第五章燃烧温度
5章闪点
第五章石油产品闪点测定法第一节概述一、闪点、燃点、自燃点及其关系石油和大部分石油产品都是易燃物质。
闪点、燃点、自燃点是表示油品的爆炸、着火、燃烧性能的主要参数。
1．闪点：指在规定的条件下，将油品加热蒸发，其蒸汽与空气形成油气混合物，当接触火焰时发生闪火的最低温度，以℃表示。
根据油品的性质和使用条件不同，其测定方法也不同。
闪点分为开口闪点和闭口闪点两种。
通常轻质油多用闭口闪点测定，而重质及润滑油多用开口闪点测定。
2．燃点：指当达到闪点后继续按规定条件，加热到其蒸汽能被接触的火焰点着并燃烧不少于5 s时的最低温度，以℃表示。
3．自燃点是指油品加热到与空气接触能因剧烈的氧化而产生火焰自行燃烧时的最低温度，以℃表示。
自燃点的高低随馏分轻重和化学组成而异，主要取决于油品是否易于氧化。
一般烷烃比芳香烃容易氧化，油品含烷烃越多，自燃点越低；含芳香烃越多，则自燃点越高。
油品越轻，自燃点越高，不容易自燃；反之，油品越重，越易氧化分解，则自燃点越低，越容易自燃。
闪点、燃点、自燃点三者都是条件性的，都与油品的燃烧爆炸有关，也与油品的馏分组成和化学组成有关。
对同一油品来说，其三者的关系为：自燃点＞燃点＞闪点。
而对不同油品来说，馏分越重,蒸气分压越低，闪点越高，燃点也越高，但自燃点却越低；反之，馏分越轻,蒸气分压越大，其闪点越低，燃点也越低，自燃点却越高。
对各种油品来说，开口闪点高于闭口闪点。
闪点愈高二者相差愈大。
当重质油中混入少量轻组分时，二者差值更大。
二、闪点测定的实际意义闪点测定在生产和应用中有着重要的实际意义。
闪点的测定，可以判断油品馏分组成的轻重。
一般的规律是油品蒸气压愈高，馏分组成愈轻，则油品的闪点愈低。
反之，馏分组成愈重的油品则具有较高的闪点。
闪点是一个安全指标。
从油品闪点的高低可鉴定油品发生火灾的危险性。
闪点愈低，燃料愈易燃，火灾危险性也愈大。
根据油品闪点的高低，确定其运送、贮存和使用时的各种防火安全措施。
第五章燃烧温度
22.4 H 22.4 W
VH2O
2
100
18
100 lH2O Ln
5
上一章回顾
• n>1时气体燃料燃烧产物生成量如下式，如何
理解？
Vn
CO
H2
(n
m 2
)Cn
H
m
2H2S
CO2
N2
H 2O
1
21
100
(n 100
)L0
lH2O
• 预热是利用余热在低温下实现，非常利于节能
• 空气的富氧程度
• 氧含量越高，燃烧产物生成量越减少。因为氮气少 • 在氧含量在小于约40％时，氧含量变化影响显著。
大于40％后，变化影响减缓。 • 氧含量对高热值燃料影响大，对低热值燃料影响小
25
第六章 空气消耗系数及不完全燃烧 热损失的检测计算
• 空气消耗系数和燃烧完全程度的实用检测方法， 是对燃烧产物（烟气）的成分进行气体分析
20
计算Qpyr
• （1）忽略。在温度<1800oC的情况下，热分解 很少发生，或热分解对温度的影响很小时，可忽 略Qpyr＝0
• （2）按CO2分解度fCO2和H2O的分解度fH2O计算
• Qpyr = 12600VCO+10800VH2 • = 12600fCO2.(VCO2)comp+10800fH2O. (VH2O)comp • fCO2、 fH2O与温度有关，可查附表8和附表9，数值
• 1m3气体燃料的理论氧气需要量（体积）为
L0,O2
1 2
CO
1 2
《消防燃烧学》第5章 燃烧温度
t热
Q低
因此 ct3＋bt2＋at－Q低＝0 解方程即得t热
14
理论燃烧温度计算
理论燃烧温度表达式如下
t理 Q 低 Q空 Q 燃 Q分 V n c产
Q低、Q空、Q燃都容易计算 需要计算Vn.c产 更关键的是计算Q分
15
高温热分解
温度越高，分解越强；压力越高，分解较弱 工业炉中，只考虑温度，且只有大于1800度 才考虑热分解 并且只考虑CO2和H2O的热分解反应，则分 解热Q分
8
比热近似法
产物整体比热近似值法(表5－2)
根据具体的燃料成分计算V0 ＝(VCO2＋VH2O＋VN2 ＋…) ，根据燃料种类确定c产
适用性：燃烧产物的平均比热受温度的影响不 显著，特别是空气作助燃剂
CO2和H2O的比热对温度的变化比较敏感，N2不明 显 C和H燃烧以后，产物的比热虽然增加，但是不大 各种燃料燃烧以后产物的比热介于C和H的产物比 热之间，差别不大
理
t理 '
Q 低 Q空 Q 燃 V n c产
（3）计算不考虑Q分的i总，然后查图5－4得到t理
i总 Q低 Q空 Q燃 Vn
20
影响理论燃烧温度的因素
燃料种类和发热量
主要取决于单位体积燃烧产物的热含量 考虑Q低/V0，比考虑Q低的影响更符合规律
t理
Q 低 Q空 Q 燃 Q分 V n c产
t热 Q低 V 0 c产
与传热条件、炉子结构等因素有关吗？ 只和燃料性质有关
6
理论发热温度的计算
第五章 燃烧温度
2、 理论燃烧温度的计算
t理 QD Q物 Q分 VnC产
Q 分---分解热
CO2 CO+
1 2
O2 -12600
1
H2O H2+ 2 O2 -10800 O2 O+O
H2 H+H
.
