燃烧学思考与练习题全部

燃烧学思考与练习题第二章思考与计算题2.1 煤有哪些种类，都有哪些特点，其可燃组分有哪几种？2.2 煤中灰分和煤中不可燃矿物质的含义一样吗？2.3 煤中的含碳量、固定碳和焦炭的含义相同吗？2.4 什么是燃料的发热值？高位发热值和低位发热值有什么区别？如何利用氧弹式热量计测量煤的高位发热值？2.4 什么是标准煤？规定标准煤有何实用意义？2.5 整理一下你所了解的国内外的洁净煤燃烧新技术。

2.6 哪些石油加工产品可以作为工业炉窑的燃料？2.7 燃料油的粘度随温度升高而降低，利用恩格拉粘度计测量燃料油在不同温度下的粘度，并绘出它们之间的关系曲线。

2.8 重油燃烧技术对重油的粘度有什么要求？2.9 何谓燃料油的闪点、燃烧点和着火点？用实验来证明。

2.10 为什么需要了解燃料油的热稳定性和掺和性指标？2.11 与气体燃料有关的单一气体有哪些？它们各自的特点是什么？2.12 高炉煤气、焦炉煤气、发生炉煤气、天然气等都有哪些特点？按照它们的热值范围排序。

2.13 试求40%甲种煤和60%乙种煤的混合物发热值。

甲种：C ar=62.1%，H ar=4.2%，S ar=3.3%，N ar=1.2%，O ar=6.4%，M ar=7.0%，A ar=15.8%乙种：C ar=38.6%，H ar =2.6%，S ar =3.8%，N ar =0.8%，O ar =3.1%，M ar =11.0%，A ar =40.1% 2.14 已知某种煤的空干基成分为：C ad=53.97%，H ad=2.91%，S ad=3.54%，N ad=0.76%，O ad=5.1%，W ad=0.91%，A ad=32.81%；V daf=14.76%；Q net,ad=21623.8kJ/kg和收到基水分W ar=4.6%，求煤的收到基其它成分，干燥无灰基成分及收到基低位发热值，并用门捷列夫及我国煤科院的经验公式进行验算。

2.15 某种煤收到基含碳量为41%，由于受外界条件的影响，其收到基水分由15%减少到10%，收到基灰分由25%增加到35%，试求其水分和灰分变化后收到基含碳量？（要求先推导换算公式后计算）2.16 甲乙两厂采用相同型号锅炉，甲厂燃用Q net,ar=22274 kJ/kg的煤，煤耗6.53 kg/s，乙厂燃用Q net,ar=16341 kJ/kg的煤，煤耗8.25kg/s，用标准煤耗比较哪个厂的锅炉燃烧经济？2.17 某加热炉使用高炉煤气和焦炉煤气的混合煤气，煤气温度25℃，由化验室分析的煤气组分见下表，求两种煤气的发热值和当高炉煤气和焦炉煤气按7:3混合时，混合煤气的组分和发热值。

第三章计算练习题组分 CO CO 2 H 2O N 2 NO X i 0.09567340.005试求：（1）氮氧化物（NO ）在混合物中的摩尔分数。

并将结果表示成摩尔百分数和ppm 的形式。

（2）混合物的摩尔质量。

（3）每一组分的质量分数。

3.2 有一种甲烷与氧气组成的混合物。

甲烷的摩尔分数是0.2，混合物的温度是300 K ，压力为100 kPa. 求甲烷在混合物中的质量分数和甲烷的摩尔浓度(单位体积混合物中甲烷的摩尔数，kmol/m 3)3.3 由N 2和Ar 组成的混合物，其中N 2的摩尔数是Ar 的3倍。

求N 2和Ar 的摩尔分数，混合物的摩尔摩尔质量，N 2和Ar 的质量分数，及在500 K 温度和250 kPa 压力下N 2的摩尔浓度，kmol/m 3。

3.4计算异辛烷(i-C 8H 18)与空气的化学当量混合物在标准参考状态下(298.15 K)的焓，分别以每千摩尔燃料为基(kJ/kmol fuel )，每千摩尔混合物为基(kJ/kmol mix )和单位质量混合物为基(kJ/kg mix )来表示。

3.5 采用预热空气方法来提高一燃烧炉的燃料效率。

在一个大气压下，当空气预热温度为800 K ，空气与燃料的质量比为18，求绝热火焰温度。

已知燃料入口温度为450K 。

假设主要的物性参数如下K 300=ref T ，29/fuel air prod M W M W M W kg km ol ===, 3.5/(K )p fuel c kJ kg =⋅，, 1.2/(K )p prod c kJ kg =⋅，, 1.2/(K )p air c kJ kg =⋅00,,0f air f prod h h ==，06, 1.1610/f fuel h kJ kmol =⨯3.6 计算分析在一个封闭的容器中的一个平衡反应O 2↔2O 。

假设在没有分解时容器中有1摩尔的O 2，试计算在T=2500 K 、P=101325 Pa 的条件下的O 2和O 的摩尔分数。

3.7 日本有人进行高温空气燃烧基础性试验研究，在一个1m 3的小型试验炉上测定NOx 的排放浓度。

使用燃料为13A （日本城市煤气，主要组分为C 3H 8），燃料流量为4 Nm 3／h ，空气流量为52 Nm 3 /h ，炉温恒定在1100 ℃，试计算该炉温下的化学当量比和空气过剩系数。

