熱動燃燒學(xué)第07章 著火及熄火

1、1第第7章章 著火與熄火著火與熄火中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)熱科學(xué)和能源工程系林其釗2005年4月2 7-1 引言引言 兩種穩(wěn)定的反應(yīng)工況 無化學(xué)反應(yīng) 液滴的蒸發(fā) 無火焰的自由射流 流動過程 有強烈反應(yīng)放熱的工況 預(yù)混火焰(汽油機內(nèi)的燃燒過程 火焰?zhèn)鞑ミ^程) 擴散火焰 (射流火焰液滴的燃燒過程本生燈) 本章將討論兩種工況之間的過渡狀況 著火過程 從無化學(xué)反應(yīng)向穩(wěn)定的強烈放熱反應(yīng)狀態(tài)的過渡 熄火過程 從強烈放熱反應(yīng)向無反應(yīng)狀況的過渡3 工業(yè)燃燒設(shè)備工業(yè)燃燒設(shè)備: 要求啟動迅速著火過程可靠，可靠地點燃燃料并形成穩(wěn)定的燃燒工況 汽車的加速性是衡量轎車的指標之一 魚雷火箭飛機等工況的穩(wěn)定 燃燒工況一旦建立，要求

2、在工作條件發(fā)生變化時，火焰仍能保持穩(wěn)定而不熄火 汽車上坡 電站負荷變化 防止燃燒的發(fā)生燃燒一旦發(fā)生要使之快速熄滅 火災(zāi)消防滅火 礦井的瓦斯爆炸4 三類著火方式三類著火方式 化學(xué)自燃：化學(xué)自燃：通常不需要外部加熱，而是在常溫下依靠自身的化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的。例如: 金屬鈉在空氣中的自燃 煙煤因長期堆積通風(fēng)不好而自燃 草垛的自燃 熱自燃：熱自燃：如果將燃料和氧化劑混合物迅速而均勻地加熱，當(dāng)化合物被加熱到某一溫度時便著火，這時是在混合氣的整個容器中著火的，例: 柴油機氣缸中燃料的著火 點燃：點燃：電火花電弧熱板等高溫源使混合氣局部地區(qū)受到強烈地加熱而首先著火燃燒，隨后這部分已燃的火焰?zhèn)鞑サ秸麄€反應(yīng)體系的空

3、間 汽油機中的著火方式 工業(yè)鍋爐等多數(shù)工業(yè)設(shè)備5 三種著火方式之間的關(guān)系三種著火方式之間的關(guān)系 第1種方式與第2種方式： 第1種與第2種方式中都既有化學(xué)反應(yīng)的作用，又有熱的作用 第2種方式所需要的熱量較多，反應(yīng)活性不如第1種方式 第1種方式也需要積累熱量才能達到著火，只是它不象第2種方式那樣需要外界熱量而已 第2種方式與第3種方式： 第2種方式與第3種方式的差別只是整體加熱與局部加熱的不同而已 重要的是了解各種著火方式的實質(zhì)，不必拘泥于名詞6 影響著火與熄火過程的因素影響著火與熄火過程的因素 化學(xué)動力學(xué)因素 燃料的性質(zhì)燃料與氧化劑的成分環(huán)境壓力及溫度等 流體力學(xué)因素 氣流速度燃燒室尺寸粘性系數(shù)

4、等 著火與熄火過程就是這兩種因素相互作用的結(jié)果7 7-2 熱自燃理論熱自燃理論 容積為V的容器，充滿均勻的可燃氣體混合物，濃度為Yi，容器的壁面溫度為T0，容器內(nèi)可燃氣體混合物以速度w 進行反應(yīng) 化學(xué)反應(yīng)所放出的熱量： 一部分加熱可燃氣體，使系統(tǒng)溫度升高 另一部分，則通過容器壁傳給周圍環(huán)境 謝苗諾夫采用零維方案，即不考慮容器內(nèi)的溫度反應(yīng)物濃度等參數(shù)的分布，而是把整個容器內(nèi)的各參數(shù)按平均值來計算，即假定： （1）容器V 內(nèi)各處的混合物濃度及溫度都相同 （2）在反應(yīng)過程中，反應(yīng)速度都相同 （3）容器的壁溫T0及外界環(huán)境的溫度T在反應(yīng)過程中保持不變，而決定傳熱強度的溫差就是壁面和混合物之間的溫差 （

5、4）在著火溫度附近，由于反應(yīng)所引起的可燃氣體混合物濃度的改變可忽略不計8根據(jù)以上假設(shè)，能量方程可以簡化為： 式中 qG表示容器中單位體積混合氣在單位時間內(nèi)反應(yīng)放出的熱量，稱為放熱速度(或放熱速率) qL是單位時間內(nèi)按單位體積平均的混合氣向外界環(huán)境散發(fā)的熱量，稱為散熱速度(或散熱速率) 謝苗諾夫指出： 著火能否發(fā)生，在本質(zhì)上取決于放熱速度qG與散熱速度qL的相互作用，及其隨溫度增長的程度LGiipqqTTVhFwQtTc)(dd 預(yù)混氣 TT0=T t=0TTT圖1 熱自燃簡化模型 d 分析qG與qL隨溫度變化的相互關(guān)系，就能夠看出系統(tǒng)著火的特點，并可以導(dǎo)出著火的臨界條件(1)9 qG與與qL隨

6、溫度變化的曲線隨溫度變化的曲線 (圖圖)由于qG等于化學(xué)反應(yīng)速度wi與可燃混合氣的燃燒熱Qi的乘積，放熱速率與溫度成指數(shù)關(guān)系散熱速率qL正比于hF(TT)，與溫度成直線關(guān)系當(dāng)壓力或濃度不同時，則可以得到一組放熱曲線當(dāng)改變T 時，則得到一組平行的散熱曲線同樣改變hF/V時，則得到一組不同斜率的放熱曲線 我們選取其中一對曲線qG1和qL進行分析，從而得到熱自燃的條件 qG qL C B CCA qG3(p3) qG2(p2) qG1(p1) qL qG p3 p2 p1hF/V減少 T TA TC TC TB T圖2 反應(yīng)工況10 qG qL C B CCA qG3(p3) qG2(p2) qG1

7、(p1) qL qG p3 p2 p1hF/V減少 T TA TC TC TB T圖2 反應(yīng)工況11 如圖上頁圖所示如圖上頁圖所示qG1和qL有兩個交點A和B，當(dāng)可燃混合氣溫度為T時，散熱速率qL為0系統(tǒng)溫度小于TA時，放熱速率qG1大于qL，系統(tǒng)溫度升高，散熱速率呈線性增加，qG1和qL在A點（溫度為TA處）相等當(dāng)系統(tǒng)溫度大于TA時，由于散熱速率大于放熱速率，使系統(tǒng)溫度又自動回到A點TA。因此A點是一個平衡點，即任何小的擾動都會使系統(tǒng)自動回復(fù)到A點這時的反應(yīng)系統(tǒng)不會自動加速而著火，A點實際上是一個緩慢的氧化工況因此，放熱速率與散熱速率的平衡，不是熱自燃的充分條件。12 在熱自燃的問題中，在熱

