三章 燃燒學基礎燃燒學基礎 Hubei Automotive Industry Institute

38、湖北汽車工業學院汽車工程系湖北汽車工業學院汽車工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile3.3.4 熱效應與絕熱理論燃燒溫度的計算 某些化合物或元素在任意溫度下，進行單位反應，定壓反應熱效應等于反應前后產物的焓差，這個焓差稱為反應焓H。定壓反應熱效應示意圖 QWe= 0Pr(生成物)Re(反應物)T1T2HReHPr汽車發動機原理汽車發動機原理第三章第三章 燃燒學基礎燃燒學基礎 Hubei Automotiv

39、e Industry Institute湖北汽車工業學院汽車工程系湖北汽車工業學院汽車工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Q = HPr HRe = H 式中HRe是反應物的總焓，HPr是生成物的總焓。 標準反應焓與生成物和反應物的焓之間的關系 單質Pe（反應物）Pr（生成物）(nkhf,.k)Re(nkhf,k)PrH3.3.4 熱效應與絕熱理論燃燒溫度的計算汽車發動機原理汽車發動機原理第三章第三章

40、 燃燒學基礎燃燒學基礎 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業學院汽車工程系湖北汽車工業學院汽車工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile3.3.5 絕熱理論燃燒溫度 假定燃料在燃燒時為理想的完全絕熱燃燒，燃燒所產生的熱量全部用以加熱燃燒產物本身，用以提高其溫度。這時燃燒產物最后達到的溫度稱為絕熱理論燃燒溫度，以Tad表示 。由于不可能完全絕熱、化學反應也不可能完全

41、理想、化合物在高溫時要分解等原因，實際上所能達到的絕熱燃燒溫度多少總是低于計算所得到的絕熱理論燃燒溫度。汽車發動機原理汽車發動機原理第三章第三章 燃燒學基礎燃燒學基礎 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業學院汽車工程系湖北汽車工業學院汽車工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile例例2 甲烷在一個大氣壓下與2倍于理論空氣量的空氣完全燃燒，設燃燒前燃料和空氣都為29

42、8K，試求絕熱理論燃燒溫度T。解解：該燃燒反應的化學反應方程式為：CH4+4O2+43.76N2CO2+2H2O(g)+2O2+43.76N2查表得生成焓數值代入，得 kJ 802880 0041504kJ)74920(- 015.0402242000kJ2393800kJ 76. 34476. 34220,0,0,0,0,0,0,0224222.hhhhhhhHNfOfCHfNfOfgOHfCOfXbm0HHH因為 汽車發動機原理汽車發動機原理第三章第三章 燃燒學基礎燃燒學基礎 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業學院汽車工程系湖北汽車工業學院汽

43、車工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile 查表得熱焓值計算Hm和Hb，得 2222N0O0OH0CO0004.1522hhhhhhhhHTTTT866904.15868229904293642222NT,OT,OHT,COT,hhhh17691704.15222222NT,OT,OHT,COT,hhhh整理得 kJ97979804.15222222NT,OT,OHT,COT,hhhh最后用試算法確定絕熱理

44、論燃燒溫度T。因為燃燒產物中氮氣比例最大，占了約75%，所以第一個試算值可按全部燃燒產物都是氮氣來估算，這時kJ97979804.202NT,hkJ/kmol488922NT,h汽車發動機原理汽車發動機原理第三章第三章 燃燒學基礎燃燒學基礎 Hubei Automotive Industry Institute湖北汽車工業學院汽車工程系湖北汽車工業學院汽車工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile 按此值查表

45、，T約為1550K，但因為燃燒產物中有三原子氣體H2O和CO2，熱焓值都比氮氣大，故就以1500K來試算。結果式(c)等號左邊為993639kJ（見下表），比右邊大；再用1480K來試算，式(c)的等號左邊為978727kJ，近似與右邊相等。所以絕熱理論燃燒溫度為1480K。 2COT,hOHT,22h2OT,2h2OT,04.15hPT,kTkhn T1500K1480K71078kJ69916kJ116000kJ114139kJ98584kJ97126kJ707977kJ697546kJ993639kJ978728kJ汽車發動機原理汽車發動機原理第三章第三章 燃燒學基礎燃燒學基礎 Hube

46、i Automotive Industry Institute湖北汽車工業學院汽車工程系湖北汽車工業學院汽車工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep. of Automobile Automotive Industries Institute Dep. of Automobile3.4 燃料電池燃料電池 燃料電池(Fuel Cell簡稱FC)是一種將儲存在燃料和氧化劑的化學能通過電極反應直接轉化成電能的發電裝置。 依據燃料電池電解質的不同，可以分為堿性燃料電池(AFC)、磷酸燃料電池(PAFC)、質子交換膜燃料電池(PEMFC)、熔融碳酸鹽燃料