无机材料热工基础课件第三章 燃料及其燃烧
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燃烧学-第1讲-基本概念
M ad × (1 − M ar . f ) = M ar .inh
M ar = M ar . f + M ad × (1 − M ar . f )
(3) 干燥基 干燥基(dry) 干燥基是指对干燥的煤的组成，也简称为干基。 干燥基是指对干燥的煤的组成，也简称为干基。这种基 不受煤在开采、运输过程中水分变动影响， 不受煤在开采、运输过程中水分变动影响，能比较真实反映
成批储煤的真实组成。 成批储煤的真实组成。该基组成为
Cd+Hd+Od+Nd+Ad=100% (3) 干燥无灰基 干燥无灰基(dry ash free) 干燥无灰基是假想的无水无灰的煤的组成， 干燥无灰基是假想的无水无灰的煤的组成，由于煤在运 输过程中要发生变化，故除去灰分和水分后， 输过程中要发生变化，故除去灰分和水分后，可排除外界影 响。该基组成： 该基组成：
材料工程基础
第三章 燃料及其燃烧
Contents
1 2 3 4 燃料的概念
燃烧计算
燃料燃烧理论
洁净燃烧技术
掌握的内容：燃料的种类，燃料的组成及表示方法，燃料的性质， 掌握的内容：燃料的种类，燃料的组成及表示方法，燃料的性质， 燃料燃烧过程，燃烧计算。 燃料燃烧过程，燃烧计算。 熟悉和了解知识：燃烧理论，污染物形成机理与控制，燃烧新技术。 熟悉和了解知识：燃烧理论，污染物形成机理与控制，燃烧新技术。
(1) 水分（M） 水分（ ） 在燃料中水分是以游离水和化学水两种状态存在的。 在燃料中水分是以游离水和化学水两种状态存在的。游离水 包括外在水M 和内在水M 包括外在水 f和内在水 inh。 外在水是吸附在内部毛细孔内的水，可用加热方式测出。 外在水是吸附在内部毛细孔内的水，可用加热方式测出。而 内在水又称为固有水，是指吸附在内部毛细孔内的水， 内在水又称为固有水，是指吸附在内部毛细孔内的水，可以 用加热的方法去除。 用加热的方法去除。 化合水又称为结晶水， 化合水又称为结晶水，是一部分氢和氧化合并与燃料总化合 物结合的水，该水分含量较少，用加热的办法不能测出。 物结合的水，该水分含量较少，用加热的办法不能测出。
M ar = M ar . f + M ad × (1 − M ar . f )
(3) 干燥基 干燥基(dry) 干燥基是指对干燥的煤的组成，也简称为干基。 干燥基是指对干燥的煤的组成，也简称为干基。这种基 不受煤在开采、运输过程中水分变动影响， 不受煤在开采、运输过程中水分变动影响，能比较真实反映
成批储煤的真实组成。 成批储煤的真实组成。该基组成为
Cd+Hd+Od+Nd+Ad=100% (3) 干燥无灰基 干燥无灰基(dry ash free) 干燥无灰基是假想的无水无灰的煤的组成， 干燥无灰基是假想的无水无灰的煤的组成，由于煤在运 输过程中要发生变化，故除去灰分和水分后， 输过程中要发生变化，故除去灰分和水分后，可排除外界影 响。该基组成： 该基组成：
材料工程基础
第三章 燃料及其燃烧
Contents
1 2 3 4 燃料的概念
燃烧计算
燃料燃烧理论
洁净燃烧技术
掌握的内容：燃料的种类，燃料的组成及表示方法，燃料的性质， 掌握的内容：燃料的种类，燃料的组成及表示方法，燃料的性质， 燃料燃烧过程，燃烧计算。 燃料燃烧过程，燃烧计算。 熟悉和了解知识：燃烧理论，污染物形成机理与控制，燃烧新技术。 熟悉和了解知识：燃烧理论，污染物形成机理与控制，燃烧新技术。
(1) 水分（M） 水分（ ） 在燃料中水分是以游离水和化学水两种状态存在的。 在燃料中水分是以游离水和化学水两种状态存在的。游离水 包括外在水M 和内在水M 包括外在水 f和内在水 inh。 外在水是吸附在内部毛细孔内的水，可用加热方式测出。 外在水是吸附在内部毛细孔内的水，可用加热方式测出。而 内在水又称为固有水，是指吸附在内部毛细孔内的水， 内在水又称为固有水，是指吸附在内部毛细孔内的水，可以 用加热的方法去除。 用加热的方法去除。 化合水又称为结晶水， 化合水又称为结晶水，是一部分氢和氧化合并与燃料总化合 物结合的水，该水分含量较少，用加热的办法不能测出。 物结合的水，该水分含量较少，用加热的办法不能测出。
初中化学--燃烧 燃料(复习课件)
——不完全燃烧 不完全燃烧
完全燃烧 氧气充足 不完全燃烧
碳 + 氧气 → 二氧化碳
C O2
点燃
点燃
CO2
氧气不充足 碳 + 氧气 → 一氧化碳
C O2 CO
不完全燃烧的负面影响： 不完全燃烧的负面影响： 1、燃烧慢、放热少。 、燃烧慢、放热少。 2、会产生有毒气体。 、会产生有毒气体。 3、造成能源的浪费、环境的污染。 、造成能源的浪费、环境的污染。
3.注 等号上下注条件, 3.注: 等号上下注条件 箭号标气↑或沉淀↓
信号弹中 镁燃烧发出耀 眼白光. 眼白光 该反 应的化学方程 式为_______ 式为
碳酸氢铵应放在阴冷干燥处密封保存
