燃烧学课后习题答案

2O
1 . 444 , C PO 1 . 5294
2
Q l 1 1500 0 . 747 2 . 3354 1 . 195 1 . 8527 5 . 775 1 . 444 0 . 51 1 . 5294
19617
KJ
Q l Q l1
t t1
3
3
《燃烧学》--作业
（4）α＝1.5 燃烧温度
V CO 0 . 747 m
2
3
VH
2O
1 . 195 m
3
V N 5 . 775 m
2
3
V O 0 . 51 m
2
3
Q L 19002 . 28 KJ
设 t1=1500℃
2
查表得
1 . 8527 , C PN
2
C PCO
2 . 3354 , C PH
《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）
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：
V CO 0 . 747 m
2
3
VH
2O
1 . 195 m
n1 31 . 94 , P1 0 . 1 MPa , T1 25 273 298 K
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
3
V N 3 . 855 0 . 79 1 . 5 1 V 0 , air 5 . 775 m
2
3
V O 0 . 21 1 . 5 1 V 0 , air 0 . 51 m
2
3
V yq V 0 , yq ( 1)V 0 , air 5 . 797 (1 . 5 1) 4 . 86 8 . 227 m
1 3
《燃烧学Hale Waihona Puke Baidu--作业
4某煤气的组成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的 空气混合，遇明火是否爆炸 【解】
CO : 10 %, H 2 : 45 %, CH
4
: 30 %, N 2 : 3 . 48 %, CO 2 : 2 %
2
3
V O 0 . 21 1 V 0 , air 0 . 21 0 . 5 4 . 284 0 . 45 m
2
3
V yq V 0 , yq ( 1)V 0 , air 4 . 974 (1 . 5 1) 4 . 284 7 . 116 m
3
(4) V
B yq
V yq ( 0 . 5V CO 0 . 5V H )
2
7 . 116 ( 0 . 5 0 . 01 0 . 5 0 . 12 ) 7 . 181 m
3
8
《燃烧学》--作业

2-1、现有一个厚度为0.2米的板，它的初始温度为 。 27 C，其一侧板面温度突然升高，并保持温度为 。 227 C，假设板可看作半无限大固体的极限条件为 0.1 ，则3个小时后，该板是否可看作半无限大固体 对待？如果可以，求出板的另一侧温度是多少？已知： 板的导温系数为5.2×10-7m2/s
18162
KJ
Q l 2 Q l Q l1
1500 1400 19617 18162
t 2 t t1
t 1400
19002 . 28 18162
1458
(C )
5
《燃烧学》--作业
CO 2焦炉气： CO
2
3 . 8 %, H
2
58 %, CH
3
2
(2)木材的高低热值
《燃烧学》--作业
Q H 4 . 18 81 C 300 H 26 O S 4 . 18 81 40 300 10 26 41 2 21409 . 96 KJ
Q L Q H 6 9 H W 4 . 18 21409 . 96 6 9 10 6 4 . 18 19002 . 28 KJ
设t2=1400℃
C PCO
2
查表得
2O
2 . 3136 , C PH
1 . 8280 , C PN
2
1 . 4348 , C PO 1 . 5202
2
4
《燃烧学》--作业
Q l 2 1400 0 . 747 2 . 3136 1 . 195 1 . 8280 5 . 775 1 . 4348 0 . 51 1 . 5202
H 2S
2

(n
m 4
3
)C n H
m
O 2 10
2
4 . 76
1 1 3 . 8 58 60 . 1 1 10 2 2
2
4 . 284 m
烟气组成： CO
V 0 , CO CO CO
2
, H 2O , N 2
2
3
7
《燃烧学》--作业
（2）1m3煤气的高低热值(未考虑原始水分）
Q L 0 . 038 12694 0 . 58 10756 0 . 245 35823 0 . 037 58321 17655 . 4 KJ / m
3
Q H 0 . 038 12694 0 . 58 12700 0 . 245 39861 0 . 037 62354 19921 . 4 KJ / m
L
解：首先根据半无限大固体的导热公式： 2 t 及临界条件 0.1, L erf 求得 t ＝0.9。 2 L 假定板可以采用半无限大固体考虑，则3个小时后的 2 t 值可求出来。


L
L
1 erf
L
9
《燃烧学》--作业
L 2 t

2
L
0 .2 5 . 2 10
1 0
《燃烧学》--作业

2－2、在外层空间的真空中，一个直径为344mm o 的球形表面温度为－12 C ，如球面可视为黑体表 面，且外界无辐射能投射到该球面上，为使球面维 o 持－12 C不变，试计算球内产生能量的功率。 解：首先，求该球体球面的辐射能，
E A T
4
8

E ( 344 10
3
（3）α＝1.5 完全燃烧所需的空气量，烟气的组成，体积
V , air 1 . 5 4 . 284 6 . 426 m
3
烟气组成： CO , H O , N , O 2 2 2 2
V CO 0 . 38 m
2
3
VH
2O
1 . 164 m
3
V N 3 . 43 0 . 79 ( 1)V 0 , air 3 . 43 0 . 79 0 . 5 4 . 284 5 . 12 m
3
V 0,H
2O

22 . 4 2

H 100
22 . 4
1 18

W 100
22 . 4 2
22 . 4
1 18

6 100
1 . 195 m
3
V 0 , yq V 0 , CO V 0 , N V 0 , H
2 2
2O
0 . 747 3 . 855 1 . 195 5 . 797 m

3
) 5 . 667 10
2
( 273 12 )
4
＝97.76W 要使球体表面温度维持不变，则，球内产生能量的 功率应与球面的辐射相等，即它的功率为97.76W。
安全工程学院：齐黎明 1 1
《燃烧学》--作业
1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】
nC n H m 10
2
2


( 3 . 8 2 . 3 24 . 5 2 3 . 7 ) 10
2
0 . 38 m
3
V 0,H
2O
(H
2
H 2O H 2 S
3

m 2
CnH
) 10 m
2
4 4 58 2 24 . 5 3 . 7 10 2 2
1 2
《燃烧学》--作业
5 CH
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 【解】
4
2 C 2 H 6 21 O 2 67 N 2 5 CO 2 14 CO 2 16 H 2 O 67 N 2 4 O 2
22 . 4 12 C 100 22 . 4 12 40 100
V 0 , CO

2



0 . 747 m
3
V 0,N

2
22 . 4 28

N 100
0 . 79 V 0 , air
22 . 4 28


2 100
10 100
0 . 79 4 . 86 3 . 855 m
4
24 . 5 %, C 2 H
4
3 . 7 %,
2 . 3 %, N 2 4 . 7 %, H 2 O 2 %, O 2 1 %
（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。 【解】： (1) 1m3煤气完全燃烧所需理论空气量，烟气组成，体积 (α＝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

(n
m 4
)C n H
m
4 4 1 24 . 5 2 4 4
3 . 7 60 . 1
6
《燃烧学》--作业
V 0 , air
1 1 4 . 76 CO H 2 0 . 21 2 V 0 ,O
2
2

3 2
2
1 . 164 m
V 0 , N N 2 10
2
2
0 . 79 V 0 , air 4 . 7 10
2
0 . 79 4 . 284 3 . 43 m
3
V 0 , yq V 0 , CO V 0 , H
2
2O
V 0 , N 0 . 38 1 . 164 3 . 43 4 . 974 m
n1 100 , P1 0 . 1 MPa , T1 25 273 298 K
n 2 101 , T 2 1200 273 1473 K
P2 P1 n 2T 2 n 1T1 0 .1 101 1473 100 298 0 . 499 MPa