.
.
Q 分与温度、压力有关（1）温度愈高，分解度愈大 （2）压力加大，分解度变小
在工业炉温度与压力条件下，主要有 CO2 与 H2O 的分解， 不同的温度段分解大致如下：
QD+Q物Q分 t理= ——————————
VoC产+（n-1）LoC空
如果
| t理’ t理| (指定的误差) 则求得 t理；否则，再令
t理’= t理 重复上述计算，直至
| t理’ t理|
3、影响理论燃烧温度因素 （1）燃料的 QD 对 t 理的影响 当 QD 较小时，QDt 理，但 QD 较大时，QD 再时，t 理几 乎不变。
达到的温度。
• 当不考虑Q传和Q不（即Q传=0，Q不=0） 时，有
•
t理=
QD
Q空 Q燃 Vn • c产
- Q分
• 称为理论燃烧温度（绝热完全燃烧火焰 温度）——表明某燃料在某条件下所达 到的最高温度。
量热计温度
• 理论燃烧温度计算过程中不考虑热分解 影响
• t量= QD Q空 Q燃 Vn • c产
C 产=CCO2CO2’%+CH2OH2O’%+CN2N2’%
上式中 CCO2、CH2O、CN2 都是温度的函数，即
CCO2=fCO2(t 热)，CH2O=fH2O(t 热) ，CN2=fN2(t 热)
(1)联立求解方程 设Ci=A1i+A2it+A3it2 ，i=CO2，H2O，N2 V0C产=ΣViCi
第五章 煤发热量的测定..
第五章煤发热量的测定火电厂是利用煤炭等燃料燃烧产生热量来生产电能的企业。
发热量的高低是煤炭计价的主要依据，是计算电厂经济指标标准煤耗的主要参数，故发热量的测定在发电厂煤质检测中占有特殊重要的地位。
第一节有关发热量的基础知识一、发热量的单位煤的发热量，指单位质量的煤完全燃烧所发出的热量。
热量的单位为J(焦耳)。
1 J＝1N·m(牛顿·米)注：我国过去惯用的热量单位为20℃卡，以下简称卡(cal)lcal(20℃)＝4.1816 J。
发热量测定结果以MJ/kg(兆焦/千克)或J/g(焦/克)表示。
二、发热量的表示方法煤的发热量的高低，主要取决于可燃物质的化学组成，同时也与燃烧条件有关。
根据不同的燃烧条件，可将煤的发热量分为弹筒发热量、高位发热量及低位发热量。
同时，还有恒容与恒压发热量之分。
（一）弹筒发热量（Q b）（GB/T213-2003定义）单位质量的试样在充有过量氧气的氧弹内燃烧，其燃烧产物组成为氧气、氮气、二氧化碳、硝酸和硫酸、液态水以及固态灰时放出的热量称为弹筒发热量。
注：任何物质(包括煤)的燃烧热，随燃烧产物的最终温度而改变，温度越高，燃烧热越低。
因此，一个严密的发热量定义，应对燃烧产物的最终温度有所规定。
但在实际发热量测定时，由于具体条件的限制，把燃烧产物的最终温度限定在一个特定的温度或一个很窄的范围内都是不现实的。
温度每升高1K，煤和苯甲酸的燃烧热约降低0.4～l.3J/g。
当按规定在相近的温度下标定热容量和测定发热量时，温度对燃烧热的影响可近于完全抵消，而无需加以考虑。
在此条件下，煤中碳燃烧生成二氧化碳，氢燃烧后生成水汽，冷却后又凝结成水；而煤中硫在高压氧气中燃烧生成三氧化硫，少量氮转变为氮氧化物，它们溶于水，分别生成硫酸和硝酸。
由于上述反应均为放热反应，因而弹筒发热量要高于煤在实际燃烧时的发热量。
（二）高位发热量（Q gr）单位质量的试样在充有过量氧气的氧弹内燃烧，其燃烧产物组成为氧气、氮气、二氧化碳、二氧化硫、液态水以及固态灰时放出的热量称为高位发热量。
第5章 燃烧室
2、气动喷嘴
3、蒸发喷嘴
3、蒸发喷嘴
3、蒸发喷嘴
4、甩油喷嘴
5.2燃烧室基本构件的结构 5、点火器
间接点火：能量大，复杂，重 直接点火：高能电嘴 电嘴：气体放电电嘴 电蚀电嘴 半导体电嘴
5.3排气污染及减少排气的主要措施
（一）污染物的生成
NOx，CO，HC，微粒，SO2及光化学烟雾等
5.1燃烧室的基本类型
功用：将燃油化学能转化为热能，将压气机增压后的高压空 气加热到涡轮前允许的温度，以便进入涡轮和排气装置内膨 胀做功。 工作环境：高温、高负荷，热应力，热腐蚀 要求：稳定工作范围大、效率高、容热强度大、可靠 性高、维修性好、燃烧充分、污染小等。 组成：扩压器，壳体，火焰筒，喷嘴，点火器
无叶片式：喇叭形
径向叶片式
5.2燃烧室基本构件的结构
3、火焰筒
（3）火焰筒筒体的进气和冷却 火焰筒筒体：头部，筒体，燃气导管 头部：加速混合器的形成，保持稳定的火源，需要局部略 为富油，因此只有一小部分空气从头部进入 筒体：主燃区，加快油气混合气的燃烧过程，保证完全燃 烧 燃气导管：降低高温燃气的温度，使涡轮能够承受，并形 成均匀的温度场；改变环管式燃烧室的气流通道 冷却： 气膜冷却 进气孔冷却
5.1燃烧室的基本类型
基本类型： 3. 环形燃烧室
结构特点：燃烧室的内、外壳构成环形气流通道，通
道内安装的是一个由内、外壁构成的环形火焰筒，因而 燃烧室在环形的燃烧区和掺混区内进行。 分类
带单独头部的环形燃烧室 全环形燃烧室 折流式环形燃烧室 回流式环形燃烧室
典型的环形燃烧室
典型的环形燃烧室
燃烧室气流分配
【学习】第五章柴油机混合气形成和燃烧
fp — 柱塞面积 [ mm ]；
Wp — 柱塞速度 [ ml/degPA ]。
几何供油规律与喷油规律不同。
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供油规律和喷油规律
两产定者生义的差：差 异异 的： 原因：
喷燃供油始的规点可律滞压：后缩单于性位供时油间始内点喷 油喷系泵油统的持内供续产油时生量间压随较力时长波间的的传变播化 关最高系大压。喷油油管速的率弹较性低变形 油曲器喷线喷油的入规形燃律状烧：有室单一内位定的时的燃间变油内化量喷 随时间的变化关系。
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三 气流运动对混合气形成的影响
（一） 气流运动的作用
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（二） 气流运动
1、 进气涡流 使进气气流相对于气缸中心产生一个力，形成涡流。 （1） 切向气道 特点: 气道母线与气缸相切。 优点: 结构简单，气流阻力小 缺点: 涡流强度对进气口位置敏感。 （2） 螺旋气道 特点: 进气道呈螺旋型。 优点: 能产生强烈的进气涡流。 缺点: 工艺要求高，制造、调试难度较高
