c第三章 燃料与燃烧
课题初中物理第二册第三章第一节燃料及其燃烧值
课题：初中物理第二册第三章第一节燃料及其燃烧值一、教学目标：1、在物理知识方面要求：⑴、知道燃烧过程，是燃料的化学能转化为内能的过程⑵、知道什么是燃料的燃烧值及其单位，会查燃料燃烧值表。
2、通过学习，会计算某种燃料完全燃烧放出的热量。
3、阅读有关内容懂得利用燃料、节约能源的意义，二、重点、难点分析：1、重点是掌握燃烧值的概念和单位，根据燃烧值的定义会计算燃料燃烧时放出的热量。
2、燃烧值是用于反映燃料燃烧放热本领的物理量，在应用燃烧值定义计算问题时，在理解燃烧值的实际物理意义基础上解答问题，对初中学生来说有一定的困难，是教学难点。
三、主要教学过程：㈠、引入新课：1、复习内能、热量等概念，指出本章进一步学习内能的应用。
2、同学们是否知道“海湾战争”，为什么美国人大动干戈？除了一些政治原因外，中东地藏中最吸引工业发达国家的是什么？——石油。
石油经过分馏法可提练出汽油、煤油和柴油。
它们都是燃料。
生活中烧水、煮饭、取暖时，需要热量，它们大多是从哪里来的？内能是人类使用的最大量的一种能量，获得内能的途径之一是燃烧燃料。
㈡、新课教学板书：第三章：内能的利用热机一、燃料及其燃烧值：1、燃料的燃烧值：指导学生阅读，提问1：燃料燃烧过程是物理变化还是化学变化？提问2：在这个过程中能的转化情况怎样？板书：燃料燃烧过程中:燃料的化学能转化为内能,放出热量。
提问3：你说出燃料的种类和常用的燃料吗？分固体（木柴、煤等）液体（汽油、柴油、酒精等）气体（煤气、天燃气、氢气）组织学生看课本P30图3-1，并讨论图注中所出的问题。
四口之家一个月需要的内能，即吸收热量是一定的，这些热量由燃料燃烧放出。
用木柴需要150千克，煤只需75千克，而液化气只要30千克。
从某种意义上讲，木柴不如煤，煤不如液化气。
（提问：如何区别燃料之间上差异？）引入燃烧值的概念。
2、燃料值的定义，单位。
1千克的燃料完全燃烧放出的热量，叫燃料的燃烧值。
单位：焦耳/千克（读作：焦耳每千克）燃烧值是用来比较计算不同种类的等质量的燃料完全燃烧时放出的热量的多少。
3 燃料与燃烧
87.91 5.49 5.49 0.55 0.55 100Car=Cad（100-Mar,f） 100Car=Cdaf（100-Mar-Aar） 其转化关系见表5-2（改错）
总量
100% 100% 100% 100%
材料工程基础-lvshuzhen
3.1.4 燃料有哪些热工性质？（掌握）
1、基本热工性质——发热量（简称:热值） 2、其它热工性质
3.1.1 燃料是如何分类的？（掌握） 3.1.2 燃料的组成有哪两种表示方法？其基准 内容 有哪些？各种基准之间如何换算？（掌握） 3.1.3 燃料有哪些热工性质？（掌握） 3.1.4 如何选择燃料？（了解）
材料工程基础-lvshuzhen
3.1.燃料的种类和组成
3.1.1 燃料是如何分类的？（掌握） 气体燃料：天然气、煤气、液化气等 液体燃料：汽油、煤油、柴油、重油 固体燃料：煤、柴禾等
根据化学反应计算空气量、烟气量、烟气组成 根据热平衡原理计算火焰温度 计算方法：分析计算法、近似计算法、操作计算法
材料工程基础-lvshuzhen
3.2.2.1 设计计算
分析计算法：已知燃料的种类和元素分析成分，通过化学 反应，根据质量守衡进行定量计算。 假定：
–气体的体积均以标准状态计算； –气体均为理想气体； –计算的基准温度为0℃； –计算时固体、液体燃料用收到基（ar），气体燃料用湿基 – 均在完全燃烧条件下计算空气量 ； – 空气由氧气和氮气组成，其体积百分比为21:79。
（2）实际空气量的计算（掌握）
Va Va0 1.2 5.08 6.09(Nm3 Kg)
例题
材料工程基础-lvshuzhen
（3）理论烟气量V0的计算（掌握）
理论烟气由以下两部分组成:
燃料及燃烧
理论燃烧产物量
（二）实际空气需求量和实际燃烧产物量的计算 实际空气需要量 实际燃烧产物量 （三）燃烧产物成分和密度的计算 1.燃烧产物成分 用
烟煤 ：烟煤比褐煤炭化更完全，水分和挥发分进一步减少，固体碳 增加。低发热量较高；一般都在23000~29300千焦/千克。 作冶金炉燃料时，主要考虑的指标是：挥发分和发热量；灰分 含量及其熔点；含硫量；煤的粒度大小。 分类：长焰煤、气煤、肥煤、结焦煤、瘦煤。 无烟煤 ：无烟煤是炭化程度最完全的煤，其中挥发分很少。无烟煤 挥发分少，燃烧时火焰很短，故在冶金生产中很少使用。焦炭缺乏 时，可用无烟煤暂代。
②氢（H）： H 2 1 O2 H 2O(汽) 119915( KJ / Kg )
③氧（O）：有害元素 ④氮（N）：惰性物质
