燃烧理论几个重要的化学机理省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

Particle And Combustion Engineering Research GroupDepartment of Thermal Engineering,Tsinghua University,Beijing,1000845 几个主要化学机理几个主要化学机理.4.2-4.9第1页Particle And Combustion Engineering Research GroupDepartment of Thermal Engineering,Tsinghua University,Beijing,1000842The Waste Land by T.S.ElliotI.THE BURIAL OF THE DEAD APRIL is the cruellest month,breeding Lilacs out of the dead land,mixing Memory and desire,stirring Dull roots with spring rain.Winter kept us warm,covering Earth in forgetful snow,feeding A little life with dried tubers.第2页Particle And Combustion Engineering Research GroupDepartment of Thermal Engineering,Tsinghua University,Beijing,1000843献给埃兹拉献给埃兹拉庞德庞德高明匠师高明匠师“因为有一次我亲眼看见西比因为有一次我亲眼看见西比尔被关在一只笼子里悬挂在尔被关在一只笼子里悬挂在库米城，当孩子们问她，库米城，当孩子们问她，西比尔，你想要什么？西比尔，你想要什么？她回答道，她回答道，我想死。我想死。”第3页Particle And Combustion Engineering Research GroupDepartment of Thermal Engineering,Tsinghua University,Beijing,1000844荒原荒原 一、死者葬礼一、死者葬礼 四月最残忍，从死了四月最残忍，从死了 土地滋生丁香，混土地滋生丁香，混杂着着 回想和欲望，回想和欲望，让春雨春雨 挑挑动着呆着呆钝根。根。冬天保我冬天保我们温暖，把大地温暖，把大地 埋在忘埋在忘怀雪里，使干了雪里，使干了 球茎得一点点生命。球茎得一点点生命。第4页Particle And Combustion Engineering Research GroupDepartment of Thermal Engineering,Tsinghua University,Beijing,100084/10/105内容内容概述H2-O2系统CO 燃烧高碳氢化合物燃烧甲烷(CH4)燃烧NOX 形成小结第5页Particle And Combustion Engineering Research GroupDepartment of Thermal Engineering,Tsinghua University,Beijing,100084/10/106概述概述对于燃烧和燃烧产生大气污染物来说存在对于燃烧和燃烧产生大气污染物来说存在一些主要化学机理，包含一些主要基元反一些主要化学机理，包含一些主要基元反应。应。本讲目标是简单地对实际系统进行说明，本讲目标是简单地对实际系统进行说明，当然这么系统通常都是十分复杂，在前一当然这么系统通常都是十分复杂，在前一章中讨论一些基本原理对于了解这么系统章中讨论一些基本原理对于了解这么系统是十分主要是十分主要.第6页Particle And Combustion Engineering Research GroupDepartment of Thermal Engineering,Tsinghua University,Beijing,100084/10/107H2-O2 系统系统CO 燃烧燃烧高碳氢化合物（高碳氢化合物（Paraffins）燃）燃烧烧甲烷甲烷(CH4)燃烧燃烧NOX 形成形成第7页Particle And Combustion Engineering Research GroupDepartment of Thermal Engineering,Tsinghua University,Beijing,100084/10/108H2-O2系统系统氢氧系统本身有时也是很主要，如，在氢氧系统本身有时也是很主要，如，在火箭发动机中。这一系统对于碳氢化合火箭发动机中。这一系统对于碳氢化合物和物和CO燃烧，作为其中一个子系统也是燃烧，作为其中一个子系统也是很主要。燃料电池也是一个经典例子。很主要。燃料电池也是一个经典例子。