燃烧学作业习题

氧气扩散到固体燃料表面扩散到固体表面的气体如氧气被固体表面吸附就是分子或多或少的紧密连接在相界面或反应面上它常作为化学反应的第一阶段吸附的气体和固体表面进行化学反应形成媳妇后的生成物吸附后的生成物从固体表面上解吸解吸后的气体生成物扩散离开固体表面
燃烧学作业习题
二零一三年五月二十日
燃烧学作业习题
一、问答题
燃烧过程是在化学反应动力区域内进行，在此时燃烧过程的进展（或燃烧速度）将强烈地受到化学动力学因素的控制。如可燃混合气的性质、温度、燃烧空间的压力和反应物质浓度等变化都将强烈地影响燃烧速度的大小；而如气流速度、气流流过的物体形状和尺寸等流体动力学的扩散方面因素却与燃烧速度无关。这种燃烧过程就是化学动力燃烧（或动力燃烧）。如：可燃混合气体的燃烧
热作用与电离作用同时加快氧化反应。
2、高速混合气流的火焰稳定方法有哪些？
钝体稳焰、旋转射流或逆喷射流稳焰、值班火焰稳焰、突扩通道或偏转射流稳焰。
3、解释皱褶表面理论？
皱褶表面理论认为，湍流脉动速度试火焰表面皱折变形，使燃烧反应面积显著增大，同时火焰中的热扩散系数要比混合气本身的可扩散系数大的多，由于这些原因，湍流火焰传播速度大大增加。当流体扰动产生的涡团尺寸大于燃烧区的厚度，在湍流脉动的作用下使火焰产生皱折与变形。但脉动速度不很大，流体涡团还不能冲破火焰表面。此时称为大尺度弱湍流火焰。此时燃烧表面积大大的增加了。
解：
(1)1m3煤气完全燃烧所需理论空气量，烟气组成，体积
(α＝1)
烟气组成：
（2）1m3煤气的高低热值(未考虑原始水分）
（3）α＝1.5完全燃烧所需的空气量，烟气的组成，体积
烟气组成：
(4)
2、某容器中含有甲烷5％，乙烷2％，氧气21％，氮气67％，二氧化碳5％（体积百分比）初始温度25℃，初始压力0.1Mpa，爆炸温度1200℃，计算爆炸压力。
扩散理论:火焰传播过程取决于活性中心浓度的扩散过程。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ实际中两种机制同时起作用。
6、影响燃烧室高温稳定工作点的因素有哪些？
无量纲初温θ0对着火和熄火的影响;无量纲时间τ;燃料的发热量q;烟气循环倍率α;向外散热的影响。
7、影响燃料着火的因素？
化学动力学因素：燃料性质；燃料与氧化剂的比例。
流体动力学因素：环境压力与温度；气流速度；燃烧室尺寸。
（3）α＝1.5完全燃烧所需的空气量，烟气的组成，体积
α＝1.5
烟气的组成：
（4）α＝1.5燃烧温度
设t1=1500℃查表得
设t2=1400℃查表得
4、计算丁烷在空气中理论最大爆炸压力。（初始温度25℃，初始压力0.1Mpa，爆炸温度1900℃）
解：
联系：一旦达到点火温度也马上达到着火温度。区别：点火温度是在外界辅助下完成的点火。着火温度不一定要辅助，可以自然。
10、简述热力自燃理论及自然条件？
热力自燃理论主要是讨论系统内，因为反应放热而使湿度自行升高，从而促进了反应放热速度的急剧增大，以致着火的过程在绝热条件下，由于热量没有向外散失，放热反应过程释放出热量总是越来越多，故不论感应期长或短，只要反应物初始浓度足够，反应迟早会形成；在某种条件下，反应产生热量要比散出热量多；则此时剩余热量将混合物温度升高，促使反应速度相应增长，反应速度增大，又反过来促使热量生成速度的提高，增多了剩余热量。
15、燃油雾化特性的主要指标有哪些？
（1）每个雾化器的特性需要相同。如以简单机械压力式雾化器来说，就应要求相同的油压下，各雾化器的喷油量应当相同，最好偏差不超过 1%。这样就必须要对每个雾化器进行标定。
（2）每个调风器的风量分配应当均匀，为此需对每个调风器进行标定和调整。
（3）喷燃器最好能有较大的调节比。
4、火焰结构及其特征？
火焰前沿分两个区：物理预热区和化学反应区；前沿厚度很小，但温度梯度和浓度梯度很大，存在强烈的热传导和物质扩散；火焰前沿在预混气中移动，是由于反应区放出热量不断向新鲜混合气传递及新鲜混合气不断向反应区中扩散。