8、自燃的問題中，B點的工況是不可能出現(xiàn)的點的工況是不可能出現(xiàn)的這是因為，B點溫度很高，而從A到B的過程中，散熱速率一直大于放熱速率，因此系統(tǒng)溫度不可能自動增加，必須由外界補充能量才能使A點過渡到B點，如果外界不補充任何能量，B點不可能出現(xiàn)而且即使采用某種方法使系統(tǒng)溫度接近B點，而略小于B點溫度TB，系統(tǒng)也會自動返回到A點如果系統(tǒng)溫度略高于TB，由于放熱速率大于散熱速率，這時會發(fā)生自動加速著火但一般而言，這種情況不會發(fā)生所以B點是一個不穩(wěn)定工況 13如果使hF/V逐漸下降或使T增加，則A點將會沿著曲線qG1上升，直到qL直線與qG1曲線在C點相切顯然在C點也達到了放熱速率和散熱速率的平衡但是，C點

9、不是一個穩(wěn)定工況因為如果給系統(tǒng)一個很小的擾動，使系統(tǒng)溫度大于TC，這時系統(tǒng)就會自動加速著火，直至熱爆炸而當(dāng)系統(tǒng)溫度低于TC時，由于放熱速率大于散熱速率，系統(tǒng)溫度會靠自身放熱反應(yīng)的能量積累，自動到達C點因此C點標志著有低溫緩慢反應(yīng)狀態(tài)到不可能維持這種狀態(tài)的過渡根據(jù)著火條件的定義，產(chǎn)生這種過渡過程的初始條件就是著火條件我們稱C點為熱自燃點，TC為熱自燃溫度或著火溫度這就是熱自燃過程 14 1 著火條件著火條件將C點的臨界條件用數(shù)學(xué)形式進行描述，得到熱自燃的一般條件：或：將式（1）代入（2）或（3）可以得到著火的具體條件，并可以求得熱自燃溫度TC，即：兩式相除得：CLCGLGTqTqqq/00/CC

10、tTTtTERTTTCC/)(2(2)(3)(TTVhFwQCiiVhFwQRTEiiC2(4)(5)15TC的顯式形式為： 上式的正號是沒有意義的，實際上TC不可能有那么高，因此：在Ar數(shù)很大時，4RT/E 1，因此，可以將上式中的根號項展開成級數(shù)形式，近似取前三項得： 所以：或：若E=167200 kJ/mol，T=1000 K，則：也就是： RETRERETC222)411 (2ERTRETC221 22222ETRERTRERETCERTTTC/2ERTTTTCC/2TTTC50TTC(8)(9)(10)(7)(6)16 這就是說，在著火的情況下，自燃溫度在數(shù)量上與給定的初始環(huán)境溫度相

11、差不大。進一步將式（5）寫為： 式中 n為反應(yīng)級數(shù)。依據(jù)式（9），進一步改寫著火條件式（11）可得： 或： 式中：VhFRTEkQRTECniiC)exp(02VhFQwRTERTEkQRTEiinii202)exp(12iiQwhFRTEV)(exp0RTEkwnii(13)(12)(11)17 直徑為d的球形容器內(nèi)混合氣的著火條件為： 如果系統(tǒng)與環(huán)境的換熱以導(dǎo)熱方式進行，則有： 代入式（14）得： 由式（14）可知，著火條件是一個包含化學(xué)動力學(xué)因素與流體力學(xué)因素的綜合函數(shù) 同時由式(11)可以看出，著火溫度TC也是化學(xué)動力學(xué)因素與流體力學(xué)因素的函數(shù) 因此，著火溫度TC不是一個物性參數(shù) 16

12、12iiQwhRTEd2/Nuhd2212dQwRTEii(14)(15)18 2 著火界限著火界限 如果用摩爾濃度C來表示化學(xué)反應(yīng)式中的質(zhì)量濃度，則化學(xué)反應(yīng)式可以表示成： 因為： 所以： 相應(yīng)的著火條件為： 式中Qi,C是摩爾反應(yīng)熱；pC 是相應(yīng)的臨界壓力 對雙分子反應(yīng)，上式可以寫為： )exp()exp(,00RTECkRTEYkwniCinniiRTpCii)exp()(,0RTERTpkwniCii1)(exp)(,0,2RTERTpkQhFRTVEniCCiCi1)exp(,0,432RTEkQThFRVEpBACiCiC(17)(16)19如果1和2保持不變，則由上式可以建立著火溫

13、度與著火臨界壓力之間的關(guān)系。圖3示出了pc與TC之間的關(guān)系，也就是著火界限。將式（17）改寫為：兩邊取對數(shù)可以得到謝苗諾夫方程：當(dāng)可燃物與外界條件不變時，即：以ln（pc /T2）為縱坐標，以1/T為橫坐標整理實驗數(shù)據(jù)，則實驗點應(yīng)落在同一條直線上。如圖4所示，斜率為E/2R，從而可以求出活化能E其截距為：實驗證明了ln（pc /T2）與1/T的確呈直線關(guān)系。 )exp(,0,342RTEkEVQhFRTpBACiCiCRTEkEVQhFRTpBACiCiC2ln21ln,0,32(18)常數(shù)BACiCikEVQhFR,0,3lnBACiCikEVQhFR,0,3ln20著火區(qū)非著火區(qū)pcTc圖

14、3 著火界限ln(pc/T2)1/T圖4 臨界壓力與著火溫度的關(guān)系T=常數(shù)著火區(qū) pc非著火區(qū) 0 1 2 100%圖5 自燃溫度與混合氣成分的關(guān)系pc=常數(shù)著火區(qū)T非著火區(qū) 0 1 2 100%圖6 臨界壓力與混合氣成分的關(guān)系注意：注意：著火界限著火界限，不同于火焰?zhèn)鞑ィ慈紵l件下的火焰?zhèn)鞑サ臐舛冉缦?，不同于火焰?zhèn)鞑ィ慈紵l件下的火焰?zhèn)鞑サ臐舛冉缦?1如果取T=常數(shù)，可以得到pc與混合氣成分的關(guān)系 (圖5)如果取pc=常數(shù)，可以得到著火溫度與混合氣成分的關(guān)系(圖6)這就是著火或自燃的濃度界限這一關(guān)系說明，在一定的溫度或壓力下，并不是所有混合氣成分都能夠著火，而是存在著一定的濃度范圍超