1 C O2 CO 10258( KJ / Kg ) 2
2
⑤硫（S）：有害杂质。S
O2 SO2 409930 KJ
存在形式：有机硫，黄铁矿硫硫酸盐 ⑥水分（W）：有害成分。水分来源：外部水、吸附水、结晶水。 ⑦灰分（A）：
2.焦炭 要求：①化学成分 ②机械强度
③块度
④灰分 ⑤反应能力 3.粉煤 将块煤或碎煤磨至0.05~0.07毫米的粒度称为粉煤。
任务2 燃烧计算
一 概述 1.完全燃烧与不完全燃烧 燃料中的可燃物全部与氧发生充分的化学反应，生成不能 燃烧的产物，叫完全燃烧。 燃料的不完全燃烧存在两种情况： ①化学性不完全燃烧：燃烧时燃料中的可燃物质没有得到足 够的氧，或者与氧接触不良，因而燃烧产物中还含有一部分 能燃烧的可燃物被排走，这种现象叫化学不完全燃烧。 ②机械不完全燃烧：燃料中的部分可燃成分未参加燃烧反应 就损失掉的那部分。如灰渣裹走的煤，炉栅漏下的煤，管道 漏掉的重油或煤气。
燃烧过程的理论基础
烟煤Vdaf=40%
650
烟煤Vdaf=30%
750
烟煤Vdaf=20%
840
贫煤Vdaf=14%
900
无烟煤Vdaf=4%
1000
挥发分越高的煤，着火温度越低，即越容易着火； 挥发分越低的煤，着火温度越高，越不容易着火。
着火热
一次风：现代大中容量锅炉广泛燃用煤粉，为了使煤粉气流被更快加热到煤粉颗粒的着火温度，总是不把煤粉燃烧所需的全部空气都与煤粉混合来输送煤粉，而只是用其中一部分来输送煤粉，这部分空气称为一次风。
只有粗煤粉在炉膛高温区才可能处于扩散。
其他区域为动力或过渡区，故提高炉膛温度可强化煤粉燃烧。
一次反应：式3-26；一次产物
燃烧机理：在碳粒的吸附表面进行的多相燃烧反应。
二次反应：式3-27；二次产物
碳粒的燃烧
02
不同温度下的碳粒燃烧过程：
图3-6 低于1200℃； 高于1200℃；
气流速度影响：
影响煤粉气流着火的因素
煤粉空气混合物经燃烧器喷入炉膛后，通过湍流扩散和回流，卷吸周围的高温烟气，同时又受到炉膛四壁及高温火焰的辐射，被迅速加热，热量达到一定温度后就开始着火。
1．燃料的性质 挥发分：含量低，煤粉气流的着火温度高，着火热增大，着火所需时间长，着火点离燃烧器喷口的距离也增大。 水分：水分大，着火热也随之增大，炉内温度水平降低，从而使煤粉气流卷吸的烟气温度以及火焰对煤粉汽流的辐射热也相应降低，对着火不利。 灰分：灰分在燃烧过程中不能放热还要吸热，灰分在着火和燃烧过程中使得炉内烟气温度降低，同样使煤粉气流的着火推迟，并进一步影响了着火的稳定性。 煤粉细度： 煤粉愈细，着火愈容易。（这是因为在同样的煤粉浓度下，煤粉愈细，进行燃烧反应的表面积就会越大，而煤粉本身的热阻却减小，在加热时，细煤粉的温升速度就比粗煤粉要快，这样就可以加快化学反应速度，更快地着火。）
燃料的种类和组成
总效率： 总效率：η = η1-2η2
§3-1 燃料的种类及组成
例如：目前火力发电： 例如：目前火力发电： η1-2 =28.7% 电热效率： 电热效率： η2 =80~90% 当量热值即热电当量： 当量热值即热电当量：1kwh = 3.60MJ
电 热
3.60MJ 等价热值： 等价热值： 1kwh = = 12.54MJ 28.7%
恩氏粘度，E 恩氏粘度， 80C时 80C时≤ 100C时 100C时≤ 闪点(开口), 闪点(开口), C ≤ 凝固点， 凝固点， C ≤ 灰 水 硫 分，% ≤ 分，% ≤ 分，% ≤
机械杂质，% ≤ 机械杂质，
§3-1 燃料的种类及组成
(3) 天然气、人造煤气 天然气、 天然气——是蕴藏在地壳内的可燃气体 是蕴藏在地壳内的可燃气体 天然气 主要成分是CH4 主要成分是 (a) 气井： CH4含量在 气井： 含量在85~90%以上 以上 油井伴生气：主要成分CH4、CmHn 产出 (b) 油井伴生气：主要成分 (c) 煤成气（与煤伴生）： gas（瓦斯） 煤成气（与煤伴生）： （瓦斯） 人造煤气：工业上主要是煤（以烟煤为主） 人造煤气：工业上主要是煤（以烟煤为主）的 气化产气，少量的是木柴、 气化产气，少量的是木柴、秸杆等
空气干燥基(ad) 空气干燥基(ad) 分析基( 分析基(f) (air.dry) 收到基(ar) 收到基(ar) (arvived) 应用基( 应用基(y)
100%（风干燃料） （风干燃料）
内 在 水 分
外 在 水 分
100%（操作燃料） （操作燃料）
§3-1 燃料的种类及组成
