[西安交大燃烧学课件]燃烧学习题集

《燃烧学》复习题

第一章化学热力学与化学反应动力学基础

1、我国目前能源与环境的现状怎样？电力市场的现状如何？如何看待燃烧科学的发展前景？

2、什么叫燃烧？

3、什么说简单反应、复杂反应？

4、浓度和化学反应速度正确的表达方法？

5、质量作用定律的适用范围？试用质量作用定律讨论物质浓度对反应速度的影响。

6、什么是反应级数？反应级数与反应物浓度（半衰期）之间的关系如何？

7、常用的固体、液体和气体燃料的反应级数值的范围是多少？

8、试用反应级数的概念，讨论燃尽时间与压力之间的关系。

9、涡轮增压装置对汽车发动机的作用是什么？

10、Arrhenius定律的内容是什么？适用范围？

11、什么是活化能，其计算的方法是什么？

12、图解吸热反应和放热反应的活化能和反应放热（吸热）之间的关系。

13、什么叫链式反应？它是怎样分类的？链反应一般可以分为几个阶段？

14、试用活化中心繁殖速率和销毁速率的数学模型，结合图线，解释氢燃烧的几种反应的情况。分支链

反应为什么能极大地增加化学反应的速度？

15、烃类燃烧的基本过程是什么，什么情况下会发生析碳反应？如何进行解释？

16、图解催化剂对化学反应的作用。

17、什么叫化学平衡？平衡常数的计算方法？吕·查德里反抗规则的内容是什么？解释：碳燃烧的时候，

在低温下发生氧化反应，而在温度很高的情况下，气化反应将变得显著。

18、标准生成焓、生成焓的定义？反应焓的定义及计算方法？燃料发热量（热值）与燃烧焓、反应

焓的关系？

19、过量空气系数（α）与当量比（β）的概念？

第二章混合与传质

1．什么是传质？传质的两种基本形式是什么？

2．什么是“三传”？分子传输定律是怎样表述的？它们的表达式如何？（牛顿粘性定律、傅立叶导热定律、费克扩散定律）

3．湍流中，决定“三传”的因素是什么？湍流中，动量交换过程和热量、质量交换的强烈程度如何？

怎么用无量纲准则数的数值来说明这一点？

4．试推导一个静止圆球在无限大空间之中，没有相对运动的情况下，和周围气体换热的Nu数。5．如图所示：

两股射流在大空间中交汇。射流的初始温度T1=60℃，T2=室温20℃，实测xy点的T xy=50℃。气流中的初始浓度为C1=3mol/m3，C2=2mol/m3,求点的xy点的浓度C xy。

6．自由射流积分（动量守恒）条件、热焓差和浓度差守恒条件的物理意义是什么，数学表达式是什么？7．图解射流断面上的速度分布相似性。

8．把热射流射入冷空间中，和把冷射流射入热空间中，射流的轴线速度、温度差和浓度差衰减的情况有何区别？这对工程燃烧的二次风参数的选取有何指导意义？

9．根据以下物理模型，推导旋转射流中心线上负压的值。

自由旋转区核心区（刚体旋转区）自由旋转区

假定旋转射流的横截面如图所示，流体是无粘性流体，流动区域可以划分为两个区域：外围的自由旋转区（可以按势流处理）和中心的刚体旋转区（不能按势流处理），其分界线为r=r1。

10．什么是旋流强度，其物理意义是什么？旋流强度的计算公式？

11．图示钝体流场的主要特征。

12．两股平行射流湍流混合的强弱取决于那些因素？为什么？

13．两股相交射流湍流混合的强弱取决于那些因素？

第三章气体燃料燃烧

1.什么是热着火？什么是链式着火？其区别是什么？热着火需要满足的条件是什么？化学链着火需要

满足的条件是什么？

2.自发着火与强迫着火的区别是什么？

3.自燃必要条件有两个判据，他们的表达式怎样，物理意义是什么？燃料的活化能、系统初始温度、散

热系数对自燃温度的影响如何？请图示。试讨论影响自燃着火温度的主要因素有哪些？

4.什么是着火的孕育时间？请图示。

5.图示着火温度与燃料空气混合物的浓度（过量空气系数α）的关系。并解释：1）为什么在点燃气体

燃料的时候必须“火等气”？2）煤矿巷道中发生瓦斯爆炸的原理是什么，如何防范瓦斯爆炸？

6.什么叫强迫着火？请图示强迫着火的过程。热壁面强迫点燃的临界条件是什么，其物理意义是什么？

7.