15、出這個范圍，混合氣就不可能著火例如在圖5和圖6中，只有在12的濃度范圍內(nèi)可燃混合氣才可能著火我們把可燃物含量大的2稱為上限 (或富限)，可燃物含量小的1稱為下限 (或貧限)從圖中可以看出，當(dāng)溫度或壓力降低時，著火界限縮小當(dāng)壓力或溫度下降到某一數(shù)值時，著火界限縮成一點如果壓力或溫度繼續(xù)降低，任何混合氣成分都不能著火22 3 著火延遲期著火延遲期 著火延遲期或著火的感應(yīng)期的物理意義： 是指混合氣體由開始發(fā)生反應(yīng)到燃燒出現(xiàn)的一段時間 著火延遲期的確切定義： 在混合氣已達到著火的條件下，由初始狀態(tài)到溫度驟升（相當(dāng)于圖中T=TC的狀態(tài)，這時溫升由減速變成加速，也即由dT2/dt2 0）的瞬間所需要的時間

16、T = TCT iTt23 著火延遲期著火延遲期 i 的計算：的計算：i可以表示成： 其中因為： 所以： 因為： 所以： 又因為： 將以上各式代入式（23）得：1Y)exp()exp()(00,RTEkRTEYkwniniiERTTTTCC2TTTTYYmCmCTTTTTTTTYYYmCmCCvimCQTT,)(iCiwYYEwQRTCiivi,2(23)(24)著火以前的預(yù)混合氣著火以前的預(yù)混合氣在著火時反應(yīng)完畢在著火時反應(yīng)完畢24 由（由（24）可知，當(dāng)壓力下降時，則）可知，當(dāng)壓力下降時，則 i 將增加，將增加， i 的增的增加不利于發(fā)動機燃燒室的起動，例如：加不利于發(fā)動機燃燒室的起動，例

17、如： 在高空中起動火箭發(fā)動機或航空發(fā)動機時，由于高空壓力低，因此著火滯燃期長 這就意味著在著火前堆積在燃燒室中的燃料增加，一旦著火，這些堆積的燃料會突然燃燒，使燃燒室內(nèi)瞬間產(chǎn)生一個起動高壓，嚴重時會引起燃燒室的爆炸 研究如何減小著火延遲，對發(fā)動機燃燒室的安全、可靠運行是十分重要的 對（24）兩邊取對數(shù)并認為化學(xué)反應(yīng)速率wi中的指數(shù)前的溫度相對于指數(shù)項的溫度影響要小得多，那么在壓力和混合氣成分保持不變的條件下可得： 在溫度和混合氣成分不變時有：常數(shù)RTEilnpniln)1 (ln25大量的熱自燃實驗證明：大量的熱自燃實驗證明：著火延遲和溫度的關(guān)系確實可整理成i 和1/T的直線關(guān)系如右圖所示可以

18、從溫度對著火延遲期 的影響計算活化能lni 和lnp之間也可以整理成直線關(guān)系如右圖所示可以從壓力對著火延遲期 的影響計算反應(yīng)級數(shù)1/T ,1/Cln i,ms斜率為斜率為E/Rln p，atmln i,ms斜率為斜率為1-n26 某些燃料與空氣反應(yīng)的活化能 注意：著火溫度范圍內(nèi)求得的活化能，一般不同于火注意：著火溫度范圍內(nèi)求得的活化能，一般不同于火焰?zhèn)鞑ィ慈紵l件下所得到的活化能焰?zhèn)鞑ィ慈紵l件下所得到的活化能燃料燃料E (kJ/mol)燃料燃料E (kJ/mol)乙炔129.58正庚烷252.89苯197.30氫239.26一氧化碳336.05煤油191.28環(huán)己烷193.90甲烷1

19、21.22乙烷204.82甲醇172.63乙醇176.40異辛烷145.4327 穩(wěn)態(tài)分析法穩(wěn)態(tài)分析法 設(shè)過程是穩(wěn)態(tài)的，即容器內(nèi)存在溫度濃度分布，但不隨時間變化 假定容器內(nèi)無自然對流，物性為常量，不隨溫度組分變化而變化 能量方程為: Ar 較大的情況下有： T是環(huán)境溫度，容器中反應(yīng)物初始溫度也是T 設(shè)無量綱變量為： 其中L是系統(tǒng)的特征尺寸，帶入式（25）得: 其中: iiwQT2)(expexpexp2TTRTERTERTELzLyLxTTRTE;)(222,2LRTEQweii(25)2822,2LRTEQweii 一般解為: 式26中僅有一個無量綱參數(shù) 顯然不同的會形成不同的溫度分布，當(dāng)

20、取某一臨界值I時，的解成為有臨界性質(zhì)的解，超過I時，則方程26無解，物理上就是反應(yīng)系統(tǒng)由緩慢的氧化反應(yīng)發(fā)展成加速的爆炸反應(yīng) 因此，著火條件可寫成： = I =常數(shù) 也就是如果已知容器的尺寸和混合氣的性質(zhì)，則可由式27算出，若小于I，則容器內(nèi)形成穩(wěn)定的溫度分布 反之，混合氣就著火 要找到I的具體值，必須解方程26),(26)(27)(28)29以平板反應(yīng)容器為例以平板反應(yīng)容器為例: 無限長/寬的平板容器，空間寬度為2L，其中充滿混合氣，坐標原點選在容器中心，溫度為對稱分布(圖)。能量方程簡化為： 邊界條件為： 令： 則有： 代入29積分： 式中 a 等于常數(shù) 代入p的表達式得： 再令：u = e

21、 ，則有：d =du/u 則0100ddedd22pdddpdddppdd21222)(22eadep)/1 (21aeaddTT02L x0 Tauuduad/121(29)(30)(31)30根據(jù)不定積分運算規(guī)則，X=ax + b，則有： 因此，式31的積分為： 已知： 這樣得到29的解為： 利用邊界條件可確定： 因此有： 無量綱溫度 = (，)的最終形式為：bXbXxdxarcth2aea1arcth22xx22ch1th12/chln2aabaae2/ch2)2/(ch2aae02ch2baa(32)(33)雙曲函數(shù)見雙曲函數(shù)見95頁頁31無量綱溫度分布：若令把 = (, )轉(zhuǎn)換成 =

22、 ( , )的形式參數(shù)則由決定，其關(guān)系為：與的關(guān)系如圖。當(dāng)給定一個值時，有兩個 與值，也就是有兩種可能的穩(wěn)態(tài)溫度分布的解我們在建立數(shù)學(xué)模型時，沒有考慮濃度的變化，則高 的解（相當(dāng)于各處溫度普遍的高），在物理上不可能實現(xiàn)，因為在高溫度水平的穩(wěn)定反應(yīng)態(tài)下，濃度應(yīng)有顯著變化從圖可看出圖可看出，當(dāng)超過臨界值 I = 0.88之后， 就沒有解，也就是穩(wěn)定的溫度分布不可能實現(xiàn)，于是著火條件為：)(chchln222/ch2aa 2/a2/12ch 0Idd2/chln2aa(33)(34)(35)32 著火的穩(wěn)態(tài)分析法I=0.80.801234533 即： I = 0.88 所以，對平

