燃烧学讲义1.ppt
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பைடு நூலகம்
9 液化石油气
16.654 21.73 10.496 14.997 30.464 22.780 11.124 56.610 52.651
499.5 382.6 792.5 554.4 269.9 365.2 747.8 147.0 158.0
0.7435 0.9709 0.4686 0.6700 1.3551 1.0170 0.4966 2.5270 2.3500
木炭，焦炭，泥煤砖，煤矸石，甘蔗渣，可 燃垃圾等
等
液体燃料
石油
汽油，煤油，柴油，沥青，焦油
气体燃料
天然气，煤层 气
高炉煤气，发生炉煤气，焦炉煤气，液化石 油气
西安交通大学能源与动力工程学院
15
常用代表性燃气成分及特性资料（1）
序 号
燃气种类
H2
CO
成分体积分数（%）
CH4
C3H6 C3H8 C4H10
1774年普利斯特列发现了氧。 拉瓦锡的正确的燃烧学说得到确立， 开始了揭开燃烧学本质的过程。
西安交通大学能源与动力工程学院
6
19世纪，人们将燃烧作为热力学平衡体系来 研究，阐明了燃烧过程中重要的平衡热力学 特性。
20世纪30年代，美国化学家刘易斯和 俄国谢苗诺夫将化学动力学的机理引 入燃烧研究，认为化学反应动力学是 影响燃烧速率的重要因素，初步奠定 了燃烧理论的基础 。
N2
O2
CO2
H2S
1 天燃气
-
-
98.0 CmHn 0.3 0.3 1.0
-
-
-
0.4
2 油田伴生气 - [C2H6] 80.1 CmHn 3.8 2.3 0.6
-
3.4
-
[7.4]
2.4
3 炼焦煤气 59.2 8.6 23.4 2.0
-
-
3.6 1.2 2.0
-
4 混合煤气 48.0 20.0 13.0 1.7
0.5750 0.7503 0.3624 0.5178 1.0480 0.7860 0.3840 1.9550 1.8180
西安交通大学能源与动力工程学院
1.557 1.739 1.388 1.367 1.356 1.443 1.340 3.513 3.330
1.3082 1.2870 1.3570 1.3840 1.3870 1.3510 1.3900 1.1500 1.1520
西安交通大学能源与动力工程学院
7
30～50年代，人们认识到燃烧是化学反应动力学、 气体流动、传热、传质等物理因素的综合作用。 卡门、钱学森提出用连续介质力学研究燃烧—“反 应流体力学”。
Spalding 20世纪60年代后首先得到了层流边界层 燃烧过程控制微分方程数值解，此后引入湍流模 型，形成了“计算燃烧学”。
-
- 12.0 0.8 4.5
-
5 高炉煤气 1.8 23.5 0.3
-
-
- 56.9 - 17.5 -
6
矿井气
-
52.4 -
-
- 36.0 7.0 4.6
-
7 高压气化气 59.3 24.8 14.0 -
-
0.2 0.8
-
共 0.9
8 液化石油气 -
C4H8
1.5 10.0 4.5 26.2
-
54.0
17
常用代表性燃气成分及特性资料（3）
序 号
燃气种类
标态下高 标态下低 实用华 动力
位热值
位热值
白数 粘度
运动 粘度
爆炸极限 上限/下限
标态下理 论空气量
理论烟气量
干烟气最
大CO2体 积分数
理论燃 烧温度
火焰传 播速度
1 天然气
40337
2 油田伴生气 47999
3 炼焦煤气
19788
4 混合煤气
西安交通大学能源与动力工程学院
8
Sox , Nox
0.2 燃烧科学的应用
全世界的能源结构以石油和煤为主，石油和煤的主要利用 方式——燃烧；
现代社会的主要动力来源——矿物燃料燃烧；火力发电厂 锅炉（2008年雪灾，电煤），工业用蒸汽，发动机等均是 以固、气、液体燃料的燃烧产生的热能为动力（热源）； 火箭发动机高强度燃烧装置；
西安交通大学能源与动力工程学院
4
古代中国的五行：金、木、水、火、土
古埃及的四种元素：火，空气，地球、 水
古代印度的四大元素：地、水、火、风
古希腊，“单一元素”论者分别认为水、 气、火、土为万物之源
西安交通大学能源与动力工程学院
5
17世纪末，德国斯塔尔（stahl）提出了燃素论
1772年，法国科学家拉瓦锡认为燃烧是一种 化学现象（空气中某种物质）
15378
