燃烧学——第4章作业
燃烧学课后习题答案
n 2 33 . 44 , T 2 1900 273 2173 K
P2 P1
n 2T 2 n 1T1
0 .1
33 . 44 2173 31 . 94 298
0 . 763 MPa
《燃烧学》--作业
1 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】： V C H S O 22 . 4 10 4 32 32 12 （1）
7
1 . 334
3 3600
通过查表，可知：erf（1.334)大约等于0.94， 比0.9大，即此时的 0.06 <0.1。也就 是说板背面的温度小于临界温度，板可以看作半 无限大固体来考虑。 T T0 则有： T T 0 . 06
0
求解可得：T＝312K,即39oC
2 0 ,O 2
10 41 40 22 . 4 10 4 32 12 1 . 02 m
3
2
1
《燃烧学》--作业
V 0 , air
V 0 ,O
2
1 . 02 0 . 21
4 . 86 m
3
0 . 21
CO 烟气的组成： 2 , H 2 O , N 2
（3）α＝1.5 完全燃烧所需的空气量，烟气的 组成，体积 3 V a , air V 0 , air 1 . 5 4 . 86 7 . 29 m α＝1.5 CO 2 , H 2 O , N 2 , O 2 烟气的组成：
燃烧学—第3章作业
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5
《燃烧学》--第五章 燃烧学》--第五章
1. If an explosive gas with a activation energy of 40 kJ/mol is held in a container at 300 K. The container is well insulated, therefore restricting the heat lost from the gas. Calculate the critical temperature at which an explosion will take place.
E 4RT0 TB = (1− 1− ) 2R E 4×104 4×8.314×300 = ×(1− 1− ) 4 2×8.314 4×10 = 321.5K
R 02 T TB = T0 + E 8.314×3002 = 300 + 4×104 = 318.7K
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6
T
1）降低环境温度 ） 2）增加散热 ） 3）降低氧气或可燃物浓度 ）
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9
3 解：体系不自燃时 欲使体系达到临界着火条件， 欲使体系达到临界着火条件，采用方法为 （1）提高器壁温度 ） （2）减少对流换热系数 ） q 或减少表面积 （3）增大体系压力 ） 或提高反应物浓度 ，降低活化能
D B A
《燃烧学》--第五章 燃烧学》--第五章
q放 C q散
T0
T2T3T1
T
T >T >T2， 明 然 不 常 说 自 点 是 数 1 3
2.经实验得到立方堆活性炭的数据如下。 2.经实验得到立方堆活性炭的数据如下。 经实验得到立方堆活性炭的数据如下 （1）计算该活性碳氧化反应的活化能 由外推法计算，该材料以无限长圆柱形式堆放时， （2）由外推法计算，该材料以无限长圆柱形式堆放时，在 25℃有自燃着火危险的最小圆柱直径。 25℃有自燃着火危险的最小圆柱直径。
燃烧学—第4章3
爆轰极限（体积％）
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《燃烧学》--第四章
燃料空气弹
据报载，美国在对阿富汗的军事行动中使用了一种称为燃料空气 弹(fuel air explosive projectile，FAE)的新式武器，当被投掷或发 射到目标上空时，液体燃料连同雷管、定时器一起撒到地面，燃 料很快汽化成雾状，散布在空气中，经过预定的延迟时间，由雷 管引爆，产生威力强大的爆炸。燃料空气弹内装的炸药是容易汽 化的液态碳氢化合物，如环氧乙烷、环氧丙烷、甲基乙炔和丙二 烯等，本身不含氧或只含很少的氧，必须与空气混合才会爆炸。 由于它爆炸时几乎把附近空气中的氧消耗殆尽，在这个范围的人 即便不被炸死，也会因缺氧而窒息死，所以燃料空气弹又称窒息 弹。燃料空气弹爆炸时会产生2500℃左右的高温火球，并形成强 大的冲击波和热气浪，炸点附近的冲击波传播速度可达2200m/s， 超压达5~20MPa)。燃料空气弹的破坏威力较大，可使暴露的士 兵失去作战能力，使电子设备受到破坏，可大面积杀伤人员和摧 毁无防护的武器，如地面的和躲在普通工事或民房内的人员，停 机坪上的飞机，暴露的导弹、雷达和电台天线等。
dx V激 dt
2-2’ 截面间的距离为 质量守恒