23、板形反應(yīng)容器，著火條件可以表示成： 對于球形容器： I= 3.32 對于圓柱形容器：I= 2.00 對球形反應(yīng)容器謝苗諾夫非穩(wěn)態(tài)分析法的結(jié)果是： 采用穩(wěn)態(tài)分析法，把I= 3.32代入式27得： 可見，結(jié)果十分相近。因此，在燃燒問題的分析中，往往可以采用不同的模型，得到大致相同的結(jié)論 對于無煙煤/草垛的自燃問題， I 時，不會著火。 但是，化學(xué)反應(yīng)速度/熱值/環(huán)境溫度是不變的，只有通過控制煤堆尺寸控制煤堆尺寸，才能減少煙煤自燃的可能性！2288. 0LQwRTEii2228.13dQwRTEii2212dQwRTEiiGlassman p336(36)34 7-3 點點 燃燃 本節(jié)主要討論可燃混

24、合氣的點燃問題，內(nèi)容包括三種點燃形式的簡化模型： 熾熱平板點燃 電火花點燃 熱氣流點燃 通過討論這些簡單條件下的點燃問題，可以說明點燃的物理過程以及影響點燃的各主要因素之間的關(guān)系 35 1 熱平板點燃熱平板點燃 雖然熱自燃和點燃都是因為混合氣的受熱而著火，然而在點火方式上有較大的區(qū)別 自燃時，整個混合氣的溫度較高，反應(yīng)和著火是在容器的整個空間進行的 點燃時，混合氣的溫度較低，混合氣的部分氣體受到高溫點火源的加熱而反應(yīng)，但在混合氣的大部分空間中并沒有化學(xué)反應(yīng) 點燃時的著火是在局部首先發(fā)生，然后依靠火焰在混合氣中傳播的特性向空間傳播 下面我們先考察一下熱板點燃的物理過程，從而引出點燃的判據(jù) 36假

25、設(shè)有一股冷的預(yù)混可燃氣體，繞過一個溫度很高的熾熱惰性平板 (即平板本身不參加反應(yīng)) (圖7) 如果氣流中各種成分是惰性的，就是普通的平板與氣流之間的對流換熱問題，其溫度分布如圖7a或圖7b中的虛線所示 但是，如果來流是可燃物與氧化劑的均勻混合氣體，由于靠近壁面的氣體溫度接近于熾熱的壁溫TS，邊界層中流速又低，因此氣體反應(yīng)相當(dāng)快圖7 熾熱平板點燃過程示意圖 T T T T T TS TS TS TS TSu T T T T TS TS TSu T lT lc 火焰（d）（c）（a）（b） 有燃燒 無燃燒 (T / y) S37 可以預(yù)料，只要壁溫足夠高，緊靠壁面的混合氣，從平板的前緣開始行經(jīng)某個

26、距離之后總會著火 表現(xiàn)為火焰在某個xi距離處出現(xiàn)，然后逐漸向邊界層外延伸，同時在板和火焰之間充滿了燃燒產(chǎn)物 (如圖7c所示) 下面我們進一步研究如何確定這個著火距離與著火條件38若來流是可燃預(yù)混氣體，但板溫不太高，使混合氣只有微弱的化學(xué)反應(yīng)，這時溫度分布如圖7b中的實線所示，反應(yīng)使溫度分布發(fā)生了變形。若平板足夠長，則反應(yīng)放熱的積累結(jié)果，最終會在壁面處形成零值溫度梯度，即 (T/y)S = 0過了這點之后，靠近壁面處的氣體溫度會略超過熱壁溫度 (也即出現(xiàn)了正值溫度梯度)但如果這時板溫不高，則零值梯度實際上出現(xiàn)在無窮遠處，也就是說，這時在有限長的平板上不可能出現(xiàn)火焰相反，如果板溫足夠高，則火焰會在

27、平板某處出現(xiàn)，這時溫度分布如圖7c所示在火焰存在的區(qū)域內(nèi)，火焰溫度比板溫高得多，因此，在靠近壁面處將有一個巨大的正溫度梯度由板前緣處的無火焰區(qū)過渡到火焰區(qū)時，壁面溫度梯度會由負值變?yōu)檎?9 使溫度梯度等于零的條件，被規(guī)定為平板的點燃條件 羅忠敬（C. K. Law）已用漸進分析法證明了這一條件 其物理含義是，從這個距離開始，壁面附近的氣體不再接受熱板表面所給予的熱量，反應(yīng)將依靠氣體自身的放熱自動加速至著火 這樣，點燃的條件可表示為： x = xi： (T/y)S = 0 若xi L，則點燃成功 若xi L，則點燃失敗 這一點燃條件最初是由澤爾多維奇提出的，后來赫特林、哥登堡、波萊、董道義等人

28、將這一條件用于求解熱板點燃問題(19)40 下面我們將利用這一條件來具體求解熱板的點燃 將流場分為兩個區(qū)域，I區(qū)表示化學(xué)反應(yīng)區(qū)，II區(qū)表示無化學(xué)反應(yīng)的區(qū) 在I區(qū)內(nèi)，即臨近熱表面的薄層（lclT）內(nèi)，速度u和v都很小，而化學(xué)反應(yīng)很激烈，因而可忽略能量方程中的對流項 在穩(wěn)定流動的條件下，可將能量方程化簡為：iiQyTy(20)41在邊界層的其他區(qū)域，即II區(qū)，則可忽略化學(xué)反應(yīng)項。于是能量方程可化簡為： 內(nèi)邊界條件是： y=0：T=T y=0，x=xi：（T/y）s =0 外邊界條件是： y = ：u = u，T = T 接壤條件是： (T/y)I = (T/y)II 由于反應(yīng)區(qū)厚度很小，故近似取S

29、 能量方程簡化為：yTccyyTcvxTcupppp)()()(21)SiiwQyT2242令：則有：將上式代入能量方程，在x = xi處，將其從y =0到反應(yīng)區(qū)邊界（此處溫度是Ti）積分，并利用0值梯度條件，得：其中TS就是熱壁溫度，并近似認為(T/y)II就是沒有化學(xué)反應(yīng)的邊界上的溫度梯度，因此有：其中下標 “”表示沒有化學(xué)反應(yīng)的情況. 實際上，上式假定了反應(yīng)層向周圍環(huán)境的放熱與固壁向周圍環(huán)境的放熱相同根據(jù)接壤條件，可以得到點燃距離xi的具體表達式:求出上式右端的積分，即解出了點燃條件，以貧燃料為例進行上述積分pyT2222pTTppyTSiTTiSidTwQyT2I)()(Nu)(I I

30、TTxxTThyTyTSSSTTiSiSiiidTwQTTxxNu2)(1)(22243 假定緊靠壁面的薄層中混合氣的濃度在著火前保持不變，則在該反應(yīng)層的反應(yīng)速率可寫成: 同時，在薄反應(yīng)區(qū)中TST1時，空氣過剩，有： 當(dāng) 1時，有： 若將式（32）兩邊取對數(shù)，則有： 式中A是常數(shù)。而且與壓力p 和溫度Tm有關(guān)，Tm與T有關(guān)。 我們近似假定Tm與T 成正比關(guān)系，則上式可寫成： 式中B是常數(shù) 上式建立了最小點火能量與環(huán)境壓力、溫度、物性參數(shù)之間的關(guān)系 如果給定式中的常數(shù)，就可以算出電火花點燃的最小能量 這些常數(shù)只能用實驗方法求得 若給定混合氣的 及壓力p，則式（33）便簡化為：)23exp()(2