第8页Particle And Combustion Engineering Research GroupDepartment of Thermal Engineering,Tsinghua University,Beijing,100084/10/109How a hydrogen fuel cell worksChemistry of a Fuel Cell Anode side:2H2=4H+4e-Cathode side:O2+4H+4e-=2H2O Net reaction:2H2+O2=2H2O from http:/lanl.gov第9页Particle And Combustion Engineering Research GroupDepartment of Thermal Engineering,Tsinghua University,Beijing,100084/10/1010H2O-+ANODECATHODEAIRGASELECTRONSHYDROGEN IONSDC VOLTAGEFunctional Diagram:第10页Particle And Combustion Engineering Research GroupDepartment of Thermal Engineering,Tsinghua University,Beijing,100084/10/1011第11页Particle And Combustion Engineering Research GroupDepartment of Thermal Engineering,Tsinghua University,Beijing,100084/10/101212-Stacked Direct Methanol Fuel Cell第12页Particle And Combustion Engineering Research GroupDepartment of Thermal Engineering,Tsinghua University,Beijing,100084/10/1013Micro-fuel cell developed by Fraunhofer ISE for use in applications such as cellular phones第13页Particle And Combustion Engineering Research GroupDepartment of Thermal Engineering,Tsinghua University,Beijing,100084/10/1014第14页Particle And Combustion Engineering Research GroupDepartment of Thermal Engineering,Tsinghua University,Beijing,100084/10/1015详细详细H2-O2 化学动力学综述能够在文件化学动力学综述能够在文件3-5中找到中找到.下面分析主要基于下面分析主要基于 Glassman1分析分析,氢氧化就能够简述以氢氧化就能够简述以下：下：第15页Particle And Combustion Engineering Research GroupDepartment of Thermal Engineering,Tsinghua University,Beijing,100084/10/1016链激发反应：链激发反应：包含包含O,H,和和 OH自由基链式反应：自由基链式反应：第16页Particle And Combustion Engineering Research GroupDepartment of Thermal Engineering,Tsinghua University,Beijing,100084/10/1017包括包括O,H,和和OH等自由基链中止反应是等自由基链中止反应是三组分复合反应：三组分复合反应：第17页Particle And Combustion Engineering Research GroupDepartment of Thermal Engineering,Tsinghua University,Beijing,100084/10/1018为了使机理完整，我们要加包含为了使机理完整，我们要加包含HO2（过氧羟基，（过氧羟基，hydroperoxy radical)反反应和应和 H2O2,（过氧化氢）反应，当（过氧化氢）反应，当变得活跃时变得活跃时,下面反应及下面反应及H.2逆反应就开逆反应就开始起作用始起作用:第18页Particle And Combustion Engineering Research GroupDepartment of Thermal Engineering,Tsinghua University,Beijing,100084/10/1019和和 第19页Particle And Combustion Engineering Research GroupDepartment of Thermal Engineering,Tsinghua