Principles of Combustion for Chemical Engineers

ทฤษฎีการเผาไหม้สำหรับวิศวกรเคมี

3(3-0-9)

วิชาบังคับก่อน : โดยความเห็นชอบของสาขาวิชา

คำจำกัดความและปรากฏการณ์พื้นฐาน อุณหพลศาสตร์ของกระบวนการเผาไหม้สาร ปรากฏการณ์ถ่ายโอนและจลนพลศาสตร์เคมี กลไกของปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้อง เปลวไฟแบบลามินาร์สำหรับกรณีที่ผสมเชื้อเพลิงและอากาศก่อน (premixed) และไม่ผสมก่อน (nonpremixed) กระบวนการลุกติดไฟสมการของนาเวียร์สโต๊กสำหรับระบบปฏิกิริยาในสามมิติ เปลวไฟแบบปั่นป่วน การเผาไหม้ของเชื้อเพลิงเหลวและเชื้อเพลิงแข็ง การเกิดก๊าซไนโตรเจนออกไซด์ สารประกอบไฮโดรคาร์บอน และเขม่า

เค้าโครงรายวิชา

1. บทนำ คำจำกัดความพื้นฐาน และปรากฏการณ์ของกระบวนการเผาไหม้ (1 ชม.)
2. อุณหพลศาสตร์ของกระบวนการไหม้: กฏทางอุณหพลศาสตร์ สมดุลแก๊สผสม อุณหภูมิอะไดอะเบติก (4 ชม.)
3. ปรากฏการณ์ถ่ายโอนและจลนพลศาสตร์เคมี (3 ชม.)
4. กลไกปฏิกิริยาเคมีของกระบวนการเผาไหม้: ลักษณะของกลไกการเกิดปฏิกิริยา สภาวะกึ่งคงที่ วิธีวิเคราะห์กลไกปฏิกิริยา การวิเคราะห์ระบบปฏิกิริยาแบบไหลต่อเนื่อง (4 ชม.)
5. การวิเคราะห์เปลวไฟลามินาร์แบบผสมก่อนและไม่ผสมก่อน (4 ชม.)
6. กระบวนการลุกติดไฟ (4 ชม.)
7. สมการนาเวียร์สโตก: สมการความต่อเนื่อง สมการดุลโมเมนตัม กฏการแพร่ของฟิกค์และสมการอนุรักษ์พลังงาน (4 ชม.)
8. เปลวไฟปั่นป่วนและการเผาไหม้: ปฏิกิริยาเผาไหม้แบบไหลต่อเนื่องปั่นป่วน เปลวปั่นป่วน แบบผสมก่อนและไม่ผสมก่อน (4 ชม.)
9. กระบวนการเผาไหม้ของเชื้อเพลิงเหลวและเชื้อเพลิงแข็ง (4 ชม.)
10. การเกิดมลพิษไนโตรเจนออกไซด์ สารประกอบไฮโดรคาร์บอนและเขม่า (4 ชม.)

ผลสัมฤทธิ์การเรียนรู้
สามารถเรียนรู้และเข้าใจปรากฏการณ์พื้นฐานของกระบวนเผาไหม้เชื้อเพลิง ตลอดจนทฤษฎี ทางอุณหพลศาสตร์ การถ่ายโอนมวล และจลนพลศาสตร์เคมีที่เกี่ยวข้องในกระบวนการเผาไหม้ รวมถึงคุณลักษณะของการเผาไหม้เชื้อเพลิงในรูปของแข็งและของเหลว ตลอดจนประเภทของผลิตภัณฑ์และมลพิษที่เกิดจากการเผาไหม้

 

Principles of Combustion for Chemical Engineers

Prerequisite : Consent of the School

Fundamental definitions and phenomena. Thermodynamics of combustion processes. Transport phenomena and chemical kinetics. Reaction mechanisms. Laminar premixed and non-premixed flames, their gross properties, structure and gas dynamics. Ignition processes. The Navier-Stokes equations for three-dimensional reacting systems. Turbulent flames and burning. Combustion of liquid and solid fuels. Formation of nitrogen oxides, hydrocarbons and soot.

Course Outline

1. Introduction, basic definitions and fundamental phenomena. (1 hr.)
2. Thermodynamics of combustion process: laws of thermodynamics, equilibrium in gas mixtures, adiabatic flame temperature. (4 hr.)
3. Transport processes and chemical kinetics foe combustion systems. (3 hr.)
4. Reaction mechanisms: characteristics of reaction mechanisms, quasi-steady states, analysis of reaction mechanisms, reaction flow analysis. (4 hr.)
5. Laminar premixed and non-premixed flames. (4 hr.)
6. Ignition processes. (4 hr.)
7. The Naviers-Stokes Equations: equations of continuity, conservation of momentum, Fick’s law of diffusion, conservation of energy. (4 hr.)
8. Turbulent flames and burning turbulent reacting flow systems, turbulent non-premixed flames, turbulent premixed flames. (4 hr.)
9. Combustion of liquid and solid fuels. (4 hr.)
10. Formation of nitrogen oxides, hydrocarbons and soot. (4 hr.)

Learning Outcomes
Students are able to understand the basic phenomena of fuel combustion as well as the underlying theories involved such as thermodynamics, mass transport and chemical kinetics of the process. Students also have knowledge on the combustion characteristics of solid and liquid fuels and the products and pollutants generated from the combustion process.