《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。

20.已知木材的组成为：C-43%、H-7%、O-41%、N-2%、W-7%.求5公斤木材在25℃下燃烧的发热量。

2l.已知煤气的成份(见计算题12所列)，试求4m3的该种煤气在25℃下燃烧的发热量。

22.试估算3Kg的某种木材燃烧的高、低热值。

这种木材的组成见11题所列。

23.已知氢气的质量热值为119480KJ/Kg，试求氢气的标准燃烧热和体积热值分别是多少？24.已知木材的组成见11题所列，试估算这种木材的理论燃烧温度。

25.已知条件与第14题相同，试求这种混合物的理论燃烧温度。

26.已知烟煤的组成为:C-76%、H-4.5%、O-3.5%、S–4.7%、N-1.8%、W-3%、灰-6.5%，求在超量空气系数1.5时候的P=1atm、T=298K下的(1)实际空气需要量是多少m3?(2)各种燃烧产物体积是多少m3?(3)理论燃烧温度是多少m3?27.含有两倍完全燃烧甲烷成二氧化碳和水所必须的甲烷-空气混合物.在P=1atm、T=298K下它的理论燃烧温度是多少?第二章燃烧的物理基础习题1.热量传递有哪几种方式?举例比较说明这几种传热方式各有什么特征。

2.金属板上放置一个小型加热炉，为减少炉底对板面的热损失，其间放置一块导热系数为0.058W/mk的绝缘平饭，绝缘平板上表面温度保持为90℃和25℃.为使每平方米绝缘平板的热损失小于200W/m2，试计算绝缘平板所需的厚度.3.热平壁周围的环境温度为20℃，壁面敷设厚30mm的隔热层.隔热材料的导热系数为0.2W/mK，隔热层和平壁接触的表面温度为230℃，而其外表面的温度为40℃.试求隔热层外表面与介质之间的对派换热系数.4.相距甚近、彼此平行的二黑体平表面，若:(1)表面温度分别为100OK和800K;(2)表面温度分别为400K和200K.试求这两种情况下辐射换热量之比。

5.一混凝土两侧壁温保持T1和T2，由于混凝土的固化，单位时间内、单位体积释放的热量(即内热源强度)为Q，设导热系数K为定值，导热过程处于稳态.(l)求墙内温度分布的表达式;(2)设墙厚0.5m，t1＝t2＝20℃，Q＝80W/m2，K=1.2W/Mk，求墙内的最高温度。

6.一台锅炉的炉墙由三层材料叠合组成，最里面是耐火粘土砖，厚115mm，导热系数为1.12W/m.K;中间硅藻土砖厚125mm，导热系数0.112W/m.K;接外层为石棉板，厚70mm，导热系数为0.116W/m.K。

巳知炉墙内、外表面温度分别为495℃和60℃.试求每平方米炉墙每小时的热损失及耐火粘土砖与硅藻土砖分界面上的温度.7.导热系数为380W/m.K的钢板厚3mm，两侧均紧贴导热系数为16W/mk厚2mm的不锈钢板，不锈钢板外侧壁温分别为400℃和100℃.试求钢板内部的温度分布情况和导过平壁的热流密度.8.试以傅里叶定律导出单层圆筒壁中稳态导热方程。

9.一平壁厚1Ocm，两侧壁温为300℃和100℃，平壁材料的导热系数为K=0.099(1+0.0002t)W/mk.求通过平壁的热流密度，并作出平壁内的温度分布曲线.10.一外直径150mm，壁温250℃的管道，外敷导热系数为0.12W/mk的蛭石保温材料，为使单位长度的热损失不大于160W/m，求蛭石层的厚度.设蛭石层外测壁温为40℃。