写出发令枪中的磷燃烧产生白 写出发令枪中的磷燃烧产生白 烟的化学方程式 烟的化学方程式 写出铁丝在氧气中燃烧的化学 写出铁丝在氧气中燃烧的化学 铁丝在氧气中燃烧的 方程式 写出二氧化碳使澄清石灰水变 写出二氧化碳使澄清石灰水变 浑浊的化学方程式 浑浊的化学方程式
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
请认真分析表中的数据， 回答下列问题： 请认真分析表中的数据 ， 回答下列问题 ： (1)表示样品与稀硫酸恰好完全反应的是 表示样品与稀硫酸恰好完全反应的是 上表中第——次操作。 次操作。 上表中第 次操作 (2)计算样品中锌的质量分数。 计算样品中锌的质量分数。 计算样品中锌的质量分数 (3)计算实验中所用稀硫酸的溶质质量分数 计算实验中所用稀硫酸的溶质质量分数
你能解释下列现象吗? 你能解释下列现象吗
1、镁条在空气中燃烧后生成物的 、 质量比镁条质量变大了。 质量比镁条质量变大了。 2、高锰酸钾加热后，剩余固体质 、高锰酸钾加热后， 量减轻了。 量减轻了。
你能用物 以电解水为例: 质由微粒 构成的观 点对质量 守恒定律 作出解释 吗?
热工基础-3-完整-第三章 理想气体ppt课件
始压力p1＝7×105Pa，温度t1=20℃。因泄漏，后 压力降至p2＝4.9×105Pa ，温度未变。问漏去多少
氧气？
解：取钢瓶的容积为系统（控制容积），泄漏过 程看成是一个缓慢的过程。初终态均已知。假定 瓶内氧气为理想气体。根据状态方程:
精选ppt
8
二. 理想气体的比热容
物体温度升高1K所吸收的热量称为热容； 一单位质量的物体温度升高（或降低）１℃所吸 收（或放出）的热量称为（质量）比热容。
2) 理想气体： pvRgT cpcv Rg
uf(T) hf(T)
kcp cv
ucv T; hcp T
s c vln T T 1 2 R lnv v 1 2; s cpln T T 1 2 R lnp p 1 2
3)可逆过程：
w pdv 精选ppt
w t vdp
q
Tds
37
分析热力过程的步骤：
讨论：
1、比较教材P75例3-4的解法，上面是利用基本 定义来解的，显然要容易得多，不需记忆相关换算公 式；
2、若本题不要求折合摩尔质量，仅要求折合气 体常数，则也可用：
Rg,eq wiRg,i
i
精选ppt
34
作业：P103-104
3-10 3-15
思考题: P102
10
精选ppt
35
五. 理想气体的基本热力过程
1.热力学能的变化量： u cvdT
若比热容取定值或平均值，有： u cvT
2.焓的变化量： hcpdT
u cV
T T2
T1
若比热容取定值或平均值，有： h cpT
h cp
T2 T1
T
精选ppt
21
3. 理想气体熵变化量的计算：
氧气？
解：取钢瓶的容积为系统（控制容积），泄漏过 程看成是一个缓慢的过程。初终态均已知。假定 瓶内氧气为理想气体。根据状态方程:
精选ppt
8
二. 理想气体的比热容
物体温度升高1K所吸收的热量称为热容； 一单位质量的物体温度升高（或降低）１℃所吸 收（或放出）的热量称为（质量）比热容。
2) 理想气体： pvRgT cpcv Rg
uf(T) hf(T)
kcp cv
ucv T; hcp T
s c vln T T 1 2 R lnv v 1 2; s cpln T T 1 2 R lnp p 1 2
3)可逆过程：
w pdv 精选ppt
w t vdp
q
Tds
37
分析热力过程的步骤：
讨论：
1、比较教材P75例3-4的解法，上面是利用基本 定义来解的，显然要容易得多，不需记忆相关换算公 式；
2、若本题不要求折合摩尔质量，仅要求折合气 体常数，则也可用：
Rg,eq wiRg,i
i
精选ppt
34
作业：P103-104
3-10 3-15
思考题: P102
10
精选ppt
35
五. 理想气体的基本热力过程
1.热力学能的变化量： u cvdT
若比热容取定值或平均值，有： u cvT
2.焓的变化量： hcpdT
u cV
T T2
T1
若比热容取定值或平均值，有： h cpT
h cp
T2 T1
T
精选ppt
21
3. 理想气体熵变化量的计算：
材料热工基础 燃烧
燃料中可燃成分按下列氧化反应进行。
C O 2 CO 2 H 2 1 2
即 1 k m o lC 需 1 k m o lO 2 1 2 k m o lO 2
O 2 H 2 O 即 1 k m o lH 需 2
S O 2 SO 2
材料工程基础 fundamentals of materials engineering
②工业分析法 主要是确定煤中的灰发分(V)、固定碳(FC)、灰分 (A)和水分(M)的含量作为控制煤的质量指标。
同样可用上述四种标准： 收到基 空气干燥基
V a r+ F C a r+ A a r+ M a r= 1 0 0 % V ad+ FC ad+ A ad+ M ad= 100% V d+FC d+Ad=100% V d a f+ F C d a f= 1 0 0 %