收到基:实际使用的燃料的组成，用下角标“ar 表示 收到基:实际使用的燃料的组成，用下角标“ar”表示 空气干燥基: 空气干燥基:是指分析实验室里所用的空气干燥煤样 的组成，用下角标“ad”表示 的组成，用下角标“ad 表示 。 干燥基:绝对干燥的煤的组成， 用下角标“ 表示 表示。 干燥基 绝对干燥的煤的组成， 用下角标“d”表示。 绝对干燥的煤的组成 干燥无灰基:无水无灰煤的组成，用下角标“daf”表 干燥无灰基 无水无灰煤的组成，用下角标“daf 表 无水无灰煤的组成 示
燃料及燃烧精选全文
可编辑修改精选全文完整版[3.1] 固体燃料的组成为何要用四种基准表示？它们各适用与哪些场合？答： a 收到基、 b 分析基、 C 干燥基、 d 干燥无灰基[3.2] ＂燃料发热量越高，其理论与实际燃烧温度也越高＂。
试分析该说法是否正确并说明原因。
答：正确。
[3. ３ ] 已知烟煤的干燥无灰基组成（ % ）为：C daf H daf O daf N daf S daf82.4 6.0 9.2 1.7 0.7测得空气干燥基水分 M ad ＝ 3 ％，灰分 A ad =15 ％，收到基水分 M ar ＝ 5 ％，计算：⑴ 1Kg 干燥无灰基煤折合成空气干燥基、收到基时各为若干？⑵收到基时该烟煤的组成百分率。
解 :1 ㎏干燥无灰基煤折合为空气干燥基为 :1 × =1 × =1.22 ㎏A ar =A ad × =15 × =14.7 ㎏1 ㎏干燥无灰基煤折合收到基为1 × =1 × =1.24 ㎏同理 :C ar =66.1 H ar =4.8 O ar =7.4 N ar=1.4 S ar =0.6 A ar =14.7[3.4] 已知重油组成（ % ）为：C H O N S MA87.0 11.5 0.1 0.8 0.5 0.07 0.03设某窑炉在燃烧室空气系数α＝ 1.2 ，用油量为 200Kg/h ，计算：① 每小时实际空气用量 (Bm 3 /h) ；② 每小时实际湿烟气生成量 Bm 3 /h) ；③ 干烟气及湿烟气组成百分率。
解 : （ 1 ） 1 ㎏重油理论需氧气量 :V O O2 = （＋＋- ）=2.27Bm 31 ㎏重油实际需空气量:V a = α V O O2 × =1.2 × 2.27 ×=12.98 Bm 31h 实际空气用量 : V ' =200 × 12.98=2596Bm 3(2)1 ㎏实际生成烟气量 :V L = ( ＋＋＋＋) ＋( α -1)V O a ＋V O O2= ( ＋＋＋＋) ＋ (1.2-1)2.27＋× 2.27=13.63Bm 3每小时实际湿烟气生成量:V=200 × 13.67=2726 Bm 3(3) 湿烟气含量 :CO 2 含量 : =11.91%H 2 O: ＋=9.45%SO 2 : =0.03%O 2 : = =3.34%N 2 : ＋＋=75.27%(4) 烟气密度 :ρ ==1.30 ㎏ /m 3[ 3.5 ] 某窑炉使用发生炉煤气为燃料，其组成（ % ）为：CO 2 CO H 2 CH 4 C 2 H 4 O 2 N 2 H 2S H 2 O5.6 25.9 12.7 2.5 0.4 0.2 46.9 1.44.4燃烧时α＝ 1.1 ，计算：① 燃烧所需实际空气量（ Bm 3 / Bm 3 煤气）；② 实际生成湿烟气量（ Bm 3 / Bm 3 煤气）；③ 干烟气及湿烟气组成百分率。
燃料与燃烧课后答案
燃料与燃烧课后答案【篇一：燃料及燃烧除计算外的课后题(2) 】物质的碳化程度说明煤炭的种类及其特点。
答：根据母体物质炭化程度不同可将煤分为四大类，即泥煤、褐煤、烟煤和无烟煤。
泥煤：质地疏松、吸水性强、含氧量最多，含碳最少。
使用性能挥发分高，反应性强，含硫量低，机械性能很差，灰分、熔点很低。
碳量较高，氧和氢含量较少，挥发分产较低。
粘结性弱，极易氧化和自然，吸水性较强。
烟煤：与泥煤相比，挥发分较少，密度较大，吸水性较小，含碳增加，氢和氧含量减少，具有粘结性。
无烟煤：含碳量高，密度大，吸水性小，挥发分极小，组织致密而坚硬，热值大，灰分少，含硫量低。
2、说明煤的化学组成。
答： c h o n s灰分（a）、水分（w）5、说明煤炭灰分的定义，怎样确定煤炭灰分的熔点和酸度？煤炭灰分的酸度与灰分的熔点有什么关系？答：灰分（ a）所谓灰分，指的是煤中所含的矿物杂质在燃烧过程中经过高温分解和氧化作用后生成一些固体残留物。
灰分的熔点：灰分是多种化合物构成的，因此没有固定的熔点。
它是指灰分在软化到一定程度的温度。
灰分的酸度：是指灰分中的酸性成分与碱性成分之比。
酸度越大，灰分熔点越高。
7、煤的化学组成有几种表示方法？答：应用基c%+h%+o%+n%+s%+a%+w%=100%分析基 c%+h%+o%+n%+a%+w%=100%干燥基 c%+h%+o%+n%+s%+a%=100%可燃基 c%+h%+o%+n%+s%=100%煤的工业分析内容是测定水分，灰分，挥发分和固定碳的百分含量。