2
2′
1
dx气＝Vdt
2
2′
1
1 Adx 2 Adx dx气
V激＝
dx气
2 2 1V源自dx中国矿业大学能源学院安全与消防工程系
12
1-2截面间气体的动量变化： 在激波通过前，气体的速度为0； 激波通过后，气体的速度由0增加到ΔV，所以1-2截面间在dt时间内的动 量变化为ρ1AdxΔV。 作用于这部分气体上的冲量为（p2-p1）Adt。 动量守恒定律
燃烧学—第4章2
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6
《燃烧学》--第四章
图4-21 不同压力下甲烷爆炸极限 1．火焰向下传播，圆筒容器尺寸为 37×8cm；2．端部或中心点，球形 容器；3．火焰向下传播，圆筒容器
图4-22 不同压力下氢气爆炸极限 1．火焰向下传播，圆筒容器尺寸为 37×8cm；2．端部或中心点，球形 容器；3．火焰向下传播，圆筒容器
图4-19 温度对甲烷爆炸极限的影响
图4-20 温度对氢气爆炸极限的影响
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5
《燃烧学》--第四章
温度对丙酮爆炸极限的影响
混合物温度，℃ 0 50 100 爆炸下限，％ 4.2 4.0 3.2 爆炸上限，％ 8.0 9.8 10.0
（2）初始压力
一般压力增大，爆炸极限扩大 压力降低，则爆炸极限范围缩小 待压力降至某值时，其下限与上限重合，将此时的最低压力称为 爆炸的临界压力。若压力降至临界压力以下，系统便成为不爆炸
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7
《燃烧学》--第四章
（3）惰性介质即杂质
若混合物中含惰性气体的百分数增加，爆炸极限的范围缩小，惰 性气体的浓度提高到某一数值，可使混合物不爆炸
加入惰性气体， 爆炸上限显著下降 爆炸下限略有上升 最终合为一点 ——爆炸临界点
惰化能力：
CCl4 > CO2 > H2O > N2 > He > Ar
气体混合 物 CO2 O2 CO H2 CH4 N2
下限 ％
上限 ％
下 限 ％
上 限 ％
水煤气
6.2
0.3
39.2
49.2
2.3
燃烧理论第4章
第4章着火（自燃与引燃）本章内容：着火的概念谢苗诺夫的热着火理论（热）自燃的着火延迟链着火理论强制着火着火范围4.1 着火的概念燃烧过程一般可分为两个阶段，第一阶段为着火阶段，第二阶段为着火后的燃烧阶段。
在第一阶段中，燃料和氧化剂进行缓慢的氧化作用，氧化反应所释放的热量只是提高可燃混合物的温度和累积活化分子，并没有形成火焰。
在第二阶段中，反应进行得很快，并发出强烈的光和热，形成火焰。
与连续、稳定的燃烧阶段不同，着火是一个从不燃烧到燃烧的自身演变或外界引发的过渡过程，是可燃混合物的氧化反应逐渐加速、形成火焰或爆炸的过程。
在这个过渡过程中，反应物的消耗及产物的生成尚不明显，它们之间的相互扩散的量级不大，扩散速度对此过渡过程的化学反应影响极微。
因此，着火是一个化学动力学控制的过程。
火焰的熄火过程也是一个化学反应速度控制的过程。
但与着火过程相反，它是一个从极快的燃烧化学反应到反应速度极慢，以至不能维持火焰或几乎停止化学反应的过程。
4.1.1 两种着火类型有两种使可燃混合物着火的方式：自发着火及强制着火。
自发着火有时又叫自动着火或自燃(以后统称为自燃)。
它是依靠可燃混合物自身的缓慢氧化反应逐渐累积热量和活化分子，从而自行加速反应，最后导致燃烧。
自燃有两个条件：1）可燃混合物应有一定的能量储蓄过程。
2）在可燃混合物的温度不断升高，以及活化分子的数量不断积累后，从不显著的反应自动转变到剧烈的反应。
有许多燃料与氧化剂在高温下迅速混合并导致自燃的例子。
例如，柴油喷到高温的压缩空气中在极短的时间内，部分地蒸发并与空气混合，在经历一定的延迟后反应便进行得非常快而着火燃烧；在冲压式喷气发动机及涡轮喷气发动机中燃料喷雾在加力燃烧器中的着火；汽油机中的爆震等。
强制着火是靠外加的热源（外部点火源）向混合物中的局部地方加入能量，使之提高温度和增加活化分子的数量，迫使局部地方的可燃混合物完成着火过程而达到燃烧阶段，然后火焰向可燃混合物的其他部分传播，导致全部可燃混合物燃烧。
徐通模燃烧学--第4章
11
第二节 热自燃理论
➢着火条件 ➢谢苗诺夫热自燃理论 ➢绝热条件下的自燃过程 ➢影响着火的因素 ➢热自燃界限
热能与动力工程系
热自燃现象频发
自燃的情况非常多。例如2010年夏天，我国各地温度屡创新高，汽车自 燃事故频发。
在实际应用中，燃料喷进去就着火时的环境温度， 常常把T0 当做自燃温度。
着火温度和熄火温度不是物性参数，随热力条件变 化而变化。
各种实验方法所测得的着火温度值的出入很大，过 分强调着火温度意义不大，着火温度只表示了着火 的临界条件。
当然，着火温度的概念使着火过程的物理模型大大 简化，对于燃烧理论研究有重要意义。
大多数碳氢化合物燃料的燃烧反应都接近于二级反 应，二级反应的反应速率为
w kx f xox