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50
油 束 射 程m m
(a)
10 0
油 束 射 程m m 50
(b)
2
3
3 .3
3.5 m s
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（四） 喷油规律
单位时间（或曲轴转角）的喷油量随时间（或曲轴转角） 的变化规律。
1 、喷油延迟角 喷油提前角 — 开始喷油 上止点的曲轴转角。 ’ — 上止点 停止喷油的曲轴转角。 喷油延迟角’ — 开始喷油 停止喷油的曲
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二 、喷油泵速度 特性及其校正
（一） 节流作用 1 理论上 （不存在节流） 2 实际上 （存在节流） 所以，实际供油比理
论供油时间长，供油量 大。
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《燃料与燃烧》部分习题答案
一《燃料与燃烧》习题解答第一篇 燃料概论1. 某种煤的工业分析为：M ar =3.84, A d =10.35, V daf =41.02, 试计算它的收到基、干燥基、干燥无灰基的工业分析组成。
解：干燥无灰基的计算：02.41=daf V98.58100=-=daf daf V Fc ;收到基的计算 ar ar ar ar V M A FC ---=10036.35100100=--⨯=arar daf ar A M V VA ar = 9.95 FC ar = 50.85干燥基的计算： 35.10=d AV d = 36.77;88.52100=--=d d d A V FC2. 某种烟煤成分为：C daf =83.21 H daf =5.87 O daf =5.22 N daf =1.90 A d =8.68 M ar =4.0; 试计算各基准下的化学组成。
解：干燥无灰基：80.3100=----=daf daf daf daf daf N O H C S收到基： 33.8100100=-⨯=ard ar M A A95.72100100=--⨯=arar daf ar M A C C H ar =5.15 O ar =4.58 N ar =1.67 S ar =3.33 M ar =4.0干燥基： 68.8=d A 99.75100100=-⨯=ddaf d A C C 36.5913.0=⨯=daf d H H 77.4913.0=⨯=daf d O ON d = N daf ×0.913 =1.7447.3913.0=⨯=daf d S S干燥无灰基：C daf =83.21 H daf =5.87 O daf =5.22 N daf =1.90 S daf =3.80二3. 人工煤气收到基组成如下：H 2 CO CH 4 O 2 N 2 CO 2 H 2O 48.0 19.3 13.0 0.8 12.0 4.5 2.4计算干煤气的组成、密度、高热值和低热值；解：干煤气中： H 2，d = 48.0×[100/（100-2.4）]=49.18 CO ，d = 19.3×1.025=19.77 CH 4，d = 13.31 O 2，d = 0.82 N 2，d = 12.30 CO 2，d = 4.61ρ＝M 干/22.4＝(2×49.18%+28×19.77%+16×13.31%+32×0.82%+28×12.30%+44×4.61%)/22.4＝ 0.643 kg/m 3Q 高 ＝4.187×（3020×0.1977+3050×0.4918+9500×0.1331）＝14.07×103 kJ/m 3＝ 14.07 MJ/ m 3Q 低 ＝4.187×（3020×0.1977+2570×0.4918+8530×0.1331）＝12.55×103 kJ/m 3＝ 12.55 MJ/ m 3第二篇 燃烧反应计算第四章 空气需要量和燃烧产物生成量5. 已知某烟煤成分为（%）：C daf —83.21,H daf —5.87, O daf —5.22, N daf —1.90,S daf —3.8, A d —8.68, W ar —4.0,试求：（1） 理论空气需要量L 0（m 3/kg ）； （2） 理论燃烧产物生成量V 0（m 3/kg ）;（3） 如某加热炉用该煤加热，热负荷为17×103kW ，要求空气消耗系数n=1.35，求每小时供风量，烟气生成量及烟气成分。
第五章 煤粉燃烧理
dC
a b k AC A C B
k k0e
E RT
b wB k 0 C B e
E RT
3、活化能的影响：在一定温度下，活化能越大，活化分子 数越少，则化学速度越慢；反之，若活化能越小，化学反应 速度就越快。在相同条件下，不同燃料的焦碳的燃烧反应， 其活化能是不同的，高挥发分煤的活化能较小，低挥发分煤 的活化能较大。各类煤的焦炭按方程反应的活化能的值 (MJ/kmol) 分别为： 褐煤：92~105；烟煤：117~134；无烟煤：140~147 4、压力对化学反应速度的影响 在反应容积不变的情况下，反应系统压力的增高，就意 味着反应物浓度增加，从而使反应速度加快。化学反应速度 与反应系统压力的次方成正比：
r kC0
当温度很高时（＞1400℃），化学反应速度常数随温度的升 高而急剧增大，炭粒表面的化学反应速度很快，以致耗氧速 度远远超过氧的供应速度，炭粒表面的氧浓度实际为零。这
时»，则 ks≈ ， k
r kC0
3、过渡燃烧区 介于上述两种燃烧区的中间温度区，化学反应 速度常数与氧的扩散速度系数处于同一数量级，因 而氧的扩散速度与炭粒表面的化学反应速度相差不 多，这时化学反应速度和氧的扩散速度都对燃烧速 度有影响。这个燃烧反映温度区称为过渡燃烧区。 在过渡燃烧区内，提高反应系统温度，改善氧的扩 散混合条件，强化扩散，才能使燃烧速度加快。 在煤粉锅炉中，只有那些粗煤粉在炉膛的高温 区才有可能接近扩散燃烧。在炉膛燃烧中心以外， 大部分煤粉是处于过渡区甚至动力区的。煤粉锅炉 着火区是动力区。 因此煤粉锅炉提高炉膛温度和氧的扩散速度都可 பைடு நூலகம்强化煤粉的燃烧过程。
B ks r
燃料与燃烧第二版习题答案..