8、煤的发热量： 1kg 煤完全燃烧后所放出的燃烧热叫它的发热量。
单位 kj/kg 。
9、什么是煤的高发热量和低发热量？答：高发热量：指燃料完全燃烧后燃烧产物冷却到使其中的水蒸气凝结成 0℃的水时所放出的热量。
低发热量：指燃料完全燃烧后燃烧产物中的水蒸气冷却到 20 ℃时放出的热量。
煤的耐热性是指煤在加热时是否易于破碎而言。
12、什么是煤的粘粘性和结焦性？答：粘粘性指的是粉碎后的煤在隔绝空气的情况下加热到一定温度时，煤的颗粒互相粘结形成焦块的性质。
《燃料与燃烧》部分习题答案
一《燃料与燃烧》习题解答第一篇 燃料概论1. 某种煤的工业分析为：M ar =3.84, A d =10.35, V daf =41.02, 试计算它的收到基、干燥基、干燥无灰基的工业分析组成。
解：干燥无灰基的计算：02.41=daf V98.58100=-=daf daf V Fc ;收到基的计算 ar ar ar ar V M A FC ---=10036.35100100=--⨯=arar daf ar A M V VA ar = 9.95 FC ar = 50.85干燥基的计算： 35.10=d AV d = 36.77;88.52100=--=d d d A V FC2. 某种烟煤成分为：C daf =83.21 H daf =5.87 O daf =5.22 N daf =1.90 A d =8.68 M ar =4.0; 试计算各基准下的化学组成。
解：干燥无灰基：80.3100=----=daf daf daf daf daf N O H C S收到基： 33.8100100=-⨯=ard ar M A A95.72100100=--⨯=arar daf ar M A C C H ar =5.15 O ar =4.58 N ar =1.67 S ar =3.33 M ar =4.0干燥基： 68.8=d A 99.75100100=-⨯=ddaf d A C C 36.5913.0=⨯=daf d H H 77.4913.0=⨯=daf d O ON d = N daf ×0.913 =1.7447.3913.0=⨯=daf d S S干燥无灰基：C daf =83.21 H daf =5.87 O daf =5.22 N daf =1.90 S daf =3.80二3. 人工煤气收到基组成如下：H 2 CO CH 4 O 2 N 2 CO 2 H 2O 48.0 19.3 13.0 0.8 12.0 4.5 2.4计算干煤气的组成、密度、高热值和低热值；解：干煤气中： H 2，d = 48.0×[100/（100-2.4）]=49.18 CO ，d = 19.3×1.025=19.77 CH 4，d = 13.31 O 2，d = 0.82 N 2，d = 12.30 CO 2，d = 4.61ρ＝M 干/22.4＝(2×49.18%+28×19.77%+16×13.31%+32×0.82%+28×12.30%+44×4.61%)/22.4＝ 0.643 kg/m 3Q 高 ＝4.187×（3020×0.1977+3050×0.4918+9500×0.1331）＝14.07×103 kJ/m 3＝ 14.07 MJ/ m 3Q 低 ＝4.187×（3020×0.1977+2570×0.4918+8530×0.1331）＝12.55×103 kJ/m 3＝ 12.55 MJ/ m 3第二篇 燃烧反应计算第四章 空气需要量和燃烧产物生成量5. 已知某烟煤成分为（%）：C daf —83.21,H daf —5.87, O daf —5.22, N daf —1.90,S daf —3.8, A d —8.68, W ar —4.0,试求：（1） 理论空气需要量L 0（m 3/kg ）； （2） 理论燃烧产物生成量V 0（m 3/kg ）;（3） 如某加热炉用该煤加热，热负荷为17×103kW ，要求空气消耗系数n=1.35，求每小时供风量，烟气生成量及烟气成分。
燃烧学第三章课件
Q
net ,ar
=
xQ
1
+
(1 −
x )Q
2
KJ m
3
按各成分气体发热量之和计算
查表获得各成分气体的发热量 燃料发热量的测试 实验测定：容克式量热计
第三节 高炉煤气
组成成分 炼铁炉的副产品，在冶炼过程中主要生成CO，其 体积百分含量约为20%~30%。气体中含有大量 N2和CO2，其体积百分含量占63-70%左右，含尘 也很高60-80g/m3，使用前要除尘。 是一种无色无味、无臭的气体，主要可燃成分是 CO，所以毒性极大。注意：使用中特别要防止 煤气中毒。