l1.厚0.6mm、长2.4m、宽l.8m的窗帘垂直悬挂在300℃的热气流中，已知窗帘与气流间的对流换热系数为14W/m2K，窗帘的密度、比热、导热系数分别为0.28g/cm3、12KJ/kg、0.014W/mk，窗帘的初温为25℃.求:(l)10分钟后窗帘的温度;(2)经过多长时间后窗帘有着火的危险(窗帘的着火温度为250℃)l2.假设建筑物的火灾使室内的温度保持950℃，墙体的厚度为20cm，着火前墙体的温度为20℃，墙体属混凝土结构.求:(1)若墙体外存在可燃物，着火温度为220℃，经过多长后，可燃物有着火的危险?(2)经过9s后，墙体外表面的温度可能达到多少？(不考虑室内的空气对流换热及辐射换热)13.分别阐述强迫对流和自然对流换热的机理和特点。

14.流体沿平板流动和换热时，试述速度边界层和热边界层形成和发展，并指出它们的重要特性及它们之间的关系.l5.速度边界层和热边界层是否一定在平板前缘处同时形成?16.空气在20℃和一个大气压下，以l0m/s的流速纵向流过一块长400mm，温度为40℃的平板，求离平板前缘100、200、300、4OOmm处的流动边界层和热边界层的厚度(空气的物性参数按平板表面温度和空气温度的平均值30℃确定，30℃时空气的运动粘度为l7.在上题中，如果平板的宽度为1m，求平板与空气的换热量.18.试阐明热辐射的本质，并说明兰贝特定律和基尔霍夫定律的内容及其意义。

19.何谓黑体、灰体?试述黑体、灰体和实际物体(固体)的辐射特性和吸收特性的异同，并说明为什么要提出黑体和灰体这样的理想物体?20.单色辐射力符合什么分布规律?它们的辐射力有何区别?黑体的辐射力如何计算?21.一块黑度为0.8的铜板置于27℃的厂房中，试求在热平衡的条件下铜板的辐射力。