《燃料与燃烧》习题解（仅供参考）第一篇 燃料概论1. 某种煤的工业分析为：M ar =3.84, A d =10.35, V daf =41.02, 试计算它的收到基、干燥基、干燥无灰基的工业分析组成。
解：干燥无灰基的计算：02.41=daf V98.58100=-=daf daf V Fc ;收到基的计算 ar ar ar ar V M A FC ---=10036.35100100=--⨯=arar daf ar A M V VA ar = 9.95 FC ar = 50.85干燥基的计算： 35.10=d AV d = 36.77;88.52100=--=d d d A V FC2. 某种烟煤成分为：C daf =83.21 H daf =5.87 O daf =5.22 N daf =1.90 A d =8.68 M ar =4.0;试计算各基准下的化学组成。
解：干燥无灰基：80.3100=----=daf daf daf daf daf N O H C S 收到基： 33.8100100=-⨯=ard ar M A A95.72100100=--⨯=ar ar dafar M A C CH ar =5.15 O ar =4.58 N ar =1.67 S ar =3.33 M ar =4.0 干燥基： 68.8=d A 99.75100100=-⨯=ddaf d A C C 36.5913.0=⨯=daf d H H 77.4913.0=⨯=daf d O ON d = N daf ×0.913 =1.7447.3913.0=⨯=daf d S S干燥无灰基：C daf =83.21 H daf =5.87 O daf =5.22 N daf =1.90 S daf =3.803. 人工煤气收到基组成如下：计算干煤气的组成、密度、高热值和低热值；解：干煤气中： H 2，d = 48.0×[100/（100-2.4）]=49.18 CO ，d = 19.3×1.025=19.77 CH 4，d = 13.31 O 2，d = 0.82 N 2，d = 12.30 CO 2，d = 4.61ρ＝M 干/22.4＝(2×49.18%+28×19.77%+16×13.31%+32×0.82%+28×12.30%+44×4.61%)/22.4＝ 0.643 kg/m 3Q 高 ＝4.187×（3020×0.1977+3050×0.4918+9500×0.1331）＝14.07×103 kJ/m 3＝ 14.07 MJ/ m 3Q 低 ＝4.187×（3020×0.1977+2570×0.4918+8530×0.1331）＝12.55×103 kJ/m 3＝ 12.55 MJ/ m 3第二篇 燃烧反应计算第四章 空气需要量和燃烧产物生成量5. 已知某烟煤成分为（%）：C daf —83.21,H daf —5.87, O daf —5.22, N daf —1.90,S daf —3.8, A d —8.68, W ar —4.0,试求：（1） 理论空气需要量L 0（m 3/kg ）； （2） 理论燃烧产物生成量V 0（m 3/kg ）;（3） 如某加热炉用该煤加热，热负荷为17×103kW ，要求空气消耗系数n=1.35，求每小时供风量，烟气生成量及烟气成分。
燃烧理论与技术大纲
燃烧理论与技术》课程教学大纲课程编号：08211011课程类别：专业基础课程授课对象：能源与动力工程、热能工程、工程热物理、建筑环境等专业开课学期：第6学期学分：3学分主讲教师：王俊琪等指定教材：同济大学、重庆建筑大学等编，《燃气燃烧与应用（第三版）》，中国建筑工业出版社，2005年教学目的：通过对该课程的学习，使学生掌握有关燃气燃烧的基本知识，学会相应的燃气燃烧的计算方法，能够利用化学反应动力学原理解释相关的燃烧现象及燃烧的速度，理解不同气流的混合原理和燃气燃烧火焰的传播机理及传播速度的测定方法，深刻认识燃气各种燃烧的方法，并能利用流体力学、化学反应动力学原理分析各种燃烧方法的机理。
在此基础上，进一步掌握各种不同种类的燃烧器原理、构造及其设计原理与方法，深入理解有关民用燃气用具、燃气工业炉窑的类型、结构，并能进行有关设计计算和热力计算。
第一章燃气的燃烧计算课时：1周，共3课时教学内容第一节燃气的热值一、燃烧及燃烧反应计量方程式燃烧的定义与条件；不同燃烧反应的计量方程式。
二、燃气热值的确定燃气低热值和高热值的定义及其计算方法；混合气体热值的计算。
第二节燃烧所需空气量一、理论空气需要量理论空气量的概念；理论空气量的精确计算方法和近似计算方法。
二、实际空气需要量实际空气量和过剩空气系数的概念；常用设备的过剩空气系数。
第三节完全燃烧产物的计算一、烟气量烟气的主要成分；按烟气组分计算的理论及实际烟气量；根据燃气的热值近似计算不同燃气的烟气量。
二、烟气的密度烟气密度的计算。
第四节运行时烟气中的CO含量和过剩空气系数一、烟气中CO含量的确定烟气中CO含量确定的方法及公式；燃气是否完全燃烧的判别式；工业中常用的RO2的计算方法。