H 2 O 湿 = 100 ×
பைடு நூலகம்
干 0.00124 g H 2 O 干 1 + 0.00124 g H 2 O
H O
2
湿
= 0 . 124 g
干
H O
2
100 100 + 0 . 124 g
g H O
2
很多数据表只有各温度下水蒸汽的饱和蒸 汽压，而没有直接的水蒸汽含量数据，此 时如何确定水蒸汽的含量
气体的过程。 发生炉煤气的热值一般为3780-11340KJ/m3。工业炉 中最常用的是混合发生炉煤气。发生炉煤气的成分主 要是CO、H2、CH4、N2等。
第六节 天然气
种类 干天然气：气田 伴生天然气或油性天然气：油田，含石油蒸汽 组成 CH4等碳氢化合物占90％以上、少量H2S、N2 、CO2 、 CO等。 发热量： 很高，33440-41800kg/m3 用途 工业燃料、化工原料、生活煤气、动力煤气、液化天然气
63680
10750
12630
燃料及其燃烧过程
第三章燃料及其燃烧过程与设备硅酸盐制品需要消耗大量的热量。
热量的来源：1、燃烧燃烧产生，即化学能转化为热能。
资源丰富，但价格低廉2、以电为热源，即电能转化为热能。
效率高，但相对短缺。
目前硅酸盐行业热源以燃烧为主。
第一节燃料的种类及组成燃料：在燃烧过程中能过发出热量并能利用的可然物质燃料的种类按状态分：固体燃料：木碳，煤等。
其中煤又分为泥煤、褐煤、烟煤、无烟煤。
液体燃料：石油及其制品。
气体燃料：天然气、人造煤气。
按来源分：天然原料：人工原料：一、固体燃料：（一）煤的种类及特点：按国家标准，分为三类:褐煤、烟煤、无烟煤1). 褐煤：外观褐色，光泽黯淡。
水分含量高，热值低，密度较小，含氧量高，化学反应强，极易氧化和自然。
常作为加压气化燃料，锅炉燃料2). 烟煤：挥发份含量高、灰分及水分较少，发热量高。
可划分贫煤、焦煤、气煤3). 无烟煤：挥发份含量低，燃点较高，燃烧时没有粘结性。
（二）、固体燃料的组成及换算：常用两种表示方法：（1）元素分析法：C、H、O、N、S、A （灰分）、M（2）工业分析法：挥发分（V）、固定碳（FC）、A、M1、元素分析法：C、H、O、N、S、A、MC：煤中含量最多的可燃元素，一般含量为15-90%以两种形式存在：碳氢化合物：碳与氢、氮、硫等元素结合成有机化合物碳呈游离状态:H、可燃元素，一般含量为3-6%以两种形式存在：化合氢（H2O)：与氧化合成结晶水形式(不可燃）自由氢：与化合物组成的有机物，如CnHm(可燃）O：不可燃元素，一般含量不等。
它可与其它可燃物形成氧化物N、煤中惰性气体含量为0.5-2%，在高温下与氧形成有害物质NOx,污染大气S：含量小于5%以三种形式存在：有机硫：与碳氢化合物结合在一起硫化物中硫：主要存在于FeS2硫酸盐中硫：存在于各种硫酸盐中（CaSO4 , FeSO4硫为有害物质。
S+O2=SO2 、SO2+O2=SO3SO2+H2O=H2SO3 、SO3+H2O=H2SO4A：煤燃烧后的产物，为有害物质，降低煤的发热量，造成不完全燃烧损失。
7.1燃料的燃烧(第1课时)课件--九年级化学人教版(2024)上册
条 件
2.氧气
2.隔绝氧气
即 可
3.温度达到着火点
3.降温到着火点以下
灭 火
开设隔离带
油锅起火用锅盖盖灭
高压水枪灭火 水浇灭降低温度到着火点以下
二、燃料燃烧的调控——灭火的原理和方法
灭火的原理
即破坏燃烧其中一个条件即可。
下列是一些灭火的实例,试分析它们“火”不起来的原因。
生活实例
灭火方法
“火不起来的原因”
二、燃料燃烧的调控——燃料的充分燃烧
燃料充分燃烧的条件： 1.足够的空气； 2.与空气有足够大的接触面。
合理调控燃烧等化学反应，具 有重要意义。
燃气完全燃烧 出现蓝色火焰
加大氧气的供应量 增大燃料与空气的接触面
二、燃料燃烧的调控——灭火的原理和方法
火的使用给人类带来了温暖和光明。但是若疏忽防范， 也会给我们带来巨大的灾难。
铜片上红磷没有达到可燃 温度
资料：白磷燃烧所需最低温度40℃ 红磷燃烧所需最低温度240℃
实验分析：燃烧的条件
实验现象
实验分析
铜片上白磷燃烧 铜片上白磷达到可燃温度
铜片上红磷没有燃烧
铜片上红磷没有达到可燃 温度
可燃物燃烧需要温度达到着火点
着火点 可燃物燃烧时所需的最低温度
物质 白磷 红磷 木材 纯酒精
交流讨论：“钻木取火”时为什么在木头旁边放一些稻草？
物质 木材 稻草
着火点(℃) 250～330
约200
稻草的着火点低，更易引燃
二、燃料燃烧的调控——燃料的充分燃烧 思考讨论：
做饭时,有时燃气灶的火焰呈现黄色或橙色，锅底出现黑色物 质。此时就需要调节一下灶具的进风口，这是为什么呢?