University,Beijing,100084/10/1020及及 第20页Particle And Combustion Engineering Research GroupDepartment of Thermal Engineering,Tsinghua University,Beijing,100084/10/1021依据温度、压力和反应程度不一样，依据温度、压力和反应程度不一样，上述反应逆反应可能变得很主要；上述反应逆反应可能变得很主要；所以，在描述所以，在描述 H2-O2 系统反应模型系统反应模型能够包含多达能够包含多达40 个反应并计入个反应并计入8种种组分组分:H2,O2,H2O,OH,O,H,HO2,和和 H2O2.H2-O2 系统含有有趣爆炸特征系统含有有趣爆炸特征(Fig.5.1)，这一特征能够用上述机，这一特征能够用上述机理来解释。理来解释。第21页Particle And Combustion Engineering Research GroupDepartment of Thermal Engineering,Tsinghua University,Beijing,100084/10/1022第22页Particle And Combustion Engineering Research GroupDepartment of Thermal Engineering,Tsinghua University,Beijing,100084/10/1023从图中，在从图中，在 1.5 mm Hg以下以下,没有爆炸。没有爆炸。没有爆炸原因是在没有爆炸原因是在(H.2)所表示自由基激发所表示自由基激发反应所产生及后续链式反应反应所产生及后续链式反应(H.3-H.6)中自中自由基被容器壁面所消耗。这此壁面上消耗由基被容器壁面所消耗。这此壁面上消耗反应中止了链，阻止了自由基快速增大而反应中止了链，阻止了自由基快速增大而不发生爆炸。在前面机理中并没有包括这不发生爆炸。在前面机理中并没有包括这些壁面反应，因为这些反应严格来讲不是些壁面反应，因为这些反应严格来讲不是气相反应。气相反应。第23页Particle And Combustion Engineering Research GroupDepartment of Thermal Engineering,Tsinghua University,Beijing,100084/10/1024我们能够象征性地写出一个一阶反应来描我们能够象征性地写出一个一阶反应来描述自由基消耗反应：述自由基消耗反应：式中，式中，kwall 中扩散（输运）和化学过程函中扩散（输运）和化学过程函数，同时也是壁面性质函数。气体组分在数，同时也是壁面性质函数。气体组分在固体表面反应叫作非均相反应固体表面反应叫作非均相反应（heterogeneous reactions），在固体），在固体燃烧燃烧(第第 14讲讲)和催化反应中是很主要。和催化反应中是很主要。第24页Particle And Combustion Engineering Research GroupDepartment of Thermal Engineering,Tsinghua University,Beijing,100084/10/1025当初始压力上升到大约当初始压力上升到大约 1.5 mm Hg以上以上时，混合物爆炸。这是气相链式反应时，混合物爆炸。这是气相链式反应H.3-H.6强于自由基壁面消耗速度情形。强于自由基壁面消耗速度情形。能够回想一下上一章中所说普通链式反能够回想一下上一章中所说普通链式反应机理，当压力增加时，自由基浓度就应机理，当压力增加时，自由基浓度就线性地增加，同时反应速度成几何地增线性地增加，同时反应速度成几何地增加。加。第25页Particle And Combustion Engineering Research GroupDepartment of Thermal Engineering,Tsinghua University,Beijing,100084/10/1026我们继续沿着我们继续沿着 500 C 这一等温线上行，这一等温线上行，在压力到在在压力到在 50mm Hg前还是爆炸前还是爆炸;在这一在这一点上，混合物停顿了爆炸。这一爆炸停顿点上，混合物停顿了爆炸。这一爆炸停顿特征能够用下面两个反应竞争来解释：一特征能够用下面两个反应竞争来解释：一个是需要个是需要H原子链式分支反应原子链式分支反应 H.3,另一个另一个是低温下活跃消耗是低温下活跃消耗H原子链中止反应原子链中止反应 H.111,2。之所以将反应。之所以将反应H.11 叫作链中止叫作链中止反应原因是过氧羟基反应原因是过氧羟基 HO2 在这么条件下相在这么条件下相对是不活跃，所以就能够扩散到壁面被消对是不活跃，所以就能够扩散到壁面被消耗掉。耗掉。(H.21)第26页Particle And Combustion Engineering Research GroupDepartment of Thermal Engineering,Tsinghua University,Beijing,100084/10/1027在第三极限上，我们再次跨过在第三极限上，我们再次跨过3000mmHg线进入到一个爆炸区域。