二、过剩空气系数的确定完全燃烧和不完全燃烧时过剩空气系数的确定方法。
第五节燃气燃烧温度及焓温图一、燃烧温度的确定热量计温度和理论燃烧温度的概念及计算公式；影响理论燃烧温度的具体因素分析。
燃烧学讲义第五章 可燃液体的燃烧
第5章可燃液体的燃烧5.1液体燃料的燃烧特点目前，液体燃料的主体是石油制品，因此讨论液体燃料的燃烧主要涉及燃油的燃烧。
液体燃料的沸点低于其燃点，因此液体燃料的燃烧是先蒸发，生成燃料蒸气，然后与空气相混合，进而发生燃烧。
与气体燃料不同的是，液体燃料在与空气混合前存在蒸发汽化过程。
对于重质液体燃料，还有一个热分解过程，即燃料由于受热而裂解成轻质碳氢化合物和碳黑。
轻质碳氢化合物以气态形态燃烧，而碳黑则以固相燃烧形式燃烧。
根据液体燃料蒸发与汽化的特点，可将其燃烧形式分为液面燃烧、灯芯燃烧、蒸发燃烧和雾化燃烧四种。
液面燃烧是直接在液体燃料表面上发生的燃烧。
若液体燃料容器附近有热源或火源，则在辐射和对流的影响下，液体表面被加热，导致蒸发加快，液面上方的燃料蒸汽增加。
当其与周围的空气形成一定浓度的可燃混合气、并达到着火温度时，便可以发生燃烧。
在液面燃烧过程中，若燃料蒸汽与空气的混合状况不好，将导致燃料严重热分解，其中的重质成分通常并发生燃烧反应，因而冒出大量黑烟，污染严重。
它往往是灾害燃烧的形式，例如油罐火灾、海面浮油火灾等。
在工程燃烧中不宜采用这种燃烧方式。
灯芯燃烧是利用的吸附作用将燃油从容器中吸上来在灯芯表面生成蒸汽然后发生的燃烧。
这种燃烧方式功率小，一般只用于家庭生活或其它小规模的燃烧器，例如煤油炉、煤油灯等。
蒸发燃烧是令液体燃料通过一定的蒸发管道，利用燃烧时所放出的一部分热量（如高温烟气）加热管中的燃料，使其蒸气，然后再像气体燃料那样进行燃烧。
蒸发燃烧适宜于粘度不太大、沸点不太高的轻质液体燃料，在工程燃烧中有一定的应用。
雾化燃烧是利用各种形式的雾化器把液体燃料破碎成许多直径从几微米到几百微米的小液滴，悬浮在空气中边蒸发边燃烧。
由于燃料的蒸发表面积增加了上千倍，因而有利于液体燃料迅速燃烧。
雾化燃烧是液体燃烧工程燃烧的主要方式。
对于不同的液体燃料，应依据其蒸发的难易程度不同的雾化方式。
易蒸发液体燃料的雾化（例如汽油）往往采用“汽化器”来实现。
燃烧学 第五章 气体燃料的燃烧
二、绝热条件下的自燃过程
• 稳定条件下，QI=QII，即：
Q
1
dC d
C
p
dT d
Q
1
dC d
C
p
dT d
Q 1 dC C p dT
dT Q 1 dC C p
二、绝热条件下的自燃过程
• 对上式进行积分，得到：
T
dT
C
Q1
dC
T0
C0 C p
T
T0
Q1
C p
C
C0
二、点燃机理
• 炽热物体对预混可燃气体的影响
Tw
T
热球 T
预混可燃气体
预混气燃烧带来的温升
T-Tw之间温差带来的温升
x
二、点燃机理
• 对于不可燃气体，当有炽热物体靠近时，只带来
边界处温升，没有燃烧放热带来的温升
• 对于可燃气体，当有炽热物体靠近时，既有温差
T0cTa Tc Tb
T
图中 c点为着火临界点 Tc为着火温度 T0c为自燃温度 T0c~Tc之间的时间为着火感应期
三、非绝热条件下的自燃过程
VgqcpVd dT S(TT0)0
qg
ql
cp
dT
d
c点是曲线qg与ql的切点，因此可得自燃的临界条件
qgcqlc
dqg dT
c
dql dT
c
三、非绝热条件下的自燃过程
Tc
T0c
RT02c E
三、非绝热条件下的自燃过程
QokexpRETCnVSRE0T 2c
假定预混气体为理想气体
pn Tn2
0c
SRn1
VQk0 e
xp
燃烧室
《 航空发动机结构与原理 》
NUM: 7
4)寿命 表现——积炭与烧坏、变形与热应力。 关键——在于具有良好的气膜冷却与足 够的刚性。 5)维护方便
《 航空发动机结构与原理 》
NUM: 8
⑤综合性能要求： 1>点火可靠 评定指标：点火高度，点火特性线 2>燃烧稳定 燃烧稳定性能：稳定燃烧特性包线 3>燃烧完全 两个参数： Q1 燃烧完全系数 c Q 0
NUM: 28
《 航空发动机结构与原理 》
NUM: 29
环形燃烧室的优缺点
优点：
1. 燃烧充分、总压损失小、燃烧室出口流场和温度场分布均与
2. 结构简单、重量轻、耐用性好 3. 火焰筒的表面积较小，需要的冷却空气量少
4. 燃烧室的周向尺寸短，有利于减少转子间传动轴的跨度，
降低发动机的总体重量
缺点：
NUM: 35
③折流式环形燃烧室
在小型的发动机中，因其经常采用离心式压气机，为充分利用 空间尺寸，缩短转子支点的距离，所以使用折流式环形燃烧室。
《 航空发动机结构与原理 》
NUM: 36
《 航空发动机结构与原理 》
NUM: 37
折流式燃烧室 气流在燃烧室 中的流动变向 用于小流量发 动机
《 航空发动机结构与原理 》
《 航空发动机结构与原理 》
NUM: 9
4>、出口温度场符合要求 （1）火焰不能伸出燃烧室 （2）周向分布均匀
叶高 h 2/3h
T3*max T3*m 100 120 ℃