材料工程基础 fundamentals of materials engineering 西南科技大学
3.3 燃烧计算
③ 空气过剩系数：通常实际供给的助燃空气量与按化 学反应式计算出的燃料燃烧所需的空气量之比称～。
Va Va
o
的经验值如下：
气体燃料：
1 .0 5 1 .1 5 1 .1 5 1 .2 5 1 .3 1 .7 1 .1 1 .3
电为热源
西南科技大学
3.1 燃料的种类和组成
1、燃料的种类(依状态、来源分)(理解) 按状态分 固体：木柴、煤和可燃页岩。最常用是煤，有泥煤、 褐煤、烟煤和无烟煤。 液体：石油及石油加工产品。常用加工产品重油。 气体：天然气及人造煤气。常用天然气、液化石 油气及发生炉煤气。 按来源分 天然燃料：自然界的原煤、石油、天然气、木柴等 人工燃料：由天然原料加工而成，如煤粉、重油、 发生炉煤气等。
第三章无机材料的热学性能PPT课件
Vi
WiV i
代入（4-28）式，整理得
iWiKi / i WiKi / i
.
（4-29）
35
1 V 2 (2 1 ) ( 4 K G 1 ( 1 3 K 3 2 K 2 4 ) [ G 4 1 V ) 2 2 G 1 ( ( K K 2 2 K K 1 1 ) ) ( 1 6 3 G K 1 1 2 K 2 1 2 G 4 G 1 K 1 K 2 ) 1 ]
几种陶瓷材料的. 热容-温度曲线
19
CaO+SiO2与CaSiO3的热容-温度曲线
.
20
虽然固体材料的摩尔热容不是结构敏感的，但是单位体积的热容却与气孔 率有关。多孔材料因为质量轻，所以热容小，因此提高轻质隔热砖的温度 所需要的热量远低于致密的耐火砖。
材料热容与温度关系应有实验来精确测定，经验公式：
对于圆柱体薄釉样品，有如下表达式：
釉1 E(T0T) (釉坯 )A A 坯
（4-33）
坯1 E(T0T) (坯釉)A A釉 坯 .
（4-34）
39
4.3 无机材料的热传导
4.3.1 固体材料热传导的宏观规律
当固体材料的一端的温度比另一端高时，热量就会从热端自动 传向冷端，这个现象称为热传导。
QdTSt
人们发现德拜理论在低温下还不能完全符合事实，显然是由于 晶体毕竟不是一个连续体。
实际上电子运动能量的变化对热容也会有贡献，只是在温度不 太低时，这部分的影响远小于晶格振动能量的影响，一般可以 忽略不计，只有在极低的温度下，才成为不可忽略的部分。
.
18
4.1.2.3 无机材料的热容 无机材料的热容与键的强度、材料的弹性模量、熔点等有关。 陶瓷材料的热容与材料结构的关系是不大的。 相变时由于热量的不连续变化，所以热容也出现了突变。
教学章节燃料及燃烧
教学章节燃料及燃烧第一篇：教学章节燃料及燃烧教学章节：第二章 2.1 燃料的特性教学内容：燃烧特性教学要求：1、了解燃烧的化学组成及其成分换算；2、掌握燃料的发热量；重点难点：掌握燃烧的原理和成分换算、发热量的计算教学过程（板书设计）： 1．燃料的定义凡是在燃烧时能够放出大量的热，并且此热量能有效地被利用在工业或其他方面的物质，统称为燃料。
有效地被利用：在技术上是可能的，在经济上是合理的。
2．对燃料的要求（1）在当前技术条件下，燃料燃烧时所放出的热量能有效地加以利用。
（2）燃烧生成物呈气体状态，燃烧后的热量绝大部分含于其气体生成物之中。
（3）燃烧产物（烟气）对熔炼（加热）设备不起破坏作用，无毒、无腐蚀作用。
（4）燃烧过程易于控制。
（5）资源丰富，便于开采。
有机物为主要组成的物质：1）C、H热效应高，产物呈气态（CO2、H2O、…）；2）CO2、H2O浓度不太大，一般无害；3）资源丰富。
3．燃料的种类（1）按物态分：固体燃料煤、焦炭、粉煤… 液体燃料汽油、煤油、重油、焦油… 气体燃料天然气、高炉煤气、焦炉煤气…（2）按来源分：天然燃料煤、石油…人造燃料焦炭、重油、高炉煤气…为了保证产品产量、质量、降低燃耗、提高炉子寿命、防止环境污染，必须：熟悉各种燃料的性质、燃料机理和燃烧计算，会正确选择燃料，并能合理组织燃烧过程4、燃料的特性包括1、燃料的化学组成2、燃料的发热能力2.1.1 燃料的化学组成及其成分换算（1）固(液）体燃料的基本组成组成物：呈各种化合物形式存在的有机物质，组成元素有C、H、O、N、S，由SiO2、Al2O3、Fe2Ο3、CaO、MgO、Na2O等矿物杂质组成的灰分A，一部分水分W。
CHS14243可燃组成ONAW1442443不可燃组成CH123有益组成↑ SONAW144424443有害组成↓成分分析方法：工业分析法：测定燃料中的水分W、灰分A、挥发分产率V及固定碳F的含量及性质，作为评价燃料的指标。
热工基础热工基础 (3)
第1章 热力学第一定律和第二定律主要内容☐基本概念☐热力学第一定律☐热力学第二定律定义：从燃料燃烧中得到热能，并利用热能得到动力的设备。
热能机械能化学能分类燃气动力装置蒸汽动力装置内燃机燃气轮机喷气动力装置热力设备工作物质: 燃气燃气热能机械能燃料化学能排入大气3. 燃烧、膨胀; 4. 排气1. 吸气；2. 压缩；工作过程：能量转换：内燃机☐膨胀做功☐ 排气☐压缩☐燃烧、吸热工作过程：燃气轮机蒸汽动力装置不同点：构造和工作特性不同。