5 高炉煤气
3311
6 矿井气
20829
7 高压气化气 16381
燃烧学
西安交通大学能源与动力工程学院 主讲人：周屈兰
西安交通大学能源与动力工程学院
1
0绪论
0.1 燃烧科学的发展史 0.2 燃烧科学的应用
西安交通大学能源与动力工程学院
2
0.1 燃烧科学的发展史
燃 烧 是物 质 因 剧平烈静氧的燃化烧而发即光通、常的 发燃热烧的 现 象－ －
“火” 剧烈氧化
9 液化石油气 -
-
-
- 50.0 50.0 -
-
-
-
西安交通大学能源与动力工程学院
16
常用代表性燃气成分及特性资料（2）
序 号
燃气种类
摩尔质量 气体常数 标况下密度
相对密度
标态下质量 定压比热容
绝热指数
1
天燃气
2 油田伴生气
3 炼焦煤气
4 混合煤气
5 高炉煤气
6
矿井气
7 高压气化气
8 液化石油气
燃料中存在有害物质：烟尘、灰、SOx、NOx →污染环境 →酸雨、温室效应等。改善燃烧工艺，控制
燃烧过程，发展洁净燃烧技术。
西安交通大学能源与动力工程学院
9
电站煤粉锅炉系统简图
西安交通大学能源与动力工程学院
10
链条锅炉
从炉排前部观察的商品型煤燃尽状态
从炉排后部观察的商品型煤燃尽状态
西安交通大学能源与动力工程学院
如喷气发动机中的燃烧
急速的燃烧
氧化140~150万年前，“摩擦生火第爆炸一（次有限 使空人间类中的支）配急了速燃烧 一种自然缓力慢氧 ，化从而如最呼终吸把和金人属和锈动蚀等物分开”
自燃（从缓慢氧化转变成剧烈氧化）
西安交通大学能源与动力工程学院
3
人类认识火的过程是一个漫长的过程 “火”对人类而言，是一种非常重要，却又难以 驾驭的自然力量
11
循环流化床锅炉（ Circulating Fluidized Bed）
西安交通大学能源与动力工程学院
12
内燃机
西安交通大学能源与动力工程学院
13
固体燃料
• 液体燃料
• 气体燃料
西安交通大学能源与动力工程学院
14
燃料分类
类 别 天然燃料
人工燃料
木柴，泥煤，
固体燃料
烟煤，无烟煤， 石煤，油页岩
9 液化石油气
16.654 21.73 10.496 14.997 30.464 22.780 11.124 56.610 52.651
499.5 382.6 792.5 554.4 269.9 365.2 747.8 147.0 158.0
0.7435 0.9709 0.4686 0.6700 1.3551 1.0170 0.4966 2.5270 2.3500
木炭，焦炭，泥煤砖，煤矸石，甘蔗渣，可 燃垃圾等
等
液体燃料
石油
汽油，煤油，柴油，沥青，焦油
气体燃料
天然气，煤层 气
高炉煤气，发生炉煤气，焦炉煤气，液化石 油气
西安交通大学能源与动力工程学院
15
常用代表性燃气成分及特性资料（1）
序 号
燃气种类
H2
CO
成分体积分数（%）
CH4
C3H6 C3H8 C4H10
1774年普利斯特列发现了氧。 拉瓦锡的正确的燃烧学说得到确立， 开始了揭开燃烧学本质的过程。
西安交通大学能源与动力工程学院
6
19世纪，人们将燃烧作为热力学平衡体系来 研究，阐明了燃烧过程中重要的平衡热力学 特性。
20世纪30年代，美国化学家刘易斯和 俄国谢苗诺夫将化学动力学的机理引 入燃烧研究，认为化学反应动力学是 影响燃烧速率的重要因素，初步奠定 了燃烧理论的基础 。
N2
O2
CO2
H2S
1 天燃气
-
-
98.0 CmHn 0.3 0.3 1.0
-
-
-
0.4
2 油田伴生气 - [C2H6] 80.1 CmHn 3.8 2.3 0.6
-
3.4
-
[7.4]
2.4
3 炼焦煤气 59.2 8.6 23.4 2.0
-
-
3.6 1.2 2.0
-
4 混合煤气 48.0 20.0 13.0 1.7
0.5750 0.7503 0.3624 0.5178 1.0480 0.7860 0.3840 1.9550 1.8180
西安交通大学能源与动力工程学院
1.557 1.739 1.388 1.367 1.356 1.443 1.340 3.513 3.330
1.3082 1.2870 1.3570 1.3840 1.3870 1.3510 1.3900 1.1500 1.1520
西安交通大学能源与动力工程学院
7
30～50年代，人们认识到燃烧是化学反应动力学、 气体流动、传热、传质等物理因素的综合作用。 卡门、钱学森提出用连续介质力学研究燃烧—“反 应流体力学”。