在这些条件下，反线进入到一个爆炸区域。在这些条件下，反应应H.16 加入到链式反应步骤中并进入断开加入到链式反应步骤中并进入断开 H2O2 链反应序列链反应序列1,2.在这一对在这一对H2-O2 系统爆炸极限简单讨论中，系统爆炸极限简单讨论中，很清楚一个系统详细化学反应来了解试验观很清楚一个系统详细化学反应来了解试验观察是多么有用。这也很清楚地表明了当化学察是多么有用。这也很清楚地表明了当化学影响很主要时，这么了解对于建立和发展燃影响很主要时，这么了解对于建立和发展燃烧现象预测模型是很基本。烧现象预测模型是很基本。第27页Particle And Combustion Engineering Research GroupDepartment of Thermal Engineering,Tsinghua University,Beijing,100084/10/1028一氧化碳燃烧一氧化碳燃烧一氧化碳燃烧本身就是很主要；一氧化碳燃烧本身就是很主要；对于碳氢化合物氧化来说尤其主要对于碳氢化合物氧化来说尤其主要碳氢化合物燃烧：一个两步反应过碳氢化合物燃烧：一个两步反应过程：第一步包含一个燃料分解为一程：第一步包含一个燃料分解为一氧化碳过程，第二步是一氧化碳氧氧化碳过程，第二步是一氧化碳氧化成为二氧化碳过程。化成为二氧化碳过程。第28页Particle And Combustion Engineering Research GroupDepartment of Thermal Engineering,Tsinghua University,Beijing,100084/10/1029CO 在没有含氢组分存在时氧化速度在没有含氢组分存在时氧化速度是很慢。是很慢。少许少许H2O 或或 H2 能够对氧化速度起到能够对氧化速度起到巨大作用。这是因为包含羟基巨大作用。这是因为包含羟基 CO 氧氧化速度要比包含化速度要比包含 O2 和和 O 速度快很多。速度快很多。第29页Particle And Combustion Engineering Research GroupDepartment of Thermal Engineering,Tsinghua University,Beijing,100084/10/1030假设水是初始含氢组分，下面四步假设水是初始含氢组分，下面四步能够来描述能够来描述CO氧化氧化1:第30页Particle And Combustion Engineering Research GroupDepartment of Thermal Engineering,Tsinghua University,Beijing,100084/10/1031反应反应1 是慢速且对是慢速且对 CO2 形成没有显著贡形成没有显著贡献，但为后续链式反应提供了链激发作献，但为后续链式反应提供了链激发作用实际用实际CO 氧化步骤氧化步骤 3也是一个链传也是一个链传输反应步骤，这一反应产生输反应步骤，这一反应产生 H 原子，并原子，并深入与深入与O2 反应形成反应形成 OH 和和 O(反应反应4)和和第一个链分支反应（步骤第一个链分支反应（步骤2).CO+OHCO2+H(3)这一步是在整个反这一步是在整个反应中关键一步应中关键一步第31页Particle And Combustion Engineering Research GroupDepartment of Thermal Engineering,Tsinghua University,Beijing,100084/10/1032假如氢代替水作为催化物质，将包含下面步假如氢代替水作为催化物质，将包含下面步骤骤 1:在氢存在情况下，总在氢存在情况下，总 H2-O2 反应系统（反应系统（H.1-H.21)需要包含在其中以描述需要包含在其中以描述 CO 氧化氧化 Glassman1指出在指出在 HO2 存在情况下存在情况下,另一另一个个CO氧化步骤开始了：氧化步骤开始了：第32页Particle And Combustion Engineering Research GroupDepartment of Thermal Engineering,Tsinghua University,Beijing,100084/10/1033尽管这一反应不象尽管这一反应不象OH 对对 CO进行进行冲击这么主要冲击这么主要(即反应即反应3).一个广泛一个广泛 CO 氧化机理在文件氧化机理在文件5中所描述中所描述第33页Particle And Combustion Engineering Research GroupDepartment of Thermal Engineering,Tsinghua University,Beijing,100084/10/1037高碳氢化合物氧化高碳氢化合物氧化总体情况总体情况石蜡，或者饱和链烷烃类，直链或支链，石蜡，或者饱和链烷烃类，直链或支链，单键碳氢化合物，含有普通分子式单键碳氢化合物，含有普通分子式 C Cn nH H2n+22n+2。