结论：各种形式的热机都存在以下几个相同的热力过程： 吸热、膨胀作功、放热两种热机的异同相同点：☐存在某一种媒介物质以获得能量；（如内燃机中混合气，蒸汽机中的水）☐存在能提供热能的能量源；☐余下的热能排向环境介质。
名词定义工质: 实现热能和机械能相互转化的媒介物质。
热源温度高低温度变化高温热源低温热源（冷源）恒温热源 变温热源热源: 工质从中吸取或向之排放热能的物质系统。
膨胀性； 流动性； 热容量； 稳定性、安全性；环保性能；价格。
常见工质：蒸汽、燃气、空气等。
制冷装置：实现热量从低温物体向高温物体的转移。
放热耗功吸热蒸气压缩制冷循环装置示意图热动装置原理E'T 1T 2Q 1Q 2W 0E'T 1T 2Q 1Q 2W 0制冷装置原理热力设备工作（能量转换）原理。
材料工程基础_3.1_燃料的种类和组成
21
（一）固体、液体燃料
物料量转换
已知空气干燥基Gad、又知Mad、Mar、Aad，求Gd、Gdaf。 解：根据不同基时含碳量相同： C Cad Gd Cd Gad Cad Gd Gad ad Gad 100Cad Cd 100 M ad 100 M ad Gad 100 C Cad Gdaf Cdaf Gad Cad Gdaf Gad ad Gad 100Cad Cdaf 100 M ad Aad 100 M ad Aad Gad 100
液体燃料：一般<0.3％
灰分↑，可燃成分↓，燃料发热量↓ 灰分↑，燃烧速度及燃烧温度↓ 灰分↑，高温下形成液相，在窑炉内结皮、结渣, 灰分造成制品污染，影响制品成分及质量
元素分析中的O、N、S、M、A 均为燃料的有害成分
材料工程基础-Basis of Materials Engineering
14
（一）固体、液体燃料
燃烧产物对 设备及环境有害
S
固体燃料：<2%，液体燃料：0.1～3.5% 水不能燃烧，且升温吸热， 降低燃料的品质。 少量水对燃料着火、燃烧、 传热等方面有益。
M
煤：4～35% 重油：1～4%
材料工程基础-Basis of Materials Engineering
13
（一）固体、液体燃料
灰分是指燃料中 不能燃烧的矿物杂质 A 固体燃料：一般>20％，
Gar Gad Gd Gdaf
材料工程基础-Basis of Materials Engineering
22
（一）固体、液体燃料
【例】已知煤的干燥无灰基组成（%）为： Cdaf Hdaf Odaf Ndaf Sdaf
热工基础ppt课件
共建课堂 作业独立完成 平时成绩是期末成绩的一部分
ppt精选版
32
HVAC — refrigeration systems, heat pumps, etc. 供热通风与空调工程——制冷系统，热泵等
Cryogenics — gas separation and liquefaction 低温——气体分离及液化
Biomedical applications 生物医学应用
flight invented and built by Wilbur and Orville Wright
flown by them at Kitty Hawk, North Carolina December 17,
1903 .They opened the era of aviation.
ppt精选版
2
绪论
0-1 能量与能源 0-2 热工基础的研究内容
ppt精选版
3
0-1 能量与能源
能量
能量是物质运动的度量。 世界是由物质构成的，一切物质都处于运 动状态，所以一切物质都具有能量。
能量是人类社会进步的动力。
ppt能 : 物体的动能与势能； 热能 ：物质分子热运动动能与位能之和，即不涉
直接利用：将热能直接用于加热物体 如：烘干、蒸煮、采暖、熔化等等；
间接利用：将热能转变为其它形式的能 * 如：热能向机械能的转换 热能向机械能转换后再由机械能转换为电能 热能向电能直接转换
ppt精选版
9
0－2 热工基础的研究内容
1.工程热力学的研究内容与研究方法 2.传热学的研究内容与研究方法
宏观方法—经典热力学
①根据热力学的两个定律，运用严密的逻辑推理， 对物体的宏观现象进行分析研究，而不涉及物质 的微观结构和微观粒子的运动情况。
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HVAC — refrigeration systems, heat pumps, etc. 供热通风与空调工程——制冷系统，热泵等
Cryogenics — gas separation and liquefaction 低温——气体分离及液化
Biomedical applications 生物医学应用
flight invented and built by Wilbur and Orville Wright
flown by them at Kitty Hawk, North Carolina December 17,
1903 .They opened the era of aviation.