p2 (RT )2
E
k0e RT x f xox
p2 R2T 2
VQk0Ex f xox
AF R3TC4
p2
E
e RT
1
压力增大，自燃温度降低；压力下降，
自燃温度升高，不易着火。高原地区发动机着火困难。
点1前的反应初始阶段，放热>散热，反 应系统开始升温，到达点1达到放热、 散热平衡。点1为稳定的平衡态。
系统处在点1左边时，Q1>Q2a，系统会 升高温度到达点1；在右边时，Q1<Q2a ，系统会降温回到点1。由于此时系统 温度低，处于缓慢氧化状态，不能进行 燃烧。此时不满足条件2。
热力着火曲线
点2就称为着火点，其对应的系统温度 Tzh称为燃料的着火温度。
燃烧学——第4章作业
1.计算丁烷在空气中的理论最大爆炸压力。
（初始温度25℃，初始压力0.1MPa, 爆炸温度1900℃）2.某容器中含甲烷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。
3.已知乙烷爆炸下限为3%，摩尔燃烧热为1426.6kJ，丙烷的摩尔燃烧热为2041.9kJ，求丙烷的爆炸下限.4.某煤气的组成为：CO 10%、氢气45%、甲烷30%、氮气11%、二氧化碳2%、氧气2%。
将1m3该煤气与19m3空气混合，遇明火是否爆炸？5.一混合气体中含乙烷1%、丁烷C4H101.4%，其余为空气，该混合气体遇明火是否有爆炸危险？（乙烷和丁烷在空气中的爆炸上限分别为12.5%、8.5%，下限分别为3.0%、1.5%）6.图为可燃气体—氧气—氮气体系的爆炸极限图。
极限。
（2）说明A点和B点两种气体的爆炸危险状态。
（3）在图中分别标出当气体A和气体B泄漏到空气中，新的混合气的移动路线，并说明其爆炸危险状态的变化情况。
（4）在图中标出完全惰化区。
7.预混可燃气燃烧波的传播存在哪两种方式?各有什么特点?8.什么叫做火焰前沿?火焰前沿有什么特点?预混可燃气中火焰传播的机理是什么?9.影响层流预混火焰传播速度的因素主要有哪些?10.简述可燃气体爆炸参数及测量方法.11.爆炸极限主要受哪些因素影响?12.简述爆轰的发生过程，并说明其本质是什么?13.形成爆轰要具备哪些条件?14.预防和控制可燃气体爆炸的方法有哪些?15.主要有哪些阻火隔爆装置?什么叫做消焰径?金属网阻火器的工作原理是什么？16..什么叫做湍流燃烧?揣流燃烧有什么特点？其速度为什么比层流燃烧的速度快?17.在扩散火焰中，气流速度和管子横截面积是如何影响火焰高度的?为什么?18.为什么lmol可燃气完全燃烧所需氧气摩尔数越大，扩散火焰高度越高?为什么环境中氧浓度越低，扩散火焰高度越高?。
燃烧与爆炸习题 答案
1．填空
（1）燃料、氧化剂、引燃源 （2）必要 （3）控制可燃物、隔绝空气、消除或控制点火源 （4）隔离法、窒息法、冷却法、抑制法 （5）燃烧诱导期或着火延滞期 （6）预混、扩散 （7）蒸发、分解、表面 （8）闪点 （9）活化能理论、过氧化物理论、链锁反应理论 （10）链的引发、链的传递、链的终止 （11）喷射 （12）高
2．简答题
（1）答：原理是：使灭火剂参与到燃烧反应中去，它可以销毁燃烧过程中产生
的游离基，形成稳定分子或低活性游离基，从而使燃烧反应终止。
（2）答：物质发生受热自燃取决于两个条件：一是要有外部热源；二是有热量
积蓄的条件。引起自热自燃也是有一定条件的，其一必须是比较容易产生反应热
的物质；其二此类物质要具有较大的比表面积或是呈多孔隙状的，如纤维、粉末
第三章 答案 1．填空
（1）正常火焰传播、爆轰 （2）低，高 （3）重量，线 （4）辐射 （5）受热分解出可燃气，形成疏松多孔的碳化层结构 （6）有焰，无焰 （7）热解区、炭化区 （8）刚性结构的多孔碳
2．简答题
（1）答：爆轰的特点：①燃烧后气体压力要增加；②燃烧后气体密度要增加； ③燃烧波以超音速进行传播。正常火焰传播的特点：①燃烧后气体压力要减少或 接近不变；②燃烧后气体密度要减少；③燃烧波以亚音速（即小于音速）进行传 播。 （2）答：若在一长管中充满均匀混气，当用电火花或其它火源加热某一局部混 气时，混气的该局部就会着火并形成火焰。火焰产生的热量会由于导热作用而输 送给火焰周围的冷混气层，使冷混气层温度升高，化学反应加速，并形成新的火 焰。这样使一层一层的新鲜混气依次着火，也就是薄薄的化学反应区开始由引燃 的地方向未燃混气传播，它使已燃区和未燃区之间形成了明显的分界线，称这层 薄薄的化学反应发光区为火焰前沿。 （3）答：①火焰前沿可以分成两部分：预热区和化学反应区；②火焰前沿存在 强烈的导热和物质扩散。 （4）答：热理论认为火焰能在混气中传播是由于火焰中化学反应放出的热量传 播到新鲜冷混气中，使冷混气温度升高，化学反应加速的结果；扩散理论认为凡 是燃烧都属于链式反应。火焰能在新鲜混气中传播是由于火焰中的自由基向新鲜 冷混气中扩散，是新鲜冷混气发生连锁反应的结果。 （5）答：①混气初温：混气初温增加，混气燃烧时火焰温度就越高，化学反应 速度会越快，火焰传播速度就越高；②压力：对二级反应，压力与火焰传播速度 关系不大；③可燃气体浓度：混气中可燃气与空气比值不同，火焰传播速度不同。 