试根据强迫点燃温度的方程

Nu

L

η

λ

==讨论：1）炽热平板的长

度；2）对流换热Nu数；3）气流的压力；4）气流的导热系数；5）燃料的活化能；6）燃料的发热量；对强迫点燃难易程度的影响。

8.燃用高活性的褐煤的锅炉中，常出现以下现象：一次温度大约150℃，风管道中漏出的煤粉在地面堆

积，有时能呈现暗红色燃烧的状态（温度大约700℃），而一次风管内的煤粉却不燃烧或爆炸。请用自燃和强燃着火的模型给予解释。

9.火焰传播速度的定义式是什么？随各个主要影响因素的变化规律是什么？

10.什么是缓燃？什么是爆燃？

11.层流火焰传播的速度是怎么定义的？

12.本生灯火焰稳定的机理是什么？如何使用本生灯测量层流火焰传播速度？试写出测量的过程和计算

式。

13.燃烧速度（化学反应速度）与火焰传播速度是什么关系？区别是什么？(火焰速度、燃烧速度、新混

合气速度关系)

14.燃料气的热扩散系数、燃料的发热量、化学反应速度、气体的密度、气体的压力、可燃气体初温、锋

面形状等因素如何影响层流火焰传播速度？

15.过量空气系数如何影响层流火焰传播速度？请图示。

16.火焰锋面厚度的计算式是什么？真实的火焰锋面厚度大约是多少？

17.什么是淬熄距离？

18.什么是湍流火焰传播的表面燃烧理论和容积燃烧理论？

19.什么是扩散火焰？什么是预混火焰？什么是全预混火焰？其火焰的形状和结构有何区别？

20.什么是脱火和回火？图解火焰的脱火区、回火区、稳定区和黄色火焰区。

21.为什么说扩散火焰不容易脱火也不容易回火？为什么全预混火焰既容易脱火也容易回火？结合火焰

区域的图进行解释。（需要解释，为什么全预混火焰的稳定区比较窄？）

22.常用的防止回火的措施有哪些？常用的防止脱火的措施有哪些？

第四章液体燃料的燃烧

1.液体燃烧的过程是什么？

2.图解单个液滴燃烧时的空间区域划分，以及油蒸汽浓度、氧气浓度和温度分布。

3.油滴燃烧属于扩散燃烧还是预混燃烧？为什么？

4.液体燃料喷雾特征的评定指标有哪几项？索太尔平均直径的计算式和物理意义？

5.简述机械雾化和介质雾化的过程。

6.单个油滴的蒸发过程的物理模型怎样？油滴蒸发满足什么定律？试推导之。

7.请推导单个油滴燃烧时间的表达式。

8.燃油燃烧器的调风器应具备哪些功能？

第五章固体燃料的燃烧

1.图示煤燃烧过程的主要特点。

2.煤种焦炭的质量大约占多少比例？焦炭的发热量大约占多少比例？焦炭的燃烧时间大约占多少比

例？

3.什么叫异相燃烧？异相化学反应分为几个步骤？

4.焦炭的反应活性跟哪些因素有关？

5.写出异相化学反应速度的计算式，并结合图线探讨异相化学反应速度随温度和质量交换系数的变化

规律。说明，什么是动力燃烧区？什么是扩散燃烧区？什么是过渡燃烧区？

6.颗粒直径、温度和颗粒与气流之间的相对速度对燃烧区域（动力区、扩散区）的影响是什么？

7.简述碳球燃烧的两种机理。碳燃烧过程中的氧化反应和气化反应是什么？图示这两种反应的反应速

度常数k随温度变化的规律。

8.为什么说碳的氧化反应是自我促进的，而气化反应是自我抑制的？请图示。

9.请推导理想碳球燃尽时间与直径的关系。并根据其数学表达式讨论，影响碳球燃尽速度的主要因素

有哪些？如何影响？

10.图示碳球表面的C燃烧速度与与温度T的关系，并标示出其具体的区域。

11.通过提高气流与固体颗粒之间相对速度来强化燃烧的原理是什么？在什么情况下适用？

12.焦炭的内孔隙在什么条件下对燃烧有促进作用，而在什么情况下则无促进作用？请解释：为什么一

块灼热的木炭在空气中仍然可以继续燃烧，而一块灼热的煤在空气中则渐渐熄灭？

13.根据零维燃烧热工况的模型，系统的产热率的计算式是什么？系统散热率的计算式是什么？请图示

炉膛容积、燃料流量、燃料发热量、气流初温、炉膛吸热和烟气回流量对系统燃烧稳定性的影响。

14.根据一维燃烧系统的模型，图示以下4种配风方案的升温曲线。1）空气完全由一次风送入；2）一

半的空气从二次风送入，但较早送入二次风；3）一半的空气从二次风送入，但较迟送入二次风；4）二次风也分为两次送入，而且较迟送入。

15.结合零维燃烧系统和一维燃烧系统的主要结论，简述煤粉旋流燃烧器的燃烧特点。

16.简述煤粉的四角切圆燃烧方式的主要燃烧特点。