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2
绪论
0-1 能量与能源 0-2 热工基础的研究内容
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0-1 能量与能源
能量
能量是物质运动的度量。 世界是由物质构成的，一切物质都处于运 动状态，所以一切物质都具有能量。
能量是人类社会进步的动力。
ppt能 : 物体的动能与势能； 热能 ：物质分子热运动动能与位能之和，即不涉
直接利用：将热能直接用于加热物体 如：烘干、蒸煮、采暖、熔化等等；
间接利用：将热能转变为其它形式的能 * 如：热能向机械能的转换 热能向机械能转换后再由机械能转换为电能 热能向电能直接转换
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0－2 热工基础的研究内容
1.工程热力学的研究内容与研究方法 2.传热学的研究内容与研究方法
宏观方法—经典热力学
①根据热力学的两个定律，运用严密的逻辑推理， 对物体的宏观现象进行分析研究，而不涉及物质 的微观结构和微观粒子的运动情况。
人教版九年级化学上册课件《燃料及其利用：课题1 燃烧和灭火》
的主要作用是（ C ）
A．降低燃烧物的着火点 B．使大火隔绝空气中的氧气 C．降低温度到燃烧物着火点以下 D．水分解出不能助燃的物质
第七单元 燃料及其利用
3.二氧化碳灭火的主要原因是 ( D )
A．它能降低可燃物的着火点，且密度比空气大 B．它能使可燃物与空气隔绝，且能降低该物质的着火点 C．通常状况，它不燃烧，不支持燃烧，且密度比空气小 D．通常状况，它不燃烧，不支持燃烧，且密度比空气大
2.可燃物的燃烧和爆炸是两个化学反应吗？ 是同一个化学反应，两种不同的反应现象。
第七单元 燃料及其利用
成语的科学解释
你能说出下列成语所包含的科学道理吗？
(1)钻木取火
(3)水火不容
利用钻与木头摩擦产生的热量， 积累到一定程度达到木头的着火 点而使得木头燃烧。
水的蒸发吸收大量的热量， 使得火焰温度迅速降低至着 火点以下，导致火焰熄灭。
第七单元 燃料及其利用
燃烧和灭火
人类利用燃烧反应的历史，贯穿人类的文明史。
第七单元 燃料及其利用
燃烧和灭火
蜡烛在空气中燃烧
煤在空气中燃烧
镁条在空气中燃烧
从图中这些燃烧现 象中，你能发现什 么特点？
木炭在氧气中燃烧
硫在氧气中燃烧
铁丝在氧气中燃烧
第七单元 燃料及其利用
燃烧和灭火
事例 镁条的燃烧 铁在氧气中的燃烧 红磷在氧气中的燃烧 硫在空气中的燃烧 燃烧反应的特征可归纳为
观察到的现象 发出耀眼的白光放热、有白色物质生成 火星四射、放出大量的热、生成黑色固体 发光、放热、产生白烟 产生淡蓝色的火焰、放出大量热 通常情况下：发光、发热，氧化反应
第单元 燃料及其利用
探究物质燃烧的条件
现象
①铜片上的白磷燃烧，发黄光， 放热，产生大量白烟。 ②红磷不燃烧。 ③水下的白磷不燃烧。
A．降低燃烧物的着火点 B．使大火隔绝空气中的氧气 C．降低温度到燃烧物着火点以下 D．水分解出不能助燃的物质
第七单元 燃料及其利用
3.二氧化碳灭火的主要原因是 ( D )
A．它能降低可燃物的着火点，且密度比空气大 B．它能使可燃物与空气隔绝，且能降低该物质的着火点 C．通常状况，它不燃烧，不支持燃烧，且密度比空气小 D．通常状况，它不燃烧，不支持燃烧，且密度比空气大
2.可燃物的燃烧和爆炸是两个化学反应吗？ 是同一个化学反应，两种不同的反应现象。
第七单元 燃料及其利用
成语的科学解释
你能说出下列成语所包含的科学道理吗？
(1)钻木取火
(3)水火不容
利用钻与木头摩擦产生的热量， 积累到一定程度达到木头的着火 点而使得木头燃烧。
水的蒸发吸收大量的热量， 使得火焰温度迅速降低至着 火点以下，导致火焰熄灭。
第七单元 燃料及其利用
燃烧和灭火
人类利用燃烧反应的历史，贯穿人类的文明史。
第七单元 燃料及其利用
燃烧和灭火
蜡烛在空气中燃烧
煤在空气中燃烧
镁条在空气中燃烧
从图中这些燃烧现 象中，你能发现什 么特点？
木炭在氧气中燃烧
硫在氧气中燃烧
铁丝在氧气中燃烧
第七单元 燃料及其利用
燃烧和灭火
事例 镁条的燃烧 铁在氧气中的燃烧 红磷在氧气中的燃烧 硫在空气中的燃烧 燃烧反应的特征可归纳为
观察到的现象 发出耀眼的白光放热、有白色物质生成 火星四射、放出大量的热、生成黑色固体 发光、放热、产生白烟 产生淡蓝色的火焰、放出大量热 通常情况下：发光、发热，氧化反应
第单元 燃料及其利用
探究物质燃烧的条件
现象
①铜片上的白磷燃烧，发黄光， 放热，产生大量白烟。 ②红磷不燃烧。 ③水下的白磷不燃烧。
材料工程基础课件第三章优秀课件
tddydz2tdxddydz
x
x2 2
t 1 t dx 2 x
d dx
o’
x
流出A´B´C´D´面的热量:
dQ dx x td dydz x 2t2d 2 xd dydz
x轴向净流入量为:
dQx0dQ dx x2t2dxdydzd
同理:
dQy0dQdy y2t2dxdydzd
dQz0dQdz z2t2dxdydzd
固体 金属: 自由电子扩散
气体: 依靠分子的紊乱运动 (碰撞) (纯粹的分子运动)
液体: 介于固气之间, 类似于非导电固体.