实验发现混气中可燃气与空气比值存在一个最佳比值，在此最佳比值条件下火焰 传播速度最快，否则会下降。理论上这个最佳比值应等于化学当量比；④惰性气 体：惰性气体加入量越多，火焰传播速度越小；⑤混气性质：混气导热系数增加， 火焰传播速度增加；热容增加，则火焰传播速度下降。 （6）答：原油在连续燃烧的过程中，其中沸点较低的轻质部分首先被蒸发，离 开液面进入燃烧区。而沸点较高的重质部分，则携带在表面接受的热量向液体深 层沉降，或者形成一个热的锋面向液体深层传播，逐渐深入并加热冷的液层。这 一现象称为液体的热波特性，热的锋面称为热波。 （7）答：由于原油的沸程较宽，组分之间的比重相差较大，因此在燃烧时能形
燃烧学 第四章 燃烧物理学基础
四、扩散方程
• 在同一时间内，微元体内由于化学反应使得s组分的生成或
消耗为w，
• 同一时间内微元体内s组分的质量随时间的变化
tfsxyzt
四、扩散方程
fsu fsfsfs
t x y
三、直流自由射流
• 直流自由射流特性
– 等温直流自由射流的速度场
核心区
过渡截面
外边界
极点
初始段
基本段
三、直流自由射流
– 射流不断与周围进行质量、动量和能量交换，射流越 来越宽，速度越来越低
– 射流初始段：射流轴线速度仍保持初始速度的区段 – 射流基本段：射流初始段以后的射流区段，轴线速度
随着射流发展逐渐减小 – 射流过渡截面：射流初始段和射流基本段的分界面 – 射流核心区：射流速度保持初速度的区域，圆锥形 – 射流外边界：射流外侧速度为零点的包络线 – 射流内边界：速度等于出口速度与速度小于出口速度
– 若颗粒的大小和形状不同，要对颗粒进行准确测定并 将其表示出来几乎不可能的。
粒径的测量方法
• 直接测定的当量直径 （显微镜直径） • 间接测定的有效直径（沉降颗粒直径）
1
dp
6V p
3
de
18 f ug p t g
de
1 8 a u g pg
的射流的分界面 – 射流边界层：射流核心区以外，外边界以内的区域 – 射流极点：射流外边界延长线的交点
三、直流自由射流
外边界
核心区
过渡截面
极点
初始段
0
h0
基本段
流量 动量
压力 轴心速度
x
三、直流自由射流
上海初三化学第四章：燃料及其燃烧(教案+习题)带答案
学习必备欢迎下载第四章：燃料及其燃烧第一节燃烧与灭火第二节碳第 1课时碳单质第 2 课时 CO2和 CO的性质第三节二氧化碳的实验室制法第四节化学燃料考点一：燃烧和灭火一、燃烧1、概念：可燃物与空气中氧气发生的一种发光、放热的剧烈的氧化反应。
2、条件：（1）可燃物（ 2）氧气（或空气）（ 3）温度达到着火点（三者缺一不可，否则不能燃烧）如右图所示： A 、薄铜片上的白磷燃烧而红磷不燃烧，说明了燃烧需要温度达到着火点；B 、薄铜片的白磷燃烧而水中的白磷不燃烧，说明了燃烧需要氧气白磷的着火点低，应贮存在装有水的试剂瓶中3、燃烧与缓慢氧化的比较相同点：都是氧化反应、都放热；不同点：前者发光、反应剧烈，后者不发光、反应缓慢二，爆炸，燃烧与缓慢氧化的联系与区别概念发生条件防范措施可燃物与氧气发生的一种发光、发热可燃物；与空气或氧气接可燃物与其他物品隔离；燃烧与空气隔离；降低温度至的剧烈的氧化反应触；温度达到着火点着火点以下可燃物在有限的空间内发生急剧燃爆炸烧，短时间内积聚大量的热，使气体剧烈燃烧；有限空间严禁烟火体积迅速膨胀而引起爆炸缓慢氧化反应进行得很慢，甚至不易察觉的氧与空气或氧接触化反应① 可能是化学变化（火药爆炸）也可能是物理变化（车胎爆炸）② 化学变化的爆炸：可燃物在有限空间内急速燃烧，放出的热使气体的体积迅速膨胀③ 可燃性气体（氢气、一氧化碳、甲烷）或粉尘（面粉、煤粉）与空气或氧气混合，遇到明火可能会发生爆炸；可燃性气体在点燃或加热前都要检验纯度 ,以防止发生爆炸的危险④ 油库、面粉加工厂门口贴有“严禁烟火” 的标志：空气中常混有可燃性气体或粉尘，接触到明火，就有发生爆炸的危险⑤ 可燃物与氧气的接触面积越大，燃烧越剧烈三，灭火的原理和方法1、燃烧的条件决定着灭火的原理，只要破坏燃烧的任何一个条件，就可以达到灭火的目的2、灭火的原理：（ 1）消除可燃物（2）隔绝氧气（或空气）（3）降温到着火点以下。
上海市初三化学上册第四章 燃料及其燃烧 知识总结及训练教学内容
上海市初三化学上册第四章燃料及其燃烧知识总结及训练第四章燃料及其燃烧第一节燃烧与灭火1、燃烧的定义（1）狭义的燃烧：通常的燃烧指可燃物与空气中的氧气发生的一种发光发热的剧烈氧化反应。
（2）广义的燃烧：具有剧烈的发光发热现象的化学反应。
例如：镁在二氧化碳中燃烧，钠在氯气中燃烧。
2、燃烧的条件（1）可燃物（2）与氧气（或空气）接触（3）达到燃烧最低温度（着火点）3、灭火与防火（1）灭火的方法①使可燃物隔绝空气②将可燃物的温度降到着火点一下③隔离（移走）可燃物（2）几种常见灭火器①泡沫灭火器。
使用方法：头朝下倒转过来，使筒内两种药液混合；灭火原理：二氧化碳和泡沫使可燃物与空气隔绝；可用来扑灭木材、棉布等引起的火灾。
②干粉灭火器。