（3）径向分布要求
温度系数
m
T3 max T3m
*
*
T3 T2
*
*
T3min T3m T3max
《消防燃烧学》课程教学大纲
《消防燃烧学》课程教学大纲课程名称：消防燃烧学英文名称：Combustion Fundamentals of Fire课程编号：04hzzyb507课程类别：专业技术基础课学时：总学时60，其中课堂讲授学时50，实验学时10适用专业：消防指挥普通本科说明部分一、课程性质《消防燃烧学》是一门主要讲授火灾发生、发展和熄灭基本规律的课程。
该课程是消防教育的重要专业技术基础课，是消防指挥普通本科专业的必修课和主干课。
作为一门独立的新兴边缘学科体系中的课程，其理论性、实践性和实用性都很强。
二、课程教学目的与任务通过这门课的教学，要达到如下目的，完成如下任务：（一）培养学员理论联系实际的能力，即运用所掌握的可燃性物质燃烧或爆炸基本规律、特性和防火、灭火基本原理等方面的知识，分析和解决实际火灾或爆炸事故及其预防和控制等方面问题的能力，包括将这些知识与其它相关课程的知识有机结合与融会贯通的能力，为以后的学习和工作打下良好的知识基础。
（二）培养学员观察、分析实验现象和动手操作的能力，这主要通过实验教学环节得以实现，即观察一些典型物质的闪燃、燃烧、爆炸、火焰传播、回火及阻火等基本实验现象，分析这些现象存在的根本原因，学会燃烧温度、自燃点、爆炸极限、闪点、氧指数及热分解温度等基本参数测定的基本操作，藉此初步培养学员辨证思维的能力和科学研究的能力，全面提高学员的综合素质。
（三）培养学员创新的意识、科学的态度和良好的学风，使学员成为适应新世纪要求的合格人才。
总之，通过本课程的学习，不仅要使学员学会并掌握一些燃烧或爆炸的基本理论来解决实际火灾或消防工作中存在的问题，更着眼于提高学员的实际能力和综合素质，从而使学员成为专业基础扎实、知识面宽、能力强、素质高，并富有创新精神的消防工作专门人才。
三、教学基本要求通过本课程的课堂教学，使学员对火灾燃烧现象的本质、重要可燃物质的物理化学性质、燃烧和爆炸的基本原理、着火和灭火的基本理论以及气态、液态和固态可燃物燃烧或爆炸基本规律等有全面的了解；初步掌握以燃烧理论为基础来分析火灾中的现象，建立能分析和解决实际问题的思维方法。
燃烧学第五章着火与熄火
0 yB
i 0 ( y0 yB ) / W0
W0 k0 ( 0 y0 ) n e E / RT0
y 0 y B TB T0 y 0 0 Tm T0
y0 y B y0 TB T0 Q (TB T0 ) Tm T0 CV
H O2 M HO2 M
而代替原来的增殖反应[b]，使链载体H与O2化合 成相对寿命较长的分子HO2（用光谱仪测到）， 它向容器壁面扩散而碰壁终止，如：
2HO2 壁 H2 2O2
其结果是破坏了一个增殖链环，因此整个反 应再次由速率很高的爆炸反应回复到稳定的反应。 一般称此界限为爆炸高限或第二极限。
相对于指数中的T0，其 影响很小，可视为常数 压力、温度下降时，感应期增大。
二、非稳态分析法
着火感应期i ：
i 0 RT02CV ( EQk 0 ( 0 y0 ) n exp( E / RT0 )
E ln i 常数 RT0
当温度和混气成分不变时：
ln i ~ (1 n) ln p
在压力很低时，由于反应[e]比较显著，所以反应无法加 速到自燃。随着压力的升高，这些链载体的自由行程就 大大的减小，以致能够到达容器壁面的链载体变得很小， 而大部分链载体参与[b]、[C]、[d]得链增殖反应，从而 使反应加速而达到自燃，这时出现图中的第一极限。
当压力升到很高时，分子很密集，就可能出现三 分子反应：
lim n lim
t t
w1
(et 1)
w1
Φ =0：
n lim
0
w2
(et 1) w1t
天然气基础知识
第一章天然气的基本概念天然气是指动、植物通过生物、化学作用及地质变化作用，在不同地质条件下生成、转移，在一定压力下储集，埋藏在深度不同的地层的优质可燃气体。
1.着火温度:燃气与空气的混合物开始进行燃烧反应的最低温度，甲烷着火温度约540O C。
人脱毛衣所产生的静电能量足以点燃天然气。
2.燃烧温度：燃气按燃烧反应方程式完全燃烧所产生的理论温度，甲烷理论燃烧温度为1970 O C。
3.主要成分：甲烷（CH4），含量约80-90%，在0.56×105Pa压力下，温度降到－160.49O C，液化。
4.天然气的爆炸极限：5-15%5.华白数与燃烧势：a.华白指数是一项控制燃具热负荷恒定状况的指标。
b.燃烧势是反映燃气燃烧火焰所产生离焰、回火、黄焰和不完全燃烧的倾向性（燃气燃烧火焰稳定状态）的综合指标。
6.热值：（KJ/Nm3）单位体积天然气完全燃烧放出的热量。
低热值：36MJ/Nm3，约8571kcal/Nm3高热值：39MJ/Nm3，约9285kcal/Nm37.密度：(kg/Nm3)单位体积的天然气的质量。
天然气的密度约为0.762kg/Nm3。