Spalding 20世纪60年代后首先得到了层流边界层 燃烧过程控制微分方程数值解，此后引入湍流模 型，形成了“计算燃烧学”。
-
- 12.0 0.8 4.5
-
5 高炉煤气 1.8 23.5 0.3
-
-
- 56.9 - 17.5 -
6
矿井气
-
52.4 -
-
- 36.0 7.0 4.6
-
7 高压气化气 59.3 24.8 14.0 -
-
0.2 0.8
-
共 0.9
8 液化石油气 -
C4H8
1.5 10.0 4.5 26.2
-
54.0
17
常用代表性燃气成分及特性资料（3）
序 号
燃气种类
标态下高 标态下低 实用华 动力
位热值
位热值
白数 粘度
运动 粘度
爆炸极限 上限/下限
标态下理 论空气量
理论烟气量
干烟气最
大CO2体 积分数
理论燃 烧温度
火焰传 播速度
1 天然气
40337
2 油田伴生气 47999
3 炼焦煤气
19788
4 混合煤气
西安交通大学能源与动力工程学院
8
Sox , Nox
0.2 燃烧科学的应用
全世界的能源结构以石油和煤为主，石油和煤的主要利用 方式——燃烧；
现代社会的主要动力来源——矿物燃料燃烧；火力发电厂 锅炉（2008年雪灾，电煤），工业用蒸汽，发动机等均是 以固、气、液体燃料的燃烧产生的热能为动力（热源）； 火箭发动机高强度燃烧装置；
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4
古代中国的五行：金、木、水、火、土
古埃及的四种元素：火，空气，地球、 水
古代印度的四大元素：地、水、火、风
古希腊，“单一元素”论者分别认为水、 气、火、土为万物之源
西安交通大学能源与动力工程学院
5
17世纪末，德国斯塔尔（stahl）提出了燃素论
1772年，法国科学家拉瓦锡认为燃烧是一种 化学现象（空气中某种物质）
15378
5 高炉煤气
3311
6 矿井气
20829
7 高压气化气 16381
燃烧学
西安交通大学能源与动力工程学院 主讲人：周屈兰
西安交通大学能源与动力工程学院
1
0绪论
0.1 燃烧科学的发展史 0.2 燃烧科学的应用
西安交通大学能源与动力工程学院
2
0.1 燃烧科学的发展史
燃 烧 是物 质 因 剧平烈静氧的燃化烧而发即光通、常的 发燃热烧的 现 象－ －
“火” 剧烈氧化
9 液化石油气 -
-
-
- 50.0 50.0 -
-
-
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西安交通大学能源与动力工程学院
16
常用代表性燃气成分及特性资料（2）
序 号
燃气种类
摩尔质量 气体常数 标况下密度
相对密度
标态下质量 定压比热容
绝热指数
1
天燃气
2 油田伴生气
3 炼焦煤气
4 混合煤气
5 高炉煤气
6
矿井气
7 高压气化气
8 液化石油气
燃料中存在有害物质：烟尘、灰、SOx、NOx →污染环境 →酸雨、温室效应等。改善燃烧工艺，控制
燃烧过程，发展洁净燃烧技术。
西安交通大学能源与动力工程学院
9
电站煤粉锅炉系统简图
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10
链条锅炉
从炉排前部观察的商品型煤燃尽状态
从炉排后部观察的商品型煤燃尽状态
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如喷气发动机中的燃烧
急速的燃烧
氧化140~150万年前，“摩擦生火第爆炸一（次有限 使空人间类中的支）配急了速燃烧 一种自然缓力慢氧 ，化从而如最呼终吸把和金人属和锈动蚀等物分开”
自燃（从缓慢氧化转变成剧烈氧化）
西安交通大学能源与动力工程学院
3
人类认识火的过程是一个漫长的过程 “火”对人类而言，是一种非常重要，却又难以 驾驭的自然力量
11
循环流化床锅炉（ Circulating Fluidized Bed）
西安交通大学能源与动力工程学院
12
内燃机
西安交通大学能源与动力工程学院
13
固体燃料
• 液体燃料
• 气体燃料
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14
燃料分类
类 别 天然燃料
人工燃料
木柴，泥煤，
固体燃料
烟煤，无烟煤， 石煤，油页岩