产生的黑烟是炭黑。 当氧气不充足时，燃料不能充分燃烧，产生黑烟，并生 成一氧化碳等物质，所以要调大进风口。
燃烧与燃料
燃料的合理利用和开发
新能源的利用和开发
3、开发新能源 目前，人们正在利用和开发的新能源有： 太阳能、核能、风能、地热能和潮汐能。 优点：可以部分解决化石能源面临耗尽的问 题，还可以减少对环境的污染。
中考链接
C 下列关于“燃烧和灭火”的叙述正确的是（ ） A．煤炉生火时，用木材引燃是为了提高煤的着火点 B．档案室着火用水基型灭火器（泡沫灭火器）灭火 C．把煤做成蜂窝煤是增大煤与空气的接触面积，使煤燃烧更充分 D．炒菜时油锅着火，立即向油锅内浇水 有关燃料的下列说法中，不正确的是（ A ） A．化石燃料都是可再生的能源 B．氢气是理想的清洁、高能燃料 C．石油是由不同物质组成的混合物 D．煤燃烧时会产生二氧化硫等污染物 下列混合物遇火不可能发生爆炸的是（ D ） A、氢气和空气 B、一氧化碳和空气 C、混有面粉的空气 D、二氧化碳和空气
降温 清除可燃物
燃烧与灭火
灭火的原理
用嘴吹灭燃着的生日蜡烛，利用的主要灭火原理是 （ D） A、隔绝空气 B、降低可燃物的着火点 C、清除可燃物 D、使可燃物温度降到着火点以下
注意：着火点是物质本身固有的属性，因 此很难通过降低可燃物的着火点来灭火， 而只能降低温度到可燃物的着火点以下。
燃烧与灭火
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燃烧及其条件 燃烧与灭火 灭火的原理 易燃易爆物的安全知识 化学反应中的能量变化 燃料的合理 化石燃料 利用和开发 使用燃料对环境的影响 新能源的利用和开发
燃 烧 与 燃 料
燃烧与灭火
燃烧条件的探究 现象：铜片上的白磷燃烧， 红磷和热水中的白磷不燃烧。 氧气 铜片上的白磷和红磷相比， 证明可燃物与 空气（氧气） 接 触，达到 着火点 才能燃烧。 水中的白磷达到 ，但 着火点 没有 ，不能燃烧。
燃料与燃烧第二版习题答案..