5、层流火焰传播理论分为哪两种？
热力理论:火焰传播过程主要是由于反应区向预热区的热量交换的传热过程。
特点：碳粒的燃烧过程非常复杂，初级反应和次级反应是相互交错进行的，由于实际燃烧中有水分参与，其中还伴有其他的反应。
二、计算题
1、焦炉气：
（1）求1m3煤气完全燃烧所需理论空气量，烟气组成，体积(α＝1)
（2）1m3煤气的高低热值
（3）α＝1.5完全燃烧所需的空气量，烟气的组成，体积
（4）α=1.5时1m3煤气不完全燃烧，烟气中有CO 0.01m3，H2 0.12m3，CH4 0.06m3.求烟气的总体积。
13、简述使用本生灯测定火焰传播速度的方法？
本生灯就是一垂直的圆管，在其中流动着层流状态的均匀可燃混合气；由于是层流流动，气流流速在管内分布按抛物线型规律；为了获得均匀速度场，从而把管口做成特型面均匀可燃气体在管口点燃后，会形成正锥形的层流，由内外两层火焰锥形成，当α<1时，还是蓝色预混焰锥。
14、何为动力燃烧？举两个动力燃烧例子。
11、何谓着火半岛？
在低压下一些可燃混合气体如氢气+氧气、甲烷+氧气等，其着火的临界压力与温度的关系曲线也不像热自燃理论所提出的那样单调的下降，而是呈S形，有这两个或两个以上的着火界限，出现了所谓“着火半岛”的现象。
12、旋转射流对燃烧过程有什么作用？
旋转射流中径向速度分布是很复杂的，而且它的刘胜要较自由沉没射流短得多，也就是说他的速度趋平要快得多。这表明旋转射流具有很强的混合能力。旋转射流能在高速气流中形成高温燃气的回流和环流。
9、何谓着火温度，点火温度？两者之间的区别与联系？
着火温度：可燃物体达到一定温度就会发生激烈的反应而着火，温度也将迅速上升，这种情况下的临界极限温度着火温度。
点火温度：也一般当外界温度或者容器壁壁面温度要远低于宜于自燃时的温度，故需采用高温物体与可燃混合气接触，提高混合气体温度使其爆燃。能够引起混合气体着火的炙热物体表面最低温度称为点火温度。
综上所述，良好的雾化、正确的配风、充分的混合是保证燃油良好燃烧的必须而重要的条件。实践证明：选择雾化性能良好的雾化器是保证燃油燃烧好的一个基础，但如不重视混合和配风问题，则燃油仍然会燃烧不好。
16、分析单个碳粒的燃烧的主要过程和特点？
过程： 氧气扩散到固体燃料表面 扩散到固体表面的气体（如氧气）被固体表面吸附（就是分子或多或少的紧密连接在相界面或反应面上）它常作为化学反应的第一阶段 吸附的气体和固体表面进行化学反应，形成媳妇后的生成物 吸附后的生成物从固体表面上解吸 解吸后的气体生成物扩散离开固体表面。
1、电火花点燃理论中电火花的作用－热作用和电离作用？
热作用：电火花为一种高温热源，它使靠近它的局部混合气温度升高，达到着火临界工况被点燃，再依靠火焰传播使整个容器内混合气着火燃烧。也就是对预混气进行局部加热作用。
电离作用：混合气的着火是由于靠近火花部分的气体被电离形成活性中心，提供了进行链锁反应的条件，由于链锁反应的结果使混合气燃烧起来，也就是对 混合气的电离活化作用。
解：
3、已知木材的质量百分数组成：C—40%，H—10%，O—41%，N—2%，W—6%，A—1%
（1）1kg木材完全燃烧理论空气量，烟气的组成，体积
(α＝1)
（2）木材的高低热值
（3）α＝1.5，完全燃烧所需的空气量，烟气的组成，体积
（4）α＝1.5燃烧温度
解：
（1）
烟气的组成：
(2)木材的高低热值
8、反应混合气体组成对化学反应速度的影响？
1）当反应混合气体中掺杂有不可燃烧组成后，化学反应速度要降低，即W带有不可燃组成=εW不带不可燃组成式中：ε为掺有不可燃气体的混合气中氧化组成（氧化剂）所占的体积分数。如果在燃烧室中不用空气而用纯氧作为氧化剂，显然会加快燃烧过程。
2）当混合气体中惨杂又不可燃组成后，化学反应最大速度时相对组成关系仍然与纯混合气是一样，对于上述二级反应来说，仍旧处于CrA=CrB=0.5.不过此时纯氧化剂的含量为0.5ε，不可燃气体的存在，是得燃料A即使在最大反应速度下，因氧化剂不够而燃料不能完全燃烧。