31、32minmmOXRTETTYkE231134AckkpmmOXRTEATTYE23ln2ln2/3minmmOXRTEpTBTTYE23ln2ln2ln2/3minTTTYEmOXln2ln2/3min(32)(33)(34)54 實驗證明了這一線性關(guān)系。 如圖9所示，對數(shù)直線斜率恰好等于2 同樣給定T 及時，式（33）簡化為： 圖10中直線之斜率恰好等于2，這就證明了半經(jīng)驗公式在定性上是合理的pTTYEmOXln2ln2/3min4.24.03.82.3 2.4 2.5 2.6 2.7lnTlnEminYOX3/2/（Tm-T）103101.00.1 00.01 0.1

32、1.0 10 100EminYox1/2/（Tm-T）103p（atm）圖9 初溫對Emin的影響圖10 壓力對Emin的影響(35)55 3 熱氣流（火焰）點燃熱氣流（火焰）點燃如圖11所示略去熱氣流點燃的次要因素，假定從一直徑為d0的圓管中射出一股高溫燃燒產(chǎn)物，其溫度為Tm，速度為u0而周圍的環(huán)境充滿溫度為T和速度為u的可燃混合氣體，TTm由射流理論可知，在外邊界0-1線上，溫度是來流溫度T，濃度是來流可燃混合氣的濃度Yf,而內(nèi)邊界0-2線上，溫度是熱氣流溫度Tm，此處可燃物濃度為零因此，在外邊界上濃度很高，但溫度很低在內(nèi)邊界上溫度很高，但濃度卻為零可見在內(nèi)外邊界附近化學(xué)反應(yīng)都不能進行溫度

33、和濃度最有利于化學(xué)反應(yīng)的區(qū)域，只能在邊界層內(nèi)的某個地方（圖11中的陰影部分）圖11 熱射流點燃u0TmTmTmTmTTTTT021xixbd0YFuT56一旦建立了燃燒工況，可燃混合氣在邊界層中與高溫氣體混合、反應(yīng)而放熱，其溫度將不斷上升 圖11中溫度分布的虛線就表示，由于化學(xué)反應(yīng)使溫度分布發(fā)生變形 若Tm足夠高，在離噴口出口斷面某個距離xi的斷面上，溫度分布將出現(xiàn)局部突變，也就是局部的混合氣達到了著火條件開始著火，形成初始火焰 初始火焰的形成，使溫度分布變形加劇，最終在低溫混合氣中形成火焰?zhèn)鞑テ渲衳i稱為著火距離 如果熱氣流的溫度不夠高，則xi將大于射流初始段長度xb，這時混合氣將不能被點燃

34、 這是因為超過初始段后，熱射流被可燃混合氣所冷卻，溫度分布將會下降 也就是說，如果在初始段混合區(qū)內(nèi)不能形成初始火焰，那么在主體段的混合區(qū)內(nèi)是不能再形成初始火焰的當(dāng)xi r 處，由于r1 相對于（ r1 r）較大，所以可用平面代替球面這時可用平面代替球面，上式可寫成： 設(shè)為常數(shù)時，利用著火條件 ，將上式從r到r1 進行積分得： 其中Tp是油滴的溫度，由于Bi數(shù)較小，因此可認為油滴內(nèi)部溫度均勻一致 可由克-克方程聯(lián)立求解油滴溫度Tp T是環(huán)境溫度ffQwrTrrr)dd(dd122ffQwrTr)dd(dd0dd1rrrTTTffTTffrrpTwQTwQrTd2d2)dd(72)(71)(70)

35、59在r 0時，才可能發(fā)生著火 因此在 =0極限情況下的溫度為自燃溫度tafwwh69www0 it圖14 w與t 的關(guān)系tww0 i1 i2 i3 1 2 3 =0 0 0 增加圖15 反應(yīng)速率與時間的關(guān)系470 7-6 熄火現(xiàn)象熄火現(xiàn)象 1 理想燃燒室的著火、熄火現(xiàn)象的描述理想燃燒室的著火、熄火現(xiàn)象的描述 前面的分析中假定了反應(yīng)物濃度在著火之前變化不大，是合理的但是熄火問題的情況則不同，因為一旦著火建立了燃燒工況，可燃物的濃度就會變小，這時放熱規(guī)律將會發(fā)生變化。以最簡單的密閉反應(yīng)容器為例，若近似認為在散熱情況時其濃度也按絕熱燃燒的規(guī)律下降，則二級反應(yīng)的放熱速率可表示為： 而散熱速率仍為：

36、)exp()(22,0RTETTTTYQkqmmiiG)(TTVhFqL71 如果按上述式子來考察放熱、散熱速率的關(guān)系，情況就不同了（如圖16所示） 由于反應(yīng)物濃度消耗，其反應(yīng)速率和放熱速率隨溫度先由小變大，再由大變小 散熱速率情況未變 E T TI TE Tm TqG(q0,T0) IqhF/V增加 T TI TE Tm TqGqL(q0,T0)EIT增加 qqL（a） （b）圖16 燃燒工況72 這時的工作點可能有三個：一個是緩慢的氧化工況一個是強烈反應(yīng)的燃燒工況另一個中間的工況是不穩(wěn)定 的，它不是向燃燒工況發(fā)展，就是向緩慢氧化工況發(fā)展。這時，系統(tǒng)一旦著火，則工作點立即移到燃燒工況，在連續(xù)

37、供給可燃物的情況下就建立了穩(wěn)定的燃燒工況 相反，在燃燒工況下，由于某些條件的惡化，例如散熱增加（即hF/V增加）或T下降，則燃燒工況逐步向E點靠近（見圖16），切點E就是極限的工況。 若工作條件繼續(xù)惡化，則反應(yīng)立即過渡到緩慢氧化工況，即反應(yīng)系統(tǒng)發(fā)生了熄火。73 例如，設(shè)想有一個如圖17所示的理想燃燒室兩端是開口的，其中充滿了進行反應(yīng)的混合氣及已燃氣體，溫度與濃度在燃燒室中均勻分布 具有初溫T、濃度YOX,、Yf,和流量G的混合物進入燃燒室后，立即反應(yīng)，并快速與已燃產(chǎn)物混合，形成的燃燒產(chǎn)物在燃燒室出口排出 這種簡單而理想的燃燒室的工作情況就與圖16相類似，實際情況決不是如此簡單 這種簡單的燃燒室