在这一节中，我们将讨论高碳在这一节中，我们将讨论高碳氢化合物，即氢化合物，即n2n2上述饱和烃氧化过程。上述饱和烃氧化过程。对于甲烷氧化（包含乙烷）氧化含有尤对于甲烷氧化（包含乙烷）氧化含有尤其性质将在下节中讨论。其性质将在下节中讨论。第37页Particle And Combustion Engineering Research GroupDepartment of Thermal Engineering,Tsinghua University,Beijing,100084/10/1038不准备尝试探讨所含许多基元反应，不准备尝试探讨所含许多基元反应，而只是而只是研究一下氧化过程一个总体情况，以研究一下氧化过程一个总体情况，以确定出关键步骤，然以后讨论一下多确定出关键步骤，然以后讨论一下多步总包反应近似方法步总包反应近似方法。高碳氢化合物氧化能够用一个三步过高碳氢化合物氧化能够用一个三步过程来表示，以下所述，并用图程来表示，以下所述，并用图5.25.2所表所表示组分和温度人布来描述示组分和温度人布来描述。第38页Particle And Combustion Engineering Research GroupDepartment of Thermal Engineering,Tsinghua University,Beijing,100084/10/1039第39页Particle And Combustion Engineering Research GroupDepartment of Thermal Engineering,Tsinghua University,Beijing,100084/10/1040I.燃料分子受到燃料分子受到O和和H原子冲击并断裂，原子冲击并断裂，先形成了烯烃和氢。氢在有氧存在时先形成了烯烃和氢。氢在有氧存在时氧化为水氧化为水。II.不饱和烯烃深入氧化成国不饱和烯烃深入氧化成国CO 和和H2.当然全部当然全部H2 将转化为水将转化为水。III.CO 按反应按反应3：CO+OHCO2+H 进行燃烧。几乎在整个燃烧过程中所进行燃烧。几乎在整个燃烧过程中所放出热都是在这一步中发生放出热都是在这一步中发生。第40页Particle And Combustion Engineering Research GroupDepartment of Thermal Engineering,Tsinghua University,Beijing,100084/10/1041下面我们深入将这三个过程充实成下面我们深入将这三个过程充实成1-8步反应步反应,这一反应是由这一反应是由Glassman1给给出出,下面以丙烷下面以丙烷(C3H8)氧化为例来加以氧化为例来加以说明说明。第一步第一步.在最原始燃料分子中一个碳在最原始燃料分子中一个碳-碳碳(C-C)键断裂。这是因为键断裂。这是因为C-C键与键与C-H键比起来要弱，就造成键比起来要弱，就造成C-C断裂。断裂。第41页Particle And Combustion Engineering Research GroupDepartment of Thermal Engineering,Tsinghua University,Beijing,100084/10/1042第二步.两个碳氢基深入断裂，成为两个碳氢基深入断裂，成为烯烃烯烃(有双碳键碳氢化合物有双碳键碳氢化合物)和和H原子。原子。从碳氢化合物中脱去氢称为脱氢反应从碳氢化合物中脱去氢称为脱氢反应。作为这一步例子，产生乙烯基和甲基。作为这一步例子，产生乙烯基和甲基。第42页Particle And Combustion Engineering Research GroupDepartment of Thermal Engineering,Tsinghua University,Beijing,100084/10/1043第三步：第三步：从第二步反应产生氢从第二步反应产生氢开始发展成一组自由基。开始发展成一组自由基。第43页Particle And Combustion Engineering Research GroupDepartment of Thermal Engineering,Tsinghua University,Beijing,100084/10/1044第四步：第四步：伴随自由基建立，新燃伴随自由基建立，新燃料分子在自由基攻击下开始了反料分子在自由基攻击下开始了反应。应。第44页Particle And Combustion Engineering Research GroupDepartment of Thermal Engineering,Tsinghua University,Beijing,100084/10/1045第五步：第五步：如第二步，按脱氢反应碳如第二步，按脱氢反应碳氢自由基再次成为烯烃和氢自由基再次成为烯烃和H原子：原子：这一脱氢按所谓这一脱氢按所谓-剪刀规则进行剪刀规则进行1.