《燃料与燃烧》习题解（仅供参考）第一篇 燃料概论1. 某种煤的工业分析为：M ar =3.84, A d =10.35, V daf =41.02, 试计算它的收到基、干燥基、干燥无灰基的工业分析组成。
解：干燥无灰基的计算：02.41=daf V98.58100=-=daf daf V Fc ;收到基的计算 ar ar ar ar V M A FC ---=10036.35100100=--⨯=arar daf ar A M V VA ar = 9.95 FC ar = 50.85干燥基的计算： 35.10=d AV d = 36.77;88.52100=--=d d d A V FC2. 某种烟煤成分为：C daf =83.21 H daf =5.87 O daf =5.22 N daf =1.90 A d =8.68 M ar =4.0;试计算各基准下的化学组成。
解：干燥无灰基：80.3100=----=daf daf daf daf daf N O H C S 收到基： 33.8100100=-⨯=ard ar M A A95.72100100=--⨯=ar ar dafar M A C CH ar =5.15 O ar =4.58 N ar =1.67 S ar =3.33 M ar =4.0 干燥基： 68.8=d A 99.75100100=-⨯=ddaf d A C C 36.5913.0=⨯=daf d H H 77.4913.0=⨯=daf d O ON d = N daf ×0.913 =1.7447.3913.0=⨯=daf d S S干燥无灰基：C daf =83.21 H daf =5.87 O daf =5.22 N daf =1.90 S daf =3.803. 人工煤气收到基组成如下：计算干煤气的组成、密度、高热值和低热值；解：干煤气中： H 2，d = 48.0×[100/（100-2.4）]=49.18 CO ，d = 19.3×1.025=19.77 CH 4，d = 13.31 O 2，d = 0.82 N 2，d = 12.30 CO 2，d = 4.61ρ＝M 干/22.4＝(2×49.18%+28×19.77%+16×13.31%+32×0.82%+28×12.30%+44×4.61%)/22.4＝ 0.643 kg/m 3Q 高 ＝4.187×（3020×0.1977+3050×0.4918+9500×0.1331）＝14.07×103 kJ/m 3＝ 14.07 MJ/ m 3Q 低 ＝4.187×（3020×0.1977+2570×0.4918+8530×0.1331）＝12.55×103 kJ/m 3＝ 12.55 MJ/ m 3第二篇 燃烧反应计算第四章 空气需要量和燃烧产物生成量5. 已知某烟煤成分为（%）：C daf —83.21,H daf —5.87, O daf —5.22, N daf —1.90,S daf —3.8, A d —8.68, W ar —4.0,试求：（1） 理论空气需要量L 0（m 3/kg ）； （2） 理论燃烧产物生成量V 0（m 3/kg ）;（3） 如某加热炉用该煤加热，热负荷为17×103kW ，要求空气消耗系数n=1.35，求每小时供风量，烟气生成量及烟气成分。
燃烧学整理内容
第二章燃料的燃烧计算完全燃烧与不完全燃烧燃料燃烧时所需空气量及烟气生成量烟气分析燃烧设备的热平衡计算中的简化微量的稀有气体所有气体都作为理想气体不考虑烟气的热分解和灰质的热分解产物略去空气中和CO2第一节燃料燃烧所需空气量计算一、燃料燃烧所需理论空气量理论空气量即根据化学反应式计算出来的燃料完全燃烧时所需空气量。
Nm3干空气/kg燃料，Nm3干空气/Nm3燃料，V0液体燃料与固体燃料燃烧所需理论空气量气体燃料燃烧所需理论空气量二、燃料燃烧时实际空气需要量空气系数实际空气需要量第二节完全燃烧时烟气的计算一、液体燃料与固体燃料烟气的计算理论烟气量的计算实际烟气量的计算烟气焓的计算燃料理论燃烧温度二、气体燃料烟气的计算理论烟气量的计算实际烟气量的计算第三节不完全燃烧时烟气量的计算一、液体燃料与固体燃料二、气体燃料三、燃料不完全燃烧烟气量与完全燃烧烟气量的关系第四节烟气分析计算一、成分的检验方法二、空气系数的检测计算三、燃料不完全燃烧损失计算四、奥氏烟气分析器第五节燃烧设备的热平衡第三章燃烧化学反应动力学基础化学反应动力学是研究化学反应机理和化学反应速度及其影响因素的一门学科一·基本概念单相系统与单相反应：在一个系统内各个组成都是同一物态，则称此系统为单相系统。
在此系统内进行的化学反应，则称单相反应。
多相系统与多相反应：在一个系统内各个组成不属同一物态，则称此系统为多相系统。
在多相系统内进行的化学反应，则称多相反应。
分子反应：单分子反应------化学反应时只有一个分子参与反应，I2=2I双分子反应------反应时有两个不同种类或相同种类的分子同时碰撞而发生的反应，CO2+H2 CO+H2O三分子反应------反应时有三个不同种类或相同种类的分子同时碰撞而发生的反应，2CO+O2=CO2简单反应与复杂反应：一个反应是由若干个单分子或双分子间或三分子反应相继实现，成为复杂反应；而组成复杂反应的各基本反应则称之为简单反应或基元反映级反应：一级反应、二级反应、三级反应，反应速度与反应物浓度的几次方成比例就是几级反应，或反应级数是几就是几级反应浓度：摩尔浓度、千克浓度、分子浓度、相对浓度等。
燃料及其利用课件ppt