灭火原理：用压缩的CO2吹出干粉（NaHCO3）, NaHCO3遇热分解产生CO2和水。
可用来扑灭一般火灾及油、气等燃烧引起的火灾③液态二氧化碳灭火器。
使用方法：手先握在钢筒上的木柄，然后打开螺帽；可用来扑灭图书、档案、贵重设备、紧密仪器等处的火灾。
4、燃烧、爆炸、缓慢氧化、自燃的比较5、燃料的完全燃烧与不完全燃烧①一定量的燃料燃烧需要一定量的氧气，含碳燃料在氧气充足时，能完全燃烧，生成二氧化碳；在氧气不充足时，不能完全燃烧，生成一氧化碳。
②燃料不完全燃烧的后果：浪费燃料产生有毒气体（CO等）污染环境③促进完全燃烧的方法：增大燃料与空气接触面积；供给足够量的氧气。
例题[例1] 通常使可燃物燃烧的条件是（）（1）可燃物跟氧气（或空气）接触（2）将可燃物加热（3）使可燃物跟气体接触（4）达到可燃物的着火点（A）（1）和（2）（B）（3）和（4）（C）（2）和（4）（D）（1）和（4）[例2] 关于燃烧，下列说法正确的是（）（A）可燃物燃烧时，一定有发光、发热的现象（B）都是有氧气参与的反应（C）可燃物燃烧时一定有火焰产生（D）在纯氧中任何物质都可以燃烧[例3] 点燃的火柴竖直向上，火柴梗不易继续燃烧，其原因主要是（）（A）火柴梗温度达不到着火点（B）火柴梗着火点较高（C）火柴梗潮湿不易燃烧（D）火柴梗接触氧气较少[例4] 点燃下列混合气体，有可能发生爆炸的是（）（A）汽油蒸气和氮气（B）氢气和乙醚蒸气（C）酒精蒸气和空气（D）二氧化碳和天然气[例5] 下列关于燃烧的叙述，正确的是（）（A）有发热发光现象的变化一定是燃烧（B）可燃物燃烧时一定有发光、发热的现象（C）可燃物燃烧时一定有火焰（D）在纯氧中能燃烧的物质在空气中也一定能燃烧[例6]下列措施中，符合易燃易爆物的安全要求是（）（ A）为了安全，存放易燃物的仓库要尽可能封闭，不让风吹进来（B）为了节约运费，把酒精和鞭炮等物品同时装地一辆货车上运送（C）只要不影响工作，面粉加工厂的工人可以在车间内吸烟（D）生产酒精的车间里，所有的照明设备均采用隔离和封闭装置[例7] 下列说法正确的是（）（A）可燃物的温度达到着火点时，就能燃烧（B）凡有发光、发热现象产生的都是燃烧（C）不是所有的物质与氧气接触，且提供足够的热量都会燃烧（D）物质跟氧气发生的反应都能产生燃烧现象[例8] 用扇子一扇，燃着的蜡烛立即熄灭，其原因是（）（A）供给的氧气减少（B）供给的空气增加（C）使蜡烛的着火点降低（D）温度低于蜡烛的着火点[例9] 小明用如图所示装置探究可燃物燃烧的条件，他发现热水中的白磷熔化成一白色小液滴。
燃烧学—第1章作业
中国矿业大学能源学院安全与消防工程系
2
《燃烧学》--作业 燃烧学》--作业
V0,air
1.02 = = = 4.86m 3 0.21 0.21
V0,O2
烟气的组成： 烟气的组成： CO2 , H 2 O, N 2
VCO2 = 0.747m 3
VH 2O = 1.195m 3
VN 2 = 3.885 + 0.79(1.5 − 1)V0,air = 5.775m 3
VO2 = 0.21× (1.5 − 1)V0,air = 0.51m 3
V yq = V0, yq + (α − 1)V0,air = 5.797 + (1.5 − 1) × 4.86 = 8.227m 3
QL = QH − 6 × (9H + W )× 4.18 = 21409.96 − 6 × (9 ×10 + 6)× 4.18 = 19002.28KJ
完全燃烧所需的理论空气量， （ 3 ） α ＝ 1.5 完全燃烧所需的理论空气量 ， 烟气的组 成，体积 Va ,air = α ⋅ V0,air = 1.5 × 4.86 = 7.29m 3 α＝1.5 烟气的组成： CO2 , H 2 O, N 2 , O2 烟气的组成：
V0, N 2 = N 2 × 10 −2 + 0.79V0,air = 4.7 × 10 −2 + 0.79 × 4.284 = 3.43m 3
V0, yq = V0,CO2 + V0, H 2O + V0, N 2 = 0.38 + 1.164 + 3.43 = 4.974m 3
第 4 章 2 爆轰
∆T ，因此第二道压缩波的波速
a2 将大于第一道
压缩波的波速， 压缩波的波速，即：
a2 = γ gR (T1 + ∆T1 )
O O B B
> a1 = γ gRT1
A A
6
同理， 同理，后面的压缩波的波速都将比前面的压缩波的传播速度 快，不难想象，经过一段时间后，这些压缩波将会叠加在一起， 不难想象，经过一段时间后，这些压缩波将会叠加在一起， 激波” 波的能量也将迅速增大， 波的能量也将迅速增大，即形成所谓的 “激波” 。激波前后 气体的参数（压力、温度、密度等）发生了显著的变化。 气体的参数（压力、温度、密度等）发生了显著的变化。
3．可燃气浓度要处于爆轰极限范围内 ．可燃气浓度要处于爆轰极限范围内 爆轰极限
爆轰极限范围一般比爆炸极限范围要窄
4．管子直径大于爆轰临界直径 ．管子直径大于爆轰临界直径