38、能撇開一些次要因素，而突出某些主要因素，從而讓我們對熄火過程有一個清楚的了解YOX,T,V圖17 理想燃燒室T,YOX, YF,-Tm, YOX,P, YF,PGG 關(guān)于這一過程的詳細分析在這里不再討 論，只是要指出熄火時的一個重要特點， 即過程的“S”形特點74 如果我們將T由小變大，則qG、qL將得到一系列的交點，即可能的工作點(q0、T0) (圖16a) 同樣，當(dāng)改變散熱條件時，也可得到一系列的工作點(q0、T0) (圖16b) 我們將q0與T0畫在圖18中就得到一“S”形曲線。這條曲線有如下幾個特點： T0E T0I T0Eq0q0Eq0II圖18 S形曲線75 a) 在緩慢氧化狀況下

39、有一個拐點這是一個著火的臨界狀況，這時反應(yīng)將由緩慢狀況的氧化工況突躍為劇烈的燃燒工況，這就是著火相反，當(dāng)燃燒工況惡化時則過程會沿“S”曲線的上部移向另一個拐點，這時反應(yīng)將由劇烈的燃燒工況突躍為緩慢的氧化工況,也就是熄火 b) 著火與熄火過程并不可逆，或熄火過程帶有滯后性這意思是指，著火時的工況參數(shù)并不與熄火時的工況參數(shù)相同，熄火要在比著火時的條件更差的條件下才能發(fā)生所以當(dāng)燃燒工況惡化時，工作點經(jīng)過T0I時不會發(fā)生熄火，只有當(dāng)燃燒工況繼續(xù)惡化到達工作溫度T0E時才發(fā)生熄火，即T0E1），可燃氣少者稱貧限（ A2 A3ABCSlTmTm2/1)(TTASml)2exp(mlRTES火焰?zhèn)鞑ニ俣扰c放

40、熱、散熱的關(guān)系火焰?zhèn)鞑ニ俣扰c放熱、散熱的關(guān)系(104)(105)89 鏈鎖反應(yīng)理論解釋火焰?zhèn)鞑ソ缦迒栴}鏈鎖反應(yīng)理論解釋火焰?zhèn)鞑ソ缦迒栴} 鏈鎖反應(yīng)理論解釋火焰?zhèn)鞑ソ缦薜默F(xiàn)象 即使在絕熱條件下，仍然存在火焰?zhèn)鞑ソ缦迒栴} 當(dāng)可燃混合氣當(dāng)量比大到(或小到)一定程度時，鏈的中斷起主要作用，因此盡管在絕熱條件下，仍舊存在火焰?zhèn)鞑ソ缦蓿鹧嫒詫⑾?目前對這個理論的研究仍然在進行中90 3 熄火距離熄火距離 在任何冷固體壁面附近，火焰就會熄滅。 通常用“熄火距離”表示離壁面附近發(fā)生熄火現(xiàn)象的范圍。 某種可燃混合氣被點燃，當(dāng)火焰穩(wěn)定在本生燈口時，突然切斷可燃氣的供應(yīng)，這時就會發(fā)生回火現(xiàn)象 然后我們改換直徑更小

41、的管子重復(fù)進行試驗，直到減小管徑使回火現(xiàn)象停止發(fā)生，這時所用的直徑就是熄火直徑，或稱熄火距離 當(dāng)然也可以用兩塊平行平板進行類似的試驗來確定熄火距離。91 理論上可以證明，平板的熄火距離為 dII = 0.65d d為圓管熄火距離 下面研究平行平板的熄火距離 設(shè)放熱速度dqG /dt為： 式中dII是平行平板的距離; A是平板上某一微元面積; wm是絕熱火焰溫度下的化學(xué)反應(yīng)速率; Q為可燃物的燃燒熱 這時平板間隙中氣體的散熱速率為： 令Tq為能使火焰進行傳播的最低溫度；Tw是壁溫。并近似設(shè)平板間的溫度是線性分布。使方程（39）和（40）相等，則有： QqAdwt/mGIIddxTAtqLdddd

42、/QAdwdTTAmwqIIII/2292或:從能量平衡有：將式（42）代入式（41）有：或:因為:所以:由式（45）知，熄火距離與散熱條件有關(guān)，與混合氣體的物理化學(xué)性質(zhì)及壁管溫度有關(guān)若在混合氣中加入不同的惰性氣體，則有： QAdwdTTAmwqIIII/22QwTTdmwq)2II(4)(wmpTTcQwmwqmpTTTTwcd42IImhwad/2IImhwaS 11II/Sadh)COII()NII()ArII()HeII(22dddd(43)(41)(42)93)COII()NII()ArII()HeII(22dddd 這是由于： 此外，因為 和 因此有： 這就是說隨著壓力的增加，dI

43、I減小。 從式（45）中還可以看出，凡是火焰?zhèn)鞑ニ俣却蟮幕旌蠚猓鋎II也將下降 由于當(dāng)量比不同，絕熱火焰溫度Tm也不同，因此當(dāng)量比 也將對dII有影響 當(dāng)火焰間隙的距離小時，就不會形成初始火焰，這是因為當(dāng)火花間隙小于熄火距離時火焰不會傳播)(CO)(N(Ar)(He)22hhhhaaaapah/1nmpw 12II1/nmhpwad94 熄火距離的應(yīng)用： 汽車排氣管防火罩 礦燈的防火網(wǎng) 防止回火 有些機理還不清楚，有待進一步探討 在微尺度條件下，可能有一些尚未被發(fā)現(xiàn)的燃燒特征 目前微燃燒問題的探討正引起人們的注意，也許你們中間有誰比較幸運，發(fā)現(xiàn)或解決一些新的問題95 雙曲函數(shù)：雙曲函數(shù)：雙曲

44、正弦shx雙曲余弦chx雙曲正切thx雙曲余切cthx2shxxeex2chxxeexxxxxeeeexthxxxxeeeexcthRETURN96謝苗諾夫謝苗諾夫1932年：被選為蘇聯(lián)科學(xué)院院士年：被選為蘇聯(lián)科學(xué)院院士1956年：獲諾貝爾化學(xué)獎年：獲諾貝爾化學(xué)獎97尼古拉依尼古拉那維奇謝苗諾夫 杰出的蘇聯(lián)化學(xué)家 蘇聯(lián)化學(xué)界的學(xué)術(shù)帶頭人之一 是蘇聯(lián)建國后第一個獲得諾貝爾獎的學(xué)者1896年4月15日，謝苗諾夫出生于薩拉多夫。 少年時代受過良好的教育，早在中小學(xué)階段，他就對物理學(xué)和化學(xué)有著濃厚的興趣1917年，21歲的謝苗諾夫，畢業(yè)于彼得格勒大學(xué)數(shù)學(xué)力學(xué)系， 他是著名的蘇聯(lián)物理學(xué)家約飛的學(xué)生和助手