这一规则说这一规则说 C-C 还是还是 C-H 键断裂键断裂标准是：首先确定有不成正确电子标准是：首先确定有不成正确电子位置，即基位置。位置，即基位置。第45页Particle And Combustion Engineering Research GroupDepartment of Thermal Engineering,Tsinghua University,Beijing,100084/10/1046在自由基上不成正确电子将加强其相在自由基上不成正确电子将加强其相邻位置键，因为这些键从这一部位移邻位置键，因为这些键从这一部位移走了一个位置走了一个位置。对于在第四步中产生对于在第四步中产生C C3 3H H7 7自由基，可能有以下两个可能路自由基，可能有以下两个可能路径：径：第46页Particle And Combustion Engineering Research GroupDepartment of Thermal Engineering,Tsinghua University,Beijing,100084/10/1047-剪刀规则应用到剪刀规则应用到C3H7 自由基自由基分解分解(P.6)如图如图5.3所表示所表示.第47页Particle And Combustion Engineering Research GroupDepartment of Thermal Engineering,Tsinghua University,Beijing,100084/10/1048第48页Particle And Combustion Engineering Research GroupDepartment of Thermal Engineering,Tsinghua University,Beijing,100084/10/1049第六步.在第二步和第五步产生在第二步和第五步产生烯烃氧化，氧化是由一个烯烃氧化，氧化是由一个O-原子原子攻击所引发，同时会产生甲酸基攻击所引发，同时会产生甲酸基(HCO)和甲醛（和甲醛（H2CO)第49页Particle And Combustion Engineering Research GroupDepartment of Thermal Engineering,Tsinghua University,Beijing,100084/10/1050步骤7a.甲基甲基(CH3)氧化。氧化。步骤7b.甲醛甲醛(H2CO)氧化氧化.步骤7c.亚甲基亚甲基(CH2)氧化氧化.步骤步骤 7a-7c 能够在文件能够在文件1中找到；中找到；不过每一步都将产生一氧化碳，其氧不过每一步都将产生一氧化碳，其氧化就是最终一步了（第化就是最终一步了（第8步）步）。第 8步.一氧化碳氧化。按一氧化碳氧化。按CO.1-CO.7 所定义含湿所定义含湿CO氧化机理进行。氧化机理进行。第50页Particle And Combustion Engineering Research GroupDepartment of Thermal Engineering,Tsinghua University,Beijing,100084/10/1051总包和准总包反应机理上述过程上述过程I-III 已经引入到了了经验总包模型，已经引入到了了经验总包模型，这一模型描述了总包或准总包步骤总行为这一模型描述了总包或准总包步骤总行为。Westbrook 和和 Dryer6 给出了很多碳氢化给出了很多碳氢化合物一步，二步和多步反应总包动力学机理合物一步，二步和多步反应总包动力学机理并进行了评定，这些反应没有描述碳氢化合并进行了评定，这些反应没有描述碳氢化合物氧化详细细节，但对于工程近似是十分有物氧化详细细节，但对于工程近似是十分有用，但其不足应该得到充分认识。用，但其不足应该得到充分认识。第51页Particle And Combustion Engineering Research GroupDepartment of Thermal Engineering,Tsinghua University,Beijing,100084/10/1052下式惯用来描述一个总包步骤作为总下式惯用来描述一个总包步骤作为总包反应来用于工程近似：包反应来用于工程近似：6第52页Particle And Combustion Engineering Research GroupDepartment of Thermal Engineering,Tsinghua University,Beijing,100084/10/1053式中，在表式中，在表5.1中所列出参数中所列出参数 A,Ea/Ru,m,和和 n选择是依据其试验选择是依据其试验和计算得到火焰速度和可燃极限和计算得到火焰速度和可燃极限符合得最好符合得最好(参看第参看第8章章)一个多步，准一个多步，准-总包反应机理是由总包反应机理是由Hautman等所发展等所发展 7,有一个四有一个四步机理来描述丙烷氧化：步机理来描述丙烷氧化：第53页Particle And Combustion