对流 指依靠流体质点的宏观运动而发生的能量传递. 特点是
流体处于运动状态, 且只出现在流体中.
分自然对流和强制对流二种.
热辐射 因核外电子跃迁而引发的以电磁波的形式传播的能量.
即: q r
n
W/mK
指单位温度梯度作用下, 单位时间内通过单位面积的导
热量. 物性参数, 由实验测定.
2.2.3 影响 k 的因素
影响因素: 种类、φ、p、t、γ、结构等.
k的数值表现的规律: 金 属 非 金 属 l g 通常把室温下 0.22N /m K的材料称为隔热保温材料.
与温度的关系: 0 b t或 0 1 t
材料工程基础课件第三章
§1. 传热学概述
1.1 传热学 传热学是研究热量传递规律及其应用的科学. 热量是因温度差别而转移的能量.
动力 f
传递规律的两个要素: 方向
1.2 传热方式
按传热过程中物质本质的区别，分为: 导热、对流和辐射.
导热 指温度不同的各部分物质仅仅由于直接接触，没有相对宏
观运动时所发生的热量传递现象, 特点是介质处于静止状态. 非金属: 晶格结构(分子 原子)振动
《燃烧热和能量》课件
1
家庭生活
能源在家庭生活中的应用包括照明、
交通出行
2
取暖、烹饪以及电视和电脑等电力设 备的使用。
汽车、火车、飞机等交通工具的运行
都需要能源供应，燃料的燃烧释放出
能量用于推动运动。
3
工业生产
从制造业到农业，能源在工业生产中 发挥着关键作用，为各种生产过程提 供所需的能量。
燃烧热和能量的关系
燃烧热是能量转化的表现之一，它揭示了能量在化学反应中的转换过程。
燃烧热与能量释放
燃烧热代表了燃烧反应中能量的释放，显示了能量在化学反应中的转化情况。
能量转化与守恒
燃烧热的研究有助于我们更好地理解能量转化的过程和能量守恒定律的运用。
能量探索的延伸
通过学习燃烧热，我们可以进一步探索能量在生活和科学中的应用，以及可持续利用能源的 方法。
2 能量的单位
国际单位制中，能量的单位是焦耳（J），也可以使用千卡（kcal）或千焦（kJ）。
3 能量转换
能量可以相互转化，如机械能可以转化为电能，而化学能则可以转化为热能。
能量的转化与守恒
能量守恒定律是一个基本的物理定律，它指出在一个孤立系统中，能量不会凭空消失也不会凭空产生。
能量转化 能量守恒 能量转换率
《燃烧热和能量》PPT课 件
欢迎来到《燃烧热和能量》PPT课件！在本课程中，我们将探讨燃烧热和能 量的定义、计算方法，以及它们在各个应用领域中的重要性。
燃烧热的定义
燃烧热是指物质在燃烧过程中释放或吸收的热量，它是衡量化学反应释放或吸收能量的重要物理量。
燃烧过程示意图
燃烧是一种与氧气反应产生热 能和光能的氧化反应过程。
各种能量之间可以相互转化，例如，机械能可 以转化为电能，同时能量在转化过程中会有一 定的损耗。
燃料燃烧(热工基础版)
2
Har/100
18 (Har/100)(18/2)
而1kg0℃的液态水变为20℃的水蒸汽所需要吸收 的热量为2500 kJ/kg [+忽略项:Cp(20-0) kJ/kg ]
Qgr.ar Qnet .ar 单位燃料所生成的水由 0C的液态水 变成20 C的水蒸气所吸收的热量
M ar H ar 18 Qgr.ar Qnet .ar 2500 ( ) 100 100 2 25( M ar 9 H ar )k J / k g
以两种形式存在：
碳氢化合物：碳与氢、氮、硫等元素结合成有机化合物 碳呈游离状态:
H、可燃元素，一般含量为 3---6%
以两种形式存在：
化合氢（H2O)：与氧化合成结晶水形式(不可燃 ） 自由氢：与化合物组成的有机物，如CnHm(可燃）
O：不可燃元素，一般含量不等。
它可与其它可燃物形成氧化物
N、煤中惰性气体含量为0.5-2%
Qnet .ar Qgr.ar 25 M ar 225 H ar
同理
Qnet .ad Qgr.ad 25 M ad 225 H ad Qnet .d Qgr.d 225 H d Qnet ,daf Qgr.daf 225 H daf
不同基准时，高位热值之间的转换参见表4—1。 低位热值之间的转换参见表4—4。
Car
M ar M ad (100 100 )Cad 100 M ad 100
书上表4-1, 例题4-1
100 M ar Cad 100 M ad
2、工业分析法：挥发分（V）+固定碳（FC）+A+M=100% 工业分析规程：