管子能形成爆轰的最小直径称爆轰临界直径，约为 ～ 管子能形成爆轰的最小直径称爆轰临界直径，约为12～15mm。 。
19
表4-8 爆轰极限与爆炸极限的比较
14
激波在空间的传播特征： 激波在空间的传播特征：
管壁是不存在时，波后的高压气体将向两侧运动， 管壁是不存在时，波后的高压气体将向两侧运动，结果波后气体的压 强下降， 随之下降。 强下降， V激随之下降。 如果活塞或物体以亚声速运动时 由于激波的速度总是大于声速的， 如果活塞或物体以亚声速运动时，由于激波的速度总是大于声速的， 亚声速运动 所以激波与物面间的距离将越来越大，激波强度p 也就越来越小， 所以激波与物面间的距离将越来越大，激波强度 2/p1也就越来越小， 直至激波在无限远处弱化为微弱压缩波为止。 直至激波在无限远处弱化为微弱压缩波为止。 故活塞或物体在空间以亚声速运动不会形成稳定的激波。 故活塞或物体在空间以亚声速运动不会形成稳定的激波。 但当活塞或物体以超声速在空间运动时，当物体前方的激波速度减小 但当活塞或物体以超声速在空间运动时， 超声速在空间运动时 到等于物体运动的速度时（它们都是超声速的）， ），激波与物面间的距 到等于物体运动的速度时（它们都是超声速的），激波与物面间的距 离就不再增大，激波强度也就不再进一步减弱， 离就不再增大，激波强度也就不再进一步减弱，激波运动的速度也就 恒定不变，而与物体以同一的速度一起前进了。这时在物体的前方， 恒定不变，而与物体以同一的速度一起前进了。这时在物体的前方， 就会有一道稳定的激波。 就会有一道稳定的激波。
《燃烧学》习题
《燃烧学》习题第一章燃烧的化学基础习题1.解释下列基本概念:(1)燃烧(2)火灾(3)烟(4)热容(5)生成热(6)标准燃烧热(7)热值(8)低热值2.燃烧的本质是什么?它有哪些特征?举例说明这些特征.3.如何正确理解燃烧的条件?根据燃烧条件，可以提出哪些防火和灭火方法?5.物质浓度、体系温度和反应活化对反应速度速率有何影响?6.燃烧反应速度方程是如何得出的?在该方程中，KOS(KOS’)和ES是否有直接的物理意义?为什么?8.举例说明燃烧产物(包指烟)有哪些毒害作用?其危害性主要体现在哪几个方面?9.试求出在p＝1atm、T=273K下，1公斤苯(C6H6)完全燃烧所需要的理论空气量。
10.已知木材的组成为:C-46%、H-6.0%、O-37.0%、N-2.0%、W-9.0%，问在p＝1atm、T=273K下木材完全燃烧产物体积是多少?11.木材的组成为C-48%、H-5%、O-40%、N-2%、W-5%.试求在1.5atm、30℃的条件下燃烧5kg 这种木材的实际需要空气体积、实际产物体积和产物密度。
(空气消耗系数数取1.5)l2.已知煤气成分为:C2H4-48%、H2-37.2%、CH4-26.7%、C3H6-1.3%、CO-4.6%、CO2-10.7%、N2-12.7%、02-2.0%，假定P=1atm、T=273K、空气处于干燥状态，问燃烧1m3煤气(1)理论空气量是多少m3？(2)各种燃烧产物是多少m3?(3)总燃烧产物是多少m3?l3.焦炉煤气的组成为:CH4-22.5%、H2-57%、C2H2-3.7%、CO–6.8%、CO2-2.3%、N2-4.7%、H20-3.0%，(体积百分数.在1.2atm、25℃的条件下燃烧3m3的这种煤气，实际需要空气体积、实际产物体积和产物密度分别是多少?(空气消耗系数取1.2)14.试求燃烧lkg甲醇、乙醇和丙醇的混合物(混合质量比为56:30:20)的理论需要空气味积.15.什么叫做恒压热容、恒容热容?什么叫做平均热容?16.在常压下1000Kg甲烷由260℃开温至538℃所需的热量QP是多少？17.已知某可燃物燃烧后的产物组成为：CO2-9%、N2-67%、H20-22%、O2-2%.试分别精确计算和粗略计算4m3的这种产物从0℃上升导1727℃所需要的热量.18.试求甲醇在25℃条件下的标准燃烧热.19.试用气相苯乙烯(C6H5C2H6)的标准燃烧热求它的标准生成热。
消防燃烧学 第2版 第4章 可燃液体燃烧
汽化
液体
蒸气
液化
在密闭真空容器中，经过一段时间，气液转化会达到动态平衡 状态，即液体蒸发速率等于蒸气凝结速率。
一、蒸发热
使液体在恒温恒压下气化或蒸发所必须 吸收的热量，被称为液体的 气化热或蒸发热。
一定温度压力下1mol液体的蒸发热称为摩尔蒸发热，以△HV表示。 一般来说，液体分子间引力越大，其蒸发热越大，液体越难蒸发。
（1）液面温度接近但稍低于液体的沸点。
（2）液面加热层很薄。
二、可燃液体的燃烧形式
（三）沸溢式燃烧和喷溅式燃烧 3.原油燃烧时热量在液层的传播特点 原油等沸程较宽的可燃混合液体连续燃烧的过程中，其中沸点较低的轻质部 分首先被蒸发，离开液面进入燃烧区。而沸点较高的重质部分，则携带在表面接 受的热量向液体深层沉降，从而形成一个热的锋面向液体深层传播，逐渐深入并 加热冷的液层。这一现象称为液体的热波特性，热的锋面称为热波。 液体能形成热波的特性称为热波特性。
二、可燃液体的燃烧形式