⑴比重（相对密度）：S=ρ/1.293ρ是某种气体的密度,空气的密度为1.293kg/Nm3当S>1,燃气泄漏时自动下降当S<1,燃气泄漏时自动上浮⑵燃烧器具的热负荷:燃气在额定压力下通过燃烧器具燃烧,单位时间内所释放出来的热量,单位为KJ/h,再除以燃气的热值就可得到燃烧器具在单位时间内的耗气体积。
8.燃气压力级制的划分：低压：P＜0.01Mpa中压B:0.01Mpa≤P≤0.20Mpa中压A:0.2Mpa＜P≤0.4Mpa次高压B:0.4Mpa＜P≤0.8Mpa次高压A:0.8Mpa＜P≤1.6Mpa高压管道B: 1.6Mpa＜P≤2.5Mpa高压管道A:2.5Mpa＜P≤4.0Mpa天然气与其它燃料的经济性比较:常见压力单位之间的换算关系：0.101325MPa＝101.325KPa＝101325Pa=1.033Kgf/cm3=10.33mH2O（水柱）=760mmHg(汞柱)天然气管道上常用的阀门的种类：⒈闸阀⒉油密封旋塞阀⒊蝶阀⒋球阀⒌止回阀⒍安全阀⒎切断阀⒏放散阀天然气的加臭：天然气具有无色无味和易燃易爆的特性,当发生天然气泄漏时，为易于被发现，进而消除漏气，要求对没有臭味天然气进行加臭。
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teng t2 tn
17
讨论-内插值近似法公式
书上式 书上式(5-7)
其t''相当 ,t'相当于 ,i''依据 计算而得,i' 相当tm, 相当于 相当于tn, 依据 计算而得, 依据t''计算而得 相当 依据t'计算而得 依据 计算而得 而i=Qlow / V0 =
但 i'=c'.t',i''=c''.t'' ,
16
插值法
依据 计算得t1,那么发热温度 依据tn计算得 , 计算得 teng应介于两者之间.认为 eng处 应介于两者之间.认为t 间的位置, 处在tn和 在tn和t1间的位置,与t1处在 和 和 间的位置 处在 tm间的位置是相同的,则 间的位置是相同的, 间的位置是相同的 teng t n (t1 t n ) = (t1 t n ) (t m t n ) 依据 计算得t2,同样插值,则 依据tm计算得 ,同样插值, 计算得 teng t 2 (t 2 t n ) = (t m t 2 ) (t m t n ) teng tn tm t1 tm
C+O2=CO2 + C:O=12:32 : = : 4H +O2=2H2O H:O=4:32 : = : S+O2=SO2 S:O=32:32 : = : +
2
上一章回顾
已知理论氧气质量需要量 0,O2,如何计算理论氧 已知理论氧气质量需要量G 气体积需要量L 气体积需要量 0,O2 ?
1.
2. 3.
等式右边中括号组成的第一项表示燃料中各成分燃 烧后所形成的烟气量,燃料中O2已经和可燃成分反 烧后所形成的烟气量,燃料中O 应不用再考虑 右边第二项是所有空气减去反应的氧气( 右边第二项是所有空气减去反应的氧气(或所有氮 气和剩余的氧气), ),仍在烟气中 气和剩余的氧气),仍在烟气中 右边第三项是所有空气所带的水蒸气
燃烧产物物理热 prod=Vn.cprod.(tprod-0) 燃烧产物物理热Q 燃烧产物和炉向周围的传热 trans 燃烧产物和炉向周围的传热Q 不完全燃烧热损失 uncomp 不完全燃烧热损失Q 产物在高温下热分解的吸热 pyr 产物在高温下热分解的吸热Q
能量平衡方程
Qlow+Qair+Qfuel=Qprod+Qtrans+Quncomp+Qpyr
燃料发热量 low,因为炉内温度 燃料发热量Q 因为炉内温度>100oC,水分处于 , 蒸汽状态 空气带入的物理热 air=Ln.cair.(tair-0) 空气带入的物理热Q 燃料带入的物理热 fuel=cfuel.(tfuel-0),因是单位燃 燃料带入的物理热Q , 料
10
能量平衡
能量支出有
第五章 燃烧温度
1
上一章回顾
固体或液体用 ,H,O,N,S,A,W表示时, 固体或液体用C, , , , , , 表示时 表示时, 1kg燃料燃烧的理论氧气需要量如何表示? 燃料燃烧的理论氧气需要量如何表示? 燃料燃烧的理论氧气需要量如何表示
G0,O2 = (8C/3 + 8H – O + S) /100 (kg) )
teng
Qlow = V0 c prod
确定 0,cprod的值后就可以求得发热温度 eng 确定V 的值后就可以求得发热温度t
13
燃料理论发热温度的计算
确定烟气体积 0,等于各成分体积之和 确定烟气体积V
如认为只有三种成分CO2,H2O,N2,则 如认为只有三种成分 , V0=VCO2+VH2O+VN2 由燃料成分计算(如何计算 如何计算? 而VCO2,VH2O,VN2由燃料成分计算 如何计算?) 说明:此处忽略掉了S, 灰分 说明:此处忽略掉了 ,A灰分
14
比热近似法求解燃料理论发热温度
产物整体比热近似值法 表5-2) 产物整体比热近似值法(表 -
根据具体的燃料成分计算 0 =(VCO2+VH2O+VN2 根据具体的燃料成分计算V +…) cprod
内近似法求温度(比热随温度增大而增大) 内近似法求温度(比热随温度增大而增大)