3.8 某一工厂的轧钢加热炉采用重油作燃料，需要将钢坯加热到1523 K 。

已知重油的收到基组分为C ar =83.5%，H ar =11.8%，O ar =1.2%，N ar =0.7%，S ar =0.3%，A ar =0.1%，M ar =2.4%；重油被加热到353 K ，空气过剩系数 1.18＝α，助燃空气不预热，温度为298 K ，求该条件下的重油的理论燃烧温度，并估计可能达到的炉子温度，判断该种重油燃料是否满足生产工艺要求。

假设考虑炉子热损失，炉温系数η=0.75，实际炉温比钢坯加热需要的温度要高出420 K 才能满足要求。

3.9 试求重油和煤气混合物燃烧所需的空气量和燃烧产物生成量。

已知锅炉炉膛内燃烧8.33 kg/s 100号重油，兼烧2.78 m 3/s 的天然气。

重油收到基成分为C ar =83.4%、H ar =10.0%、S ar =2.9%、N ar =0.3%、O ar =0.1%、M ar =3.0%、A ar =0.3%，天然气的干燥基成分为CO 2,d =3%、CH 4,d =88%、C 2H 8,d =1.9%、C m H n,d =0.5%、N 2,d =9.3%。

3.10 某大型冶金工厂的干燥基高炉煤气组分见下表，用空气助燃，燃烧高炉煤气加热热风炉给高炉提供热风。

A 工况为煤气和空气均不预热，均为25℃，煤气流量150000 Nm 3/h ，空气流量92200 Nm 3/h ；B 工况为煤气预热到300℃，助燃空气预热到500℃，煤气流量159000 Nm 3/h ，空气流量95600 Nm 3/h 。

分别求各工况下的空气过剩系数、理论燃烧温度。

3.11 某厂高炉煤气的成分在3.10题给出，由于热值太低，便加入一定量的焦炉煤气混合，在轧钢加热炉上使用。

焦炉煤气的干燥基组分为（1）求当焦炉煤气分别加入3%和8%时，试求两种混合煤气的低热值和理论燃烧温度，当炉温系数为0.77时，各自实际的炉温能达到多少。

（2）如果焦炉煤气的成本是高炉煤气的3倍，而预热高炉煤气和助燃空气不需要成本，当要求理论燃烧温度为1700 K 时，试估计用什么预热方案较经济？3.12 如果将3.10题中的高炉煤气与助燃空气双双预热到1000 K ，(A /F )=0.66，与标准参考状态下（298 K ，1atm ）的情况相比，试计算燃料的节约率。

第四章计算练习题4.1 在温度为400 K ，压力为1 atm 的条件下，O 2和N 2的等摩尔混合物。

计算混合物的密度ρ和混合物摩尔浓度c 。

4.2 在温度为400 K ，压力为3.5 atm 的条件下，采用附录9中给出的二元扩散系数数据，计算辛烷在空气中的二元扩散系数。

同时对比值D ref /D 和产物ρD 的比值，即(ρD )ref /(ρD )4.3 一个50 mm 直径量杯中有正-己烷(n-C 6H 14)。

从气－液界面到量杯顶部的距离为20 mm 。

正-己烷的稳态蒸发速率为8.2310-8 kg/s ，在气－液界面上的正-己烷质量分数为0.482。

正-己烷在空气中的扩散系数为80310-4 m 2/s 。

A.求正-己烷蒸气的质量流率，给出单位；B. 求正-己烷蒸气的质量流量，即在气-液界面上宏观流动的部分；C.求正-己烷在气液界面上的扩散部分流率。

4.4 分析水在1 atm 下，由一个25mm 直径的试管中蒸发到干燥的空气中。

从水—气界面到管的顶部的距离为L=150mm 。

水—气界面上水蒸汽的质量分数是0.0235，水在空气中的二元扩散系数为2.6310-5m 2/s 。

A 求水的质量蒸发速率；B 求在/2x L =的条件下水蒸发质量分数；C 求在/2x L =的条件下由于宏观流动引起的水气质量流和由于扩散引起的水气质量流。

4.5 一个50 mm 直径量杯中存放正-己烷(n-C 6H 14)。

空气吹过量杯的顶部。

液-气界面到量杯顶部的距离是20 cm 。

假设正-己烷的扩散系数是8.8310-6m 2/s 。

液态的正-己烷的温度是25˚C 。

计算正-己烷的蒸发速率。

（提示：参考与复习一下本章例4.1中的Clausius-Clapeyron 关系式。

） 4.6 求大气中水蒸气摩尔分数对50μm 直径的水滴寿命的影响。

水液是在1atm 的空气中蒸发。

假设液滴温度为75˚C ，平均空气温度为200˚C 。

取值分别为：X H2O,∞=0.1，X H2O,∞=0.2，X H2O,∞=0.3第五章计算练习题5.1 几种组分和它们的结构形式如下所示。

采用碰撞分子的简图，证明反应22222H O H O +→按简单碰撞和给定的结构在很大的程度上是不可能的。

2:H H H - 2:O O O = 2:H O H O H-- 5.2 分析反应 222H O H O H +→+，证明这是一个基元反应。

借鉴题5.1所用的简图，超氧酸自由基的结构是H O O --。

5.3 考察丙烷氧化的总包反应：.43522283O H CO O H C +→+对这一反应，建议用下面的总包反应机理来描述反应速率110.1 1.65382 8.610exp(30/)[][],u R T C H O =⨯-式中用的是CGS 单位(cm ，s ，gmol ，kcal ，K)是指厘米克秒为基本单位的计量制，具有三个基本量方程。

（1）确定对应于丙烷的反应级数； （2）确定对应于氧气的反应级数； （3）总包反应的总反应级数； （4）确定反应的活化能。

5.4在一个总包的、一步反应的丁烷燃烧机理中，对应于丁烷的反应级数是0.15，对应于氧的反应级数是1.6。