如果将铜板加热至327℃，其辐射力又是多少?22.假定上题中的铜板辐射遵循兰贝特定律，计算铜板法线方向的定向辐射强度和与法线方向成45角处的定向辐射强度.23.什么叫扩散？扩散物质流与其浓度梯度分布有什么关系?24.举例分析说明斯蒂芬流的特征及其产生条件.25.烟囱效应是如何形成的?它受哪些因素影响?在建筑火灾(尤其是层建筑火灾)中，烟囱效应有那些危害?第三章着火的基本理论习题l.可燃物的着火可分几类?各有何特点？体系具备着火条件是否就一定在着火?2.热自燃理论的假设条件和基本出发点是什么?3.什么叫做放热速度?什么叫做散热速度?用公式如何表达它们?并利用放热曲线和散热曲线的位置关系，分析说明谢苗诺夫热自燃理论中着火的临界条件.4.某系统的产热曲线和散热曲线如图所示，试用作图法求:(l)改变系统的散热条件时，系统的自燃点(2)改变系统的坏境条件时，系统的自燃点.这两个自燃点是否相同?如果同，说明什么问题?5.什么叫做着火感应期?可燃体系在着火之前为什么会出现着火感应期?影响着火感应期的因素有哪些?它们分别是如何影响的?6.什么叫做自燃点?自燃点与临界环境温度有何关系？假设可燃混气的反应活化能为16OKJ/mo1，系统达到自燃温度时环境温度为500℃，试求该可燃混气的自燃点是多少？7.在热着火理论中，存在哪些自燃着火极限?这些自燃着火极限是如何得出的?(结合图示说明)8.可燃物的热自燃主要受哪些因素影响?它们分别是如何产生影响的?9.在F-K自燃理论中，自热体系的着火判断准则是什么?该理论与Semenov自燃理论有什么区别?10.条件准数δ的物理意义是什么?自燃临界准则参数δcr取决于什么?δ和δcr的大小关系说明了什么?11.什么是F-K自燃理论的直线形式?它有哪些方面的具体应用?举例说明它在确定可燃物质的自燃火灾原因中的应用是如何实施的?12.各列出一例(写出反应式)说明以下三种情况下的单质或化合物的自燃:(1)与水反应自燃;(2)与空气接触自燃;(3)在摩擦或撞击的条件下自燃.13、某系统的产热曲线和散热曲线如图所示，试用作图法求:(l)改变系统的散热条件时, 系统的自燃点(2)改变系统的坏境温度时, 系统的自燃点.这两个条件下的自燃点是否相同? 为什么？14.与水作用自燃的物质，其自燃反应有那些共同特点?在该类物质的生产和储运过程中，应注意采取哪些安全措施?14.与空气作用及互相接触、摩擦或撞击能自燃爆炸的物质有那些共同特点？在该类物质的生产和储运过程中，应注意采取哪些安全措施?16.比较典型的煤的自燃理论有哪些?如何用固体表面吸附理论解释煤的自燃原理?影响煤自燃能力的因素有哪些?17.植物的自燃主要经历哪几个阶段?其自燃条件是什么?l8.试从化学反应机理上解释涂油物的自燃原理.19.何谓碘值?碘值的高低说明什么问题?碘值在什么范围的涂油物具有自燃能力?20.链锁反应有何特点?举例说明链锁反应的基本过程和类型.21.链锁反应着火理论的基本出发点是什么?链锁反应系统的着火条件是什么?α>1的链锁反应系统是否一定会发生着火爆炸?为什么?22.链锁反应的速度在系统处于低、中、高温时各具有什么特点?如何结合链锁反应理论解释氢-氧化学计量混合物一个温度可能对应两个、甚至三个着火(爆炸)压力极限?23.何谓强迫着火？它有什么特征?结合高温质附近可燃介质的温度分布情况分析高温质点引燃介质的条件?24.什么叫做电极熄火距离?什么叫做最小火花引燃能?电火花引燃混气的条件是什么?25.电火花引燃可燃混气的机理是什么？它可分为哪几个阶段?影响电火花引燃混气的因素有哪些？26.在考虑可燃混气浓度变化的条件下，散热曲线与放热曲线最多可能有几个交点，试分析这几个交点的工作情况.27.什么叫做灭火滞后?结合散热曲线与放热曲线的位置关系分析灭火条件，并说明在热着火理论中.有哪些灭火措施?在散热条件相同情况下.什么措施对灭火的作用更大?28.从链锁反应着火理论可以得出哪些灭火措施?灭火的关键是什么?第四章可燃气体的燃烧习题1.预混可燃气燃烧波的传播存在哪两种方式?各有什么特点?2.什么叫做火焰前沿?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?其基本点分别是什么?3.层流预混火焰传播速度Sl是如何规定的?影响层流预混火焰传播速度的因素主要有哪些?用本生灯测量火焰传播速度的要点是什么?4.试分析导热系数和热容对气体火焰传播速度有何影响？为什么灭火剂要具有低的导热系数和高的热容?5.已知丙烷空气预混气的管径为1Ocm，管中心气流速度u0=484cm/s.测得沿半径方向上离管中心4.5cm处上方火焰面的QI=60゜，求其火焰传播速度Sl6.简述可燃气体爆炸参数的测量方法.7.什么叫做爆炸下限?什么叫做爆炸上限?并简述爆炸极限的测定原理.8.爆炸极限主要受哪些因素影响?如果各种可燃气体的活化能变化不大，爆炸下限与燃烧热有什么关系?9.试证明莱一夏特尔公式10.利用1mol可燃气燃烧反应所需氧原子mol数计算乙烷的爆炸上限和下限.11.已知乙烷爆炸下限为3%，摩尔燃烧热为1426.6，丙烷的摩尔燃烧热为2041.9KJ，求丙烷的爆炸下限.12.用燃烧反应所需的氧原子mol数和化学计量浓度两种方法计算丁烷在空气中的爆炸极限，并比较计算结果。