45、。1920年到1930年，謝苗諾夫在約飛創(chuàng)辦的列寧格勒技術(shù)物理研究所工作 被任命為列寧格勒化學(xué)物理所所長 同時在列寧格勒工學(xué)院兼職任教，并從1928年起擔(dān)任該學(xué)院的教授1929年，被選為蘇聯(lián)科學(xué)院的通訊院士1932年：被選為正式院士1944年，蘇聯(lián)科學(xué)院化學(xué)物理所遷到了莫斯科，作為該所所長的謝苗諾夫。也同時遷居莫斯科，并擔(dān)任了以羅蒙諾索夫名字命名的國立莫斯科大學(xué)的教授。98謝苗諾夫1947年加入蘇聯(lián)共產(chǎn)黨19611966年擔(dān)任蘇聯(lián)共產(chǎn)黨中央委員會候補委員 是蘇聯(lián)最高蘇維埃第五、六、七次代表大會代表1964年起，他擔(dān)任蘇維埃巴古什斯克地區(qū)委員會委員在1957一1963年，謝苗諾夫擔(dān)任蘇聯(lián)科學(xué)院化

46、學(xué)學(xué)部的秘書，1963一1971年，擔(dān)任化學(xué)學(xué)部的副秘書長。在1960年1963年期間，他還兼任全蘇社會知識學(xué)會的理事長、他還是蘇聯(lián)科學(xué)院主席團成員。 謝苗諾夫非常成功地把研究工作、教學(xué)工作、科學(xué)團體的組織工作和社會活動緊密地結(jié)合起來，使四者互相促進、協(xié)同發(fā)展。謝苗諾夫因為在科學(xué)上的杰出貢獻，曾多次獲獎 許多外國科學(xué)院和科學(xué)團體把他選為院士或會員 他的專著鏈式反應(yīng)和論化學(xué)動力學(xué)某些問題和反應(yīng)能力等被各國翻譯出版 這位蘇聯(lián)學(xué)者在全世界享有極高的聲望99 1956年，瑞典科學(xué)院和諾貝爾基金會，為了表彰謝苗諾夫和英國化學(xué)家欣謝烏德在化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)和反應(yīng)歷程研究中所取得的成就，讓他兩人分享了該年度的諾

47、貝爾化學(xué)獎 謝苗諾夫是獲得這種最高國際科學(xué)獎的第三位俄國學(xué)者，也是蘇聯(lián)建國后，第一位榮獲這種獎的科學(xué)家。 謝苗諾夫很早就研究化學(xué)動力學(xué)問題，1916年起他曾發(fā)表過這方面的多篇學(xué)術(shù)論文，論文中詳盡地闡述了原子、分子的相互碰撞問題。 此后，對化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)和化學(xué)反應(yīng)歷程的研究成了他科學(xué)活動的基礎(chǔ)和中心。 自從范霍夫1901年首次獲得諾貝爾化學(xué)獎以后，經(jīng)過了5年，這種科學(xué)的最高獎賞，重又頒發(fā)給了研究化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)和化學(xué)反應(yīng)歷程的科學(xué)家 特別表彰了謝苗諾夫和欣謝烏德的科學(xué)貢獻 說明化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)和化學(xué)反應(yīng)歷程一直是化學(xué)研究的重大課題100 謝苗諾夫的科研工作，幾乎全部用來研究化學(xué)反應(yīng)歷程和化學(xué)動力學(xué)問

48、題，他對鏈式反應(yīng)歷程做了深入而全面的研究。 鏈式反應(yīng)的發(fā)現(xiàn)，標志著理論化學(xué)的研究進入到一個新的階段。 傳統(tǒng)的化學(xué)，只注重反應(yīng)物和產(chǎn)物的研究，對于反應(yīng)物如何轉(zhuǎn)變成產(chǎn)物，轉(zhuǎn)變的復(fù)雜機制和過程則很少注意。 德國化學(xué)家博登斯但在1913年曾提出鏈式反應(yīng)的概念，用以解釋氫和氯反應(yīng)生成氯化氫的復(fù)雜過程，他認為，在這個反應(yīng)過程中會生成某種“中間體”。 但是，博登斯但提出的“鏈反應(yīng)”和“中間體”說，還是一種假設(shè)和猜測101 德國物理化學(xué)家能斯特在1916年，提出了氯化氫生成的鏈反應(yīng)機理。 他認為，在這個反應(yīng)過程中，會形成作為“中間體”的自由基。 Cl22Cl Cl + H2 HCl + H H +Cl2 HC

49、l + Cl 在以上鏈反應(yīng)提出以后，有許多學(xué)者對此進行了進一步的深入研究。 例如，威加特1922年曾用實驗證明了鏈反應(yīng)的存在，1923年克拉麥斯把鏈式反應(yīng)的機理用于光化反應(yīng)的研究 在1927年以前，鏈反應(yīng)在化學(xué)上還不具有普遍的意義，它僅僅被用來解釋某些個別反應(yīng)102 1927年以后，謝苗諾夫系統(tǒng)地研究了鏈反應(yīng)機理， 他在此項研究中，曾試圖對反應(yīng)歷程進行數(shù)學(xué)描述。 謝苗諾夫認為 化學(xué)反應(yīng)有著極為復(fù)雜的過程，在反應(yīng)過程中有可能形成多種“中間產(chǎn)物”。 在鏈式反應(yīng)中，這種“中間產(chǎn)物”就是“自由基”，“自由基”的數(shù)量和活性決定著反應(yīng)的方向、歷程和形式。 鏈反應(yīng)不僅有簡單的直鏈反應(yīng)，還會形成復(fù)雜的“分支”

50、，所以，謝苗諸夫還提出了“分支鏈式”反應(yīng)的新概念。 謝苗諾夫指出 鏈式反應(yīng)有著普遍的意義和廣泛的實用價值。 在理論上，謝苗諾夫廣泛地研究了各種類型的鏈式反應(yīng)，提出了鏈式反應(yīng)的普遍模式，他還試圖用這種反應(yīng)機理解釋新發(fā)現(xiàn)的化學(xué)振蕩現(xiàn)象。 在應(yīng)用上，謝苗諾夫把鏈式反應(yīng)機理用于燃燒和爆炸過程的研究，揭示出燃燒和爆炸的聯(lián)系和區(qū)別。 指出，燃燒是緩慢的爆炸，爆炸則是激烈的燃燒，燃燒是緩慢的爆炸，爆炸則是激烈的燃燒，他還指出了燃燒和爆炸的機制103謝苗諾夫通過研究，豐富和發(fā)展了鏈式反應(yīng)的理論，奠定了分支鏈式反應(yīng)的理論基礎(chǔ)和實驗基礎(chǔ)。他認為： 不僅在鏈式反應(yīng)的開始，而且在反應(yīng)過程中，化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)都會不斷地產(chǎn)生

51、活化質(zhì)點，這些活化質(zhì)點，會對反應(yīng)進程產(chǎn)主影響，會使反應(yīng)中出現(xiàn)許多分支，如同樹叉一樣，不斷地分支擴展。 活化質(zhì)點的狀態(tài)，還會影響到反應(yīng)的進展情況，會使某些反應(yīng)速度增大，而使另一些反應(yīng)過程減漫或難以進行。謝苗諾夫認為： 化學(xué)反應(yīng)過程是化學(xué)作為更復(fù)雜的科學(xué)區(qū)別于物理學(xué)的基礎(chǔ)和標志。 在化學(xué)過程中，物質(zhì)要發(fā)生極為復(fù)雜的變化，而在物理過程中，物質(zhì)的本性則沒有發(fā)生或很少發(fā)生變化。 因此，化學(xué)過程是比物理過程更復(fù)雜的過程。謝苗諾夫認為： 在化學(xué)史上，在相當(dāng)長的一段時間中，化學(xué)家只注重于化學(xué)的始態(tài)和終態(tài)的研究，而忽視了過程，使化學(xué)動力學(xué)和化學(xué)過程的研究，落后于其他領(lǐng)域的研究， 例如，對化學(xué)過程的研究就不如對化