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基准：1Nm3燃料 其组成为体积百分比含量，其中可燃成分为 C理O论、需H氧2、量：CH 4、CmH n、及H 2S等
V0 O2
[0.5CO 0.5H2
2CH4
ห้องสมุดไป่ตู้
(m
n 4
)Cm
H
n
3 2
H2S
O2
]
1 100
理论空气量：
Va0
VO2 0
100 21
实际空气量
为了保证燃料能完全燃烧，实际供给的助燃 空气大于理论空气值，实际空气量Va与理 论空气量Va0 的比值称为空气消耗系数：
aCO2为烟气中各成分的体积分数 烟气的密度可以用加和原理计算，得：
0 a CO2 CO2 aH2O H2O ... ai i
④燃烧温度的计算
根据能量守恒规律，进入窑炉的热量必等于支出的热量 收入的热量： 燃料的化学热（即燃料的低位发热量）Qnet 燃料带入的物理热：Qf 空气带入的物理热：Qa 支出的热量： 燃烧产物所含的物理热：Q = VCtp 燃烧产物中部分CO2和H2O在高温下热分解反应消耗的热
量：Qdi 由于化学不完全燃烧造成的热损失：Qch 由燃烧产物传给周围物体的热量：Ql
实际燃烧温度
则，可得：
tp
Qnet,ar
Qf
Qa (Qdi CV
Qch Ql )
但是不能用来直接计算实际燃烧温度，采
用间接法。先确定理论燃烧温度，而后估 算实际燃烧温度。
理论燃烧温度
定义：燃料完全燃烧放出的热量和燃料及空 气带入的物理热全部用于加热烟气，在此 情况下达到的烟气温度。即燃料在燃烧过 程中没有任何热损失时，烟气所达到的温 度。
3.1.1 燃料的种类 燃料：凡在物理、化学反应中能放出大量热
量并能够有效地利用于工业和其它方面的 物质。 燃料分类： ①固体燃料 ②液体燃料 ③气体燃料
①固体燃料
固体燃料
木柴
煤√
可燃页岩
泥褐 烟 无
煤煤 煤 烟
煤
洁净煤技术：“以煤代油”“以煤造油”
褐煤
性质：刚开采出的褐煤的水分约为20％～40 ％，风干后为12～30％，Ad=0.5％～50％， 发热量约为1300～17000 kJ/kg。
Car
100 M ar 100
Cd
100 3.5 73.6 100
71.0(%)
工业分析法
水分（M）、灰分（A）、挥发分（V）和固 定碳（FC）
燃料 = V + FC + M + A
燃料中的碳氢化合物 V↑ ，燃料着火温度低， 燃烧速度快 ，燃烧火焰长
FC ↑ ，燃料发热量高
②气体燃料的组成与换算
组成
可燃成分 H2、CO、CH4、CmHn和H2S等
组成表示
不可燃成分 N2、CO2、SO2和H2O等
湿成分
（用上角标“v”表示）
干成分
（用上角标“d”表示）
COv+H2v+CH4v+CmHnv+H2Sv
COd+H2d+CH4d+CmHnd
+CO2v+N2v+O2v+H2Ov=100
+H2Sd+CO2d+N2d+O2d=
闪点、燃点、着火点
闪点：当有火源接近时，出现蓝色闪光，此 时的油温；
燃点：用火源接近油表面里蓝光闪现后能持 续燃烧（不少于5秒）；
着火点：再继续提高油温，则油表面的蒸气 即使无火源接近也会自发燃烧起来，发生 自燃，此时的油温。
燃油的闪点与组成有关：油的密度越小，闪 点越低。
水煤浆
水 煤 浆 由 70% 左 右 的 煤 ， 29% 的 水 及 少 量 化学添加剂制成，是一种浆体燃料，可以 像油一样泵送、雾化、贮存和稳定燃烧的 煤基液态燃料。
Qnet，ar=Qgr，ar-225 Har-25 Mar
固体、液体燃料的低位发热量，采用门捷列夫公式：
Qnet，ar=339Car+1030Har-109（Oar-Sar）-25Mar 气体燃料的低位发热量由根据气体的组成得：
Qnet=126CO+108H2+358CH4+590C2H4+637C2H6+806C3H6 +912C3H8+1187C4H10+1460C5H12+232H2S
第三章 燃料及其燃烧
吴鹏 龙岩学院
目录
3.1 燃料的种类和特性 3.2 燃烧计算 3.3 燃料燃烧过程的基本原理 3.4 燃烧方法与燃烧装置
引言
热量
化学能 热能 由燃料燃烧产生 资源丰富，价格低廉
电能
热能
以电为热源
热利用率高，利于提高产品质量，操作 条件好，但资源有限，成本高。