（三）沸溢式燃烧和喷溅式燃烧 3.原油燃烧时热量在液层的传播特点 热波的初始温度等于液面的温度，等于该时刻原油中最轻组分的沸点。随着 原油的连续燃烧，液面蒸发组分的沸点越来越高，热波的温度会由150℃逐渐上 升到315℃。 热波在液层中向下移动的速率称为热波传播速率，它比液体的直线燃烧速率 （即液面下降速率）快。
蒸发 燃烧
2.可燃液体的喷流式燃烧 在压力作用下，从容器或管道内喷
射出来的可燃液体呈喷流式燃烧（如油 井井喷火灾、高压容器火灾等）。具有 冲击力大，燃烧速率快，火焰高等特点。
二、可燃液体的燃烧形式
（二）动力燃 烧 可燃液体的蒸气、低闪点液雾预先与空气（或氧气）混合，遇火源、煤油等挥发性较强的烃类在汽缸内的燃烧；煤油汽 灯的燃烧速率之所以大于一般煤油灯的燃烧速率，因为它是预混燃烧，氧 化充分，表现出火焰白亮、炽热的燃烧现象。
智慧树知到《燃烧学》章节测试答案
智慧树知到《燃烧学》章节测试答案智慧树知到《燃烧学》章节测试答案第一章1、酸雨环境问题的主要原因是由燃烧引起的。
A.对B.错答案: 对2、空气干燥基成分中，煤是没有水分的。
A.对B.错答案: 错3、温室效应的产生的主要原因是（）。
A.燃烧B.酸雨C.建筑物过多D.人口增长答案:燃烧4、柴油的碳氢质量比（C/H）比煤炭的碳氢质量比（C/H）要大。
B.错答案: 错5、普罗米修斯通过实验证明了氧气的存在。
A.对B.错答案: 错第二章1、以下哪种说法是正确的？A.质量作用定律只适用于化合反应B.气体与固体的反应可以适用质量作用定律C.质量作用定律只适用于双分子反应D.质量作用定律只适用于不可逆反应答案:气体与固体的反应可以适用质量作用定律2、关于Arrhenius定律，以下哪种说法是正确的？A.Arrhenius定律只适用于放热反应Arrhenius定律只适用于吸热反应C.Arrhenius定律只适用于理想气体参与的反应D.Arrhenius定律只适用于不可逆反应答案:Arrhenius定律只适用于理想气体参与的反应3、关于反应级数，以下哪种说法是正确的？A.反应级数只可能为正数B.反应级数只可能为整数C.增大压力一定会增大反应速度D.同等条件下，气体燃料的反应级数通常大于固体燃料的反应数答案:同等条件下，气体燃料的反应级数通常大于固体燃料的反应数4、在其他条件可比的情况下，以下哪种气体自由射流与外部大空间之间的混合最强烈？A.扩展角30°的圆柱射流扩展角15°的圆柱射流C.扩展角30°的扁平状射流D.扩展角45°的扁平状射流答案:扩展角45°的扁平状射流5、如果在钝体中开一道可以流通的缝隙形成“开缝钝体”，以下哪种说法是正确的？A.开缝钝体的回流区范围会大于原来的钝体B.开缝钝体回流区内的混合强度会大于原来的钝体C.开缝钝体的射流长度会变短D.开缝钝体的扩展角会变大答案:开缝钝体回流区内的混合强度会大于原来的钝体第三章1、以下哪种措施会使得热自燃变得更容易？A.降低系统初温B.加强通风C.提升燃料活性D.减小容器体积答案:2、以下那种措施会使得热自燃孕育时间变长？A.提升系统初温B.加强保温C.提升燃料活性D.增加容器表面积答案:3、关于灼热物体强迫点燃气流模型的物理意义，以下哪个说法正确？A.着火条件的实质是气流温度必须高于一个临界温度B.着火条件的实质是气流中化学反应速率应该达到特定的数值C.着火条件的实质是气流中化学反应的产热足以抵消气流的散热D.着火条件的实质是气流中燃料的浓度必须合适答案:4、以下哪种措施有利于灼热物体强迫点燃气流？A.提升气流中燃料的浓度B.提升气流中氧气浓度C.降低气流的流速D.加大燃料与空气混合气的流量答案:5、使用一维燃烧系统热工况的思路判断，以下哪种说法是错误的？A.相比固体燃料，燃烧气体燃料时应该较早投入二次风B.相比固体燃料，燃烧气体燃料时应该设置较多一次风C.高挥发份的煤种燃烧时，应该比低挥发份煤种设置更多的一次风D.燃油锅炉应该比燃煤锅炉更晚投入二次风答案:第四章1、层流火焰传播的物理模型中，以下说法哪些是错误的？A.层流火焰传播过程中，燃料的导热系数会影响火焰传播速度B.层流火焰传播过程中，新鲜混合气的流速会影响火焰传播速度C.层流火焰传播过程中，系统的散热会影响火焰传播速度D.层流火焰传播过程中，燃料的发热量会影响火焰传播速度答案:2、层流火焰传播的影响因素中，以下说法哪些是错误的？A.氧气浓度增加，会导致层流火焰传播速度加快。
燃烧学作业
2100
2200
2300
2400
2500
图 1 正反应速率常数随温度的变化曲线
从图中可以看出：正反应速率随温度的增加而增加，在 2000K 以下时，温度对反应速 率的影响较小；在 2000K 以上时，温度的变化会引起正反应速率的显著增加。 4.14 答： （1）确定系统的化学反应进程，需要的化学反应速率方程数量等于机理中包含的 元素种类，即 CO，O2，CO2，O，H2O，OH，H，故需要 7 个方程。 （2）羟基在反应 2，3，4 中出现，故羟基的速率方程为： ωOH=2kf2[O][H2O]-2kr2[OH]2-kf3[CO][OH]+kr3[CO2][H]+kf4[H][O2]-kr4[OH][O] 4.15 答： （1）反应①②为单分子反应，反应③④为双分子反应；反应①为链的激发反应， 反应②④为链的传播反应，反应③为链的终止反应。 （2）Br 原子反应速率的完整表达式为： d[Br]/dt=2kf1[Br2][M]-2kr1[Br]2[M]-2kf2[Br]2[M]+2kr2[Br2][M]-kf3[Br][H2]+kr3[HBr][H] +kf4[H][HBr]-kr4[Br][H2] （3）H 的净生成速率为