Engineering Research GroupDepartment of Thermal Engineering,Tsinghua University,Beijing,100084/10/1054第54页Particle And Combustion Engineering Research GroupDepartment of Thermal Engineering,Tsinghua University,Beijing,100084/10/1055式中，反应速度（单位：式中，反应速度（单位：gmol/cm gmol/cm3 3-s)s)表示为：表示为：第55页Particle And Combustion Engineering Research GroupDepartment of Thermal Engineering,Tsinghua University,Beijing,100084/10/1056式中，式中，是当量比是当量比。各反应指数各反应指数 x,a,b,和和 c 在表在表 5.2中给出中给出.注意到：在这一机理中，假设乙烯注意到：在这一机理中，假设乙烯(C2H4)是其中间碳氢化合物；在速度是其中间碳氢化合物；在速度方程中，方程中，C3H8 和和 C2H4 作用是抑制作用是抑制 C2H4 和和 H2 氧化。对应地，因为氧化。对应地，因为 C3H8 和和 C2H4 指数是负。指数是负。第56页Particle And Combustion Engineering Research GroupDepartment of Thermal Engineering,Tsinghua University,Beijing,100084/10/1057因为方程因为方程5.3-5.6包括三个组分产包括三个组分产生，速度方程并不直接满足只有生，速度方程并不直接满足只有两步总包步骤，不象在两步总包步骤，不象在 HC.1-HC.4.所表示那样。在文件所表示那样。在文件8中中讨论了最近一些近似方法来简化讨论了最近一些近似方法来简化碳氢化合物反应。碳氢化合物反应。第57页Particle And Combustion Engineering Research GroupDepartment of Thermal Engineering,Tsinghua University,Beijing,100084/10/1058甲烷燃烧甲烷燃烧复杂机理复杂机理因为其独特四面体分子结构，并有因为其独特四面体分子结构，并有很大很大C-HC-H键能，甲烷燃烧显示出其特键能，甲烷燃烧显示出其特有特征有特征。比如，它有很高着火温度，比如，它有很高着火温度，低火焰温度，在光化学雾化学中，低火焰温度，在光化学雾化学中，基本上不反应。基本上不反应。第58页Particle And Combustion Engineering Research GroupDepartment of Thermal Engineering,Tsinghua University,Beijing,100084/10/1059甲烷乙烷戊烷第59页Particle And Combustion Engineering Research GroupDepartment of Thermal Engineering,Tsinghua University,Beijing,100084甲烷球棒模型甲烷球棒模型Stuart模型，百分比模模型，百分比模型型正四面体形正四面体形第60页Particle And Combustion Engineering Research GroupDepartment of Thermal Engineering,Tsinghua University,Beijing,100084sp3杂化轨道杂化轨道一个一个s轨道与三个轨道与三个p轨道形成四个轨道形成四个sp3杂化轨道杂化轨道第61页Particle And Combustion Engineering Research GroupDepartment of Thermal Engineering,Tsinghua University,Beijing,100084 成成键键电电子子云云沿沿着着它它们们轴轴向向重重合合，这这么么形形成成键键称称为为 键键.以以 键键相相连连两两个个原原子子能能够够绕绕轴轴相相对对旋旋转转而而不不影影响响电电子子云云重重合合程程度度，也也就就不不会会破破坏坏 键键.单单键能够绕键轴自由旋转键能够绕键轴自由旋转.键键甲烷四个甲烷四个C-H 键键第62页Particle And Combustion Engineering Research GroupDepartment of Thermal Engineering,Tsinghua University,Beijing,100084/10/1063天然气水合物为何物？天然气水合物是气水合物（Gas Hydrate）一个，是天然气与水分子在高压低温下形成一个固态晶状物质。因天然气中80%90%成份是甲烷，所以也叫甲烷水合