3.1 燃料的种类和特性
收到基时水分Mar=3.5％，干燥基时灰分Ad=8.2％ 求：收到基时Car的百分含量。
解
先由Cdaf换算成Cd（%），再由Cd换算成Car（%）
100Cd (100 Ad )Cdaf
Cd
100 Ad 100
C daf
100 8.2 80.2 10
73.6(%)
100Car (100 M ar )Cd
用途：适用于水泥立窑作燃料。
②液体燃料
减压渣油
石油 汽油 煤油 柴油
常压渣油
裂化汽油 裂化煤气 裂化渣油
重油
重油的使用性质： 黏度：影响重油的装卸、存贮、过滤、输送及雾化。
闪点、燃点、着火点：关系到用油的安全技术及燃 烧条件。
凝固点：当油类完全失去流动性时的最高温度。
密度：重油的密度与温度有关，常随温度的增加而 密度略为减小。
用途：制造煤气
烟煤
性质：挥发物10％～45％，固定碳35％～75 ％，灰分7％～30％； 水分3％～18％；发 热量21000～29000 kＪ/kg；着火温度400～ 500℃ 。
用途：适合于水泥回转窑作燃料。
无烟煤
性质：含固定碳高，可达90％以上；挥发分 少，一般小于10％；水分和灰分一般也较 低 ； 发 热 量 一 般 为 25000 ～ 29000kJ/kg ； 着火温度较高（一般为650～700℃）。
干燥基：除去水分以外的燃料质量分数，角 标“ad”表示 。
Cad %+Had %+Oad %+Nad %+Sad %+Aad %=100％
干燥无灰基：无水无灰煤的组成，用下角标 “daf”表示。
Cdaf %+Hdaf %+Odaf %+Ndaf %+Sdaf %=100％
燃料组成的换算系数
所换算的“基”
由于机械设备原因而使燃料 未参加燃烧反应即被排走
固体、液体燃料理论空气量
C O2 CO2
x1
Car 12
22.4 100
1 H 2 2 O2 H 2O
x2
H ar 4
22.4 100
S O2 SO2
x3
S ar 32
22.4 100
共需氧量：
x1 x2
x3
22.4 100
C ar 12
V0 O2
79 21
理论烟气量： Vl 0 VCO2 0 VH2O 0 VSO2 0 VN2 0
(Car 12
H ar 2
M 18
S ar 32
N ar 28
)
22.4 100
V0 O2
79 21
气体燃料理论烟气量
烟 气 中 CO2 含 量 来 源 于 燃 料 中 CO 、 CH4 、 CmHn
H
合物—可燃并放出大量的热量
5%
化合氢：与氧相结合成水，不能 燃烧
液体燃料： 14%
O、 N
氧和氮不能燃烧 降低了燃料的燃烧能力
固液体燃料中 含1～3％或更少
金属硫化物—可燃
燃烧产物对
有机硫化物—可燃
设备及环境有害
无机硫酸盐—不可燃
S
固体燃料：<2%，液体燃料：0.1～3.5%。
水不能燃烧，且升温吸热，
灰分：SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、K2O、 Na2O、SO3
元素分析中的O、N、S、M、A 均为燃料的有害成分
固体和液体燃料各化学组成的质量百分含量 用以下三种基准表示：
收到基：实际使用的燃料的组成，用下角标 “ar”表示：
Car %+Har %+Oar %+Nar %+Sar %+Aar %+Mar %=100％
H ar 4
S ar 32
需从空气中获得的氧 ：
V0 O2
Car 12
H ar 4
S ar 32
Oar 32
22.4 100
理论干空气量：
Va0
V0 O2
100 21
Va0
Car 12
H ar 4
Sar 32
Oar 32
22.4 100 100 21
气体燃料理论空气量
tth
Qnet
Qf VC
Qa
由于C是温度的函数，因此，上式仍不能直接 算出温度，采用图解法。
CO为气体燃料中的可燃组分的体积分数%
3.2 燃烧计算
计算内容 目的：为了设计窑炉的需要；为了操作窑炉的需要。 内容： ①空气量的计算：鼓风机选型计算的依据 ②烟气量的计算：排风机选型、烟囱计算的依据 ③烟气成分的计算：通过空气系数判断燃烧操作情
况 ④燃烧温度的计算：分析影响因素，改进燃烧条件，
提高燃烧温度。
烟中VC气0碳O中2 的H2燃OC含烧O量2及来气源CO体于燃燃料C料H中原H4 2有，Cm的HC4C，mOHC2mn：Hn，1H0120S