1
2 COk 2 1 6.702 10 8 1.496 10 7 0.997s
1
第六章 课后作业 6-1
假设: / t 0 ，一维流动，理想无摩擦流体。. 使用控制体积分析方法和泰勒级数展开来表示出口的变量， 运用守恒关系， 并利用假设简化 问题 （1） 整体质量浓度
A
x
x+dx
Adx：控制体的体积
i '" A m m
《高等燃烧学》习题集与解答
《高等燃烧学》习题集与解答第一章绪论1、什么叫燃烧？答：燃烧标准化学定义：燃烧是一种发光发热的剧烈的化学反应。
燃烧的广义定义：燃烧是指任何发光发热的剧烈的化学反应，不一定要有氧气参加。
2、燃烧的本质是什么？它有哪些特征？举例说明这些特征。
答：燃烧的本质是一种氧化还原反应。
它的特征是：放热、发光、发烟并伴有火焰。
3、如何正确理解燃烧的条件？根据燃烧条件，可以提出哪些防火和灭火方法？答：可燃物、助燃物和点火原始燃烧的三要素，要发生燃烧，可燃物和助燃物要有一定的数量和浓度，点火源要有一定的温度和足够的热量。
根据燃烧的条件，可以提出一下防火和灭火的方法：防火方法：a、控制可燃物；b、隔绝空气；c、清除点火源灭火方法：a、隔离法；b、窒息法；c、冷却法；d、抑制法4、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？答：我国目前能源环境现状：一、能源丰富而人均消费量少我国能源虽然丰富，但是分布不均匀，煤炭资源60%以上在华北，水力资源70%以上在西南，而工业和人口集中的南方八省一市能源缺乏。
虽然在生产方面，自解放后，能源开发的增长速度也是比较快，但由于我国人口众多，且人口增长快，造成我国人均能源消费量水平低下，仅为每人每年0.9吨标准煤，而1吨标准煤的能量大概可以把400吨水从常温加热至沸腾。
二、能源构成以煤为主，燃煤严重污染环境从目前状况看，煤炭仍然在我国一次能源构成中占70%以上，成为我国主要的能源，煤炭在我国城市的能源构成中所占的比例是相当大的。
以煤为主的能源构成以及62％的燃煤在陈旧的设备和炉灶中沿用落后的技术被直接燃烧使用，成为我国大气污染严重的主要根源。
据历年的资料估算，燃煤排放的主要大气污染物，如粉尘、二氧化硫、氮氧化物、一硫化碳等，对我国城市的大气污染的危害已十分突出：污染严重、尤其是降尘量大；污染冬天比夏天严重；我国南方烧的高硫煤产生了另一种污染——酸雨；能源的利用率低增加了煤的消耗量。
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1.计算丁烷在空气中的理论最大爆炸压力。
（初始温度25℃，初始压力0.1MPa, 爆炸温度
1900℃）
2.某容器中含甲烷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。
3.已知乙烷爆炸下限为3%，摩尔燃烧热为1426.6kJ，丙烷的摩尔燃烧热为2041.9kJ，求
丙烷的爆炸下限.
4.某煤气的组成为：CO 10%、氢气45%、甲烷30%、氮气11%、二氧化碳2%、氧气2%。
将1m3该煤气与19m3空气混合，遇明火是否爆炸？
5.一混合气体中含乙烷1%、丁烷C4H101.4%，其余为空气，该混合气体遇明火是否有爆炸
危险？（乙烷和丁烷在空气中的爆炸上限分别为12.5%、8.5%，下限分别为3.0%、1.5%）6.图为可燃气体—氧气—氮气体系的爆炸极限图。
极限。
（2）说明A点和B点两种气体的爆炸危险
状态。
（3）在图中分别标出当气体A和气体B泄
漏到空气中，新的混合气的移动路线，并说明其
爆炸危险状态的变化情况。
（4）在图中标出完全
惰化区。
7.预混可燃气燃烧波的传播存在哪两种方式?各有
什么特点?
8.什么叫做火焰前沿?火焰前沿有什么特点?预混可
燃气中火焰传播的机理是什么?
9.影响层流预混火焰传播速度的因素主要有哪些?
10.简述可燃气体爆炸参数及测量方法.
11.爆炸极限主要受哪些因素影响?
12.简述爆轰的发生过程，并说明其本质是什么?
13.形成爆轰要具备哪些条件?
14.预防和控制可燃气体爆炸的方法有哪些?
15.主要有哪些阻火隔爆装置?什么叫做消焰径?金属网阻火器的工作原理是什么？
16..什么叫做湍流燃烧?揣流燃烧有什么特点？其速度为什么比层流燃烧的速度快?
17.在扩散火焰中，气流速度和管子横截面积是如何影响火焰高度的?为什么?
18.为什么lmol可燃气完全燃烧所需氧气摩尔数越大，扩散火焰高度越高?为什么环境中氧
浓度越低，扩散火焰高度越高?。