假定发热温度在表中的一个范围内,查比热cprod, 假定发热温度在表中的一个范围内,查比热 计算得t 得V0 cprod值,计算得 若t在该范围内,则t就是发热温度 eng 在该范围内, 就是发热温度 就是发热温度t 在该范围内 Qlow 若t>该范围,则应往温度值小的范围内 t = V c 该范围, 该范围 0 prod 重新查比热,重复 重新查比热, 若t<该范围,则应往温度值大的范围内 该范围, 该范围 重新查比热,重复 重新查比热,
2
VH 2O
22 .4 H 22 .4 W = + + l H 2O Ln 2 100 18 100
6
上一章回顾
n>1时气体燃料燃烧产物生成量如下式,如何 时气体燃料燃烧产物生成量如下式, 时气体燃料燃烧产物生成量如下式 理解? 理解? m
Vn = CO + H 2 + ∑(n + )Cn H m + 2 H 2 S + CO2 + N 2 + H 2O 2 1 21 + (n ) L0 + l H 2O Ln (m 3 / m 3燃料) 100 100
12
燃料理论发热温度
燃料理论发热温度 发热温度)只和燃料性质有关 燃料理论发热温度(发热温度 只和燃料性质有关 发热温度
在绝热 trans=0,完全燃烧 uncomp=0的基础上, 在绝热Q 的基础上, ,完全燃烧Q 的基础上 进一步忽略热分解Q 进一步忽略热分解 pyr=0,规定空气和燃料不预热 , Qair=0,Qfuel=0,空气消耗系数 =1,则 , ,空气消耗系数n= ,
先计算氧气的密度,按标准状态计算 先计算氧气的密度,
密度 = 32 / 22.4 = 1.429 (kg/m3),因此 ,
L0,O2 = G0,O2 /1.429 (m3)
3
上一章回顾
已知可燃气体成分为 已知可燃气体成分为CO%+H2 % +CH4 % + + CO2 % +O2 % =100 % ,1m3可燃气体的理论 氧气需要量L 氧气需要量 0,O2?
Ln = nL0, w = (1 + l H 2O ) nL0
n为空气消耗系数,lH2O为每 3干空气吸收 为空气消耗系数, 为每m 为空气消耗系数 的水蒸气体积数
5
上一章回顾
1kg固体燃料燃烧,当n>1时产物中氧气,氮气, 固体燃料燃烧, 时产物中氧气, 固体燃料燃烧 时产物中氧气 氮气, 水蒸汽的生成量V 是多少? 水蒸汽的生成量 O2,VN2,VH2O是多少?
c=A1+A2t+A3t2 = + 如认为只有三种成分 如认为只有三种成分CO2,H2O,N2,则 , V0 cprod =VCO2 (A1CO2 +A2CO2t+ A3CO2t2) + VH2O (A1H2O +A2H2Ot+ A3H2Ot2) +VN2 (A1N2 +A2N2t+ A3N2t2) V0 cprod =a+bt+ct2 + +
8
上一章回顾
n<1不完全燃烧且没有氧气剩余,产物中有VCO', 不完全燃烧且没有氧气剩余,产物中有 不完全燃烧且没有氧气剩余 VCH4' ,VH2' 那么相对于完全燃烧,产物生成量 那么相对于完全燃烧, 的变化是多少? 的变化是多少?
(Vn ) comp = (Vn )uncomp + 1.88VCO ' + 1.88VH 2 ' + 9.52VCH 4 ' 100 + 1.88CO'+1.88H 2 '+9.52CH 4 ' = (Vn ) uncomp 100
7
上一章回顾
为什么说用体积 n来表示燃烧产物生成量不够科学? 为什么说用体积V 来表示燃烧产物生成量不够科学? 因为体积是随温度变化的,在烟气中温度越高体 因为体积是随温度变化的, 积越大.由于V 积越大.由于 n表达式中用燃料的成分体积来表 示,这就意味着 Vn代表的烟气必须是跟初始燃料 处在相同温度压力下 但一般而言烟气和初始燃料的温度压力状态是不 同的,另外如果在冷态条件下, 同的,另外如果在冷态条件下,烟气中的饱和水 蒸气量将很少,不能将水都计为气体, 蒸气量将很少,不能将水都计为气体,只有在 100oC以上才全部是气态 以上才全部是气态 更科学的方法应该用 更科学的方法应该用mol数或质量 数或质量
11
燃烧产物温度
实际温度计算式
t prod =
Qlow + Qair + Q fuel Qtrans Quncomp Q pyr Vn c prod
理论燃烧温度
假定绝热 trans=0,完全燃烧 uncomp=0 假定绝热Q ,完全燃烧Q
ttheo =
Qlow + Qair + Q fuel Q pyr Vn c prod
CO+0.5O2+1.88N2=CO2+1.88N2 H2 +0.5O2+1.88N2=H2O+1.88N2 CH4+2O2+7.52N2=CO2+2H2O+7.52N2
9
燃烧温度
燃烧温度=炉内燃烧后的温度=未排放的烟气温 燃烧温度=炉内燃烧后的温度= 度 燃烧温度与燃料种类,燃料成分,燃烧条件,传 燃烧温度与燃料种类,燃料成分,燃烧条件, 热条件有关 从能量平衡方程出发,求燃烧温度 从能量平衡方程出发, 能量收入