52、學(xué)結(jié)構(gòu)研究深入。他指出：“研究化學(xué)歷程的理論的發(fā)展，比研究化學(xué)結(jié)構(gòu)的理論的發(fā)展要曲折、復(fù)雜、困難得多?！?04 謝苗諾夫在榮獲諾貝爾獎金時，發(fā)表了著名的演講，他在演講中十分強調(diào)地指出： “在化學(xué)理論的研究方面，要大大加強對化學(xué)動力學(xué)和化學(xué)復(fù)雜過程的研究，從而進一步弄清化學(xué)反應(yīng)歷程，對化學(xué)反應(yīng)逐步實現(xiàn)定量化?！?他認為： “實現(xiàn)對各種化學(xué)反應(yīng)速度和化學(xué)反應(yīng)方向的精確定量的控制，這是化學(xué)理論研究的長遠任務(wù)?？上?，到目前為止，在化學(xué)工藝的理論方面，還遠遠落后于無線電技術(shù)、電子學(xué)和原子物理學(xué)等其他方面的研究，在這些方面，工藝過程在相當(dāng)大的程度上建立在理論預(yù)見和定量計算的基礎(chǔ)上?！?為了使化學(xué)也和其他科

53、學(xué)一樣，實現(xiàn)嚴密的定量化，“鏈式反應(yīng)理論為解決這一問題，邁出了第一步?！?05謝苗諾夫在創(chuàng)立鏈式分支反應(yīng)理論時，曾深入研究和采用了前人的研究成果，他認真考察和分析了歷史上各位著名化學(xué)家提出鏈式反應(yīng)的思想，同時，他還把這種研究和化學(xué)實驗與化學(xué)工飛結(jié)合起來，成為理論聯(lián)系實際的光輝范例。謝苗諾夫的鏈式分支反應(yīng)理論，能夠正確他說明、鏈式反應(yīng)如何開始，如何進行以及反應(yīng)過程中的復(fù)雜變化和可能的方向。同時，還能得出關(guān)反應(yīng)速度的許多有價值的緒論。在謝苗諾大的鏈式分支反應(yīng)理論的指導(dǎo)下，甚至還能做到調(diào)控反應(yīng)過程，使化學(xué)反應(yīng)在希望的方向上進行所以，他的這一輝煌成果，不僅可用來指導(dǎo)完善現(xiàn)有的化學(xué)工藝，而且還可以指導(dǎo)研

54、究新的化學(xué)工藝。因此；化學(xué)家們一致認為：“謝苗諾夫的分支鏈式反應(yīng)理論是理論化學(xué)研究的一個里程碑?！?06 謝苗諾夫的理論： 深化了人們對復(fù)雜化學(xué)過程的認識深化了人們對復(fù)雜化學(xué)過程的認識 揭示了化學(xué)過程不同于物理過程的本質(zhì)揭示了化學(xué)過程不同于物理過程的本質(zhì) 指明了化學(xué)反應(yīng)復(fù)雜過程的過程和機理指明了化學(xué)反應(yīng)復(fù)雜過程的過程和機理 這在認識論和方法論上也有重大的意義，謝苗諾夫及把理論研究和應(yīng)用研究有機地統(tǒng)一起來，促進了科學(xué)的進步和技術(shù)的發(fā)展。 謝苗諾夫倡導(dǎo)各種不同專業(yè)的科學(xué)家互相協(xié)作： 他認為，化學(xué)理論的研究，應(yīng)當(dāng)和其他自然科學(xué)互相聯(lián)系、互相滲透 要積極采用其它自然科學(xué)的理論方法 特別要注意積極采用數(shù)

55、學(xué)和物理學(xué)的理論方法。 他還指出： 各種專家協(xié)同研究重大課題，對新技術(shù)革命和科學(xué)的未來具有重大意義107 作為一個世界著名的科學(xué)家，謝苗諾夫曾多次強調(diào)科學(xué)要為人類的幸福和社會的進步服務(wù) 主張防止把科學(xué)成果用于危害人類的安全。 他在榮獲諾貝爾獎金時發(fā)表的演講的最后，向全世界科學(xué)家們呼吁： “世界科學(xué)家共同努力，要使科學(xué)為世界的進步利世界科學(xué)家共同努力，要使科學(xué)為世界的進步利益和人類的幸福，做出積極貢獻。益和人類的幸福，做出積極貢獻?！?謝苗諾夫還是一位出色的教育家 他的教育思想和他的科學(xué)思想是一致的，主張理論聯(lián)系實際。 他要求他的學(xué)生和其他青年科技工作者，無論是做教學(xué)工作的還是敞研究工作的，都不

56、應(yīng)把自己死死地限制在課堂上或者實驗室里，要做到理論聯(lián)系實際，要努力解決國家和民族最急需最緊迫的問題，要使科學(xué)成果迅速轉(zhuǎn)化為直接生產(chǎn)力108 十月革命以后： 列寧領(lǐng)導(dǎo)下的第一個社會主義國家。 廣泛吸收各行各業(yè)的科學(xué)家參加和領(lǐng)導(dǎo)社會主義建設(shè) 例如，生理學(xué)家巴甫洛夫、化學(xué)家茲林斯基、物理學(xué)家約飛等知名學(xué)者，都曾被任命力教育或科研機構(gòu)的重要領(lǐng)導(dǎo)人 同時，在列寧的關(guān)心和指導(dǎo)下，政府為科技人員創(chuàng)造了良好的工作條件和生活條件 在蘇聯(lián)建國初期物質(zhì)條件極為艱苦的情況下，列寧還是設(shè)法給科技工作者以優(yōu)厚的待遇， 并把培養(yǎng)人才作為頭等大事來抓，讓老專家充分發(fā)揮作用，培養(yǎng)了一大批科學(xué)新秀。 謝苗諾夫就是在這樣的歷史背景

57、下成長起來的天才的科學(xué)家109Forman A. WilliamsProfessorUCSD(University of California，San Diego)加州大學(xué)圣地亞哥分校加州大學(xué)圣地亞哥分校 110Forman A. Williams Professor Mechanical & Aerospace Engineering Capsule Bio: Forman A. Williams received his Ph.D. in engineering science from the California Institute of Technology in 1958. an assistant professor at Harvard until 1964，at which time he came to UCSD. In 1981，he accepted the Robert H. Goddard Chair at Princeton but returned to UCSD in 1988. He became director of the Center for Energy and Combustion Re