⑵氢气：氢气具有可燃性，氢气作为燃料的三大优点 是：来源广 ，放热多 ，产物是水，无污染。被认为是最清洁 的能源。目前没有被广泛使用的原因是__制_取__成__本__高___、 __2__H储__2__+存____困O__2__难点__燃______2__H__2__O_。__氢_气。燃实烧验的室化制学取方氢程气式的为化学方程式为
没有明确的价值取向和人生目标，实 现自我 人生价 值就无 从谈起 。人生 价值就 是人生 目标， 就是人 生责任 。每承 担一次 责任
2、化石燃料的利用
三大化石燃料是 煤 、石油 天、然气
。它们属于
__不__可__再_生__能源。其中，煤被称为“工业的粮食”，
石油被称为“工业的血液”。
(1)煤：主要含有 碳 元素，还含有少量 氮__硫__氢__氧_
二、化石燃料的利用 1、化学反应中的能量变化
物质发生化学反应的同时，常常伴随着能量的变化， 通常表现为热量变化，即有放热现象或吸热现象。 （1）放热现象：有些物质发生化学反应时 放出热量 ， 如物质的燃烧、生石灰与水的反应等属于放热反应。 （2）吸热现象：有些物质发生化学反应需 吸热热量， 如一氧化碳、木炭还原氧化铜的反应，碳与二氧化碳 的反应，高锰酸钾受热分解等属于吸热反应。
（2）汽车用燃料的燃烧
没有明确的价值取向和人生目标，实 现自我 人生价 值就无 从谈起 。人生 价值就 是人生 目标， 就是人 生责任 。每承 担一次 责任
3、使用燃料对环境的影响
汽车尾气中的主要污染物有哪些？
一氧化碳，末燃烧的碳氢化合物、 氮的氧化物、含铅化合物和烟尘等。
第3章燃料燃烧计算和锅炉机组热平衡-锅炉燃烧技术
I
fh
Aar 100
a fh
c h
4182 afh Aar 6时可不计算 Q ar .net
I y0、Ik0、I fh 为理想烟气焓、理想空气焓和飞灰焓
c i 为1Nm3空气、烟气各成分和1kg灰在温度为 ℃时的焓值，见表2-9；
afh为烟气携带飞灰的质量份额。对固态排渣煤粉炉，取 afh 0.9～0.95
式中
ir —燃料的物理显热；
Qwr —外来热源加热空气时带入的热量；
Qzq —雾化燃油所用蒸汽带入的热量
对于燃煤锅炉，若燃料和空气没有利用外界热量进行 预热，且燃煤水分满足 M ar / 628
则
Qr
四、锅炉输出热量
1、排烟热损失 2、气体不完全燃烧热损失 3、固体不完全燃烧热损失 4、散热损失 5、灰渣物理热损失 6、有效利用热
烟气分析可得到 RO2、O2、CO、N2 在干烟气Vgy中所占的容积百分比
RO2 O2 CO N2 100,% (2 31)
RO 2
VRO2 Vgy
100,%(2 32)
O2
VO 2 Vgy
100,%(2 33)
CO VCO 100,%(2 34) Vgy
2．锅炉结构的影响 炉膛高度不够或炉膛体积太小。 当炉内水冷壁布置过多时，会使炉膛温度过低。
3．燃烧方式的影响 炉膛过量空气系数（过小或过大）；配风 炉内气流的混合与扰动等。
3、固体未完全燃烧热损失
定义
固体未完全燃烧热损失亦称机械未完全燃烧热损失，是 燃料颗粒中未燃烧或未燃尽的碳造成的热损失和使用磨煤机 时排出石子煤的热量损失。
（1）炉膛出口过量空气系数， （2）烟道各处漏风量 （3）燃料所含水分。
燃料与燃烧部分习题答案
《燃料与燃烧》习题解答第一篇 燃料概论1. 某种煤的工业分析为：M ar =, A d =, V daf =, 试计算它的收到基、干燥基、干燥无灰基的工业分析组成。
解：干燥无灰基的计算：02.41=daf V98.58100=-=daf daf V Fc ;收到基的计算 ar ar ar ar V M A FC ---=10036.35100100=--⨯=arar daf ar A M V VA ar = FC ar =干燥基的计算： 35.10=d AV d = ;88.52100=--=d d d A V FC2. 某种烟煤成分为：C daf = H daf = O daf = N daf = A d = M ar =; 试计算各基准下的化学组成。
解：干燥无灰基：80.3100=----=daf daf daf daf daf N O H C S收到基： 33.8100100=-⨯=ard ar M A A95.72100100=--⨯=arar daf ar M A C CH ar = O ar = N ar = S ar = M ar =干燥基： 68.8=d A 99.75100100=-⨯=ddaf d A C C 36.5913.0=⨯=daf d H H 77.4913.0=⨯=daf d O ON d = N daf × =47.3913.0=⨯=daf d S S干燥无灰基：C daf = H daf = O daf = N daf = S daf =3. 人工煤气收到基组成如下： H 2 CO CH 4 O 2 N 2 CO 2 H 2O计算干煤气的组成、密度、高热值和低热值；解：干煤气中： H 2，d = ×[100/（）]= CO ，d = ×= CH 4，d = O 2，d = N 2，d = CO 2，d =ρ＝M 干/＝(2×%+28×%+16×%+32×%+28×%+44×%)/ ＝ kg/m 3Q 高 ＝×（3020×+3050×+9500×）＝×103 kJ/m 3＝ MJ/ m 3Q 低 ＝×（3020×+2570×+8530×）＝×103 kJ/m 3＝ MJ/ m 3第二篇 燃烧反应计算第四章 空气需要量和燃烧产物生成量5. 已知某烟煤成分为（%）：C daf —,H daf —, O daf —, N daf —,S daf —, A d —, W ar —,试求：（1） 理论空气需要量L 0（m 3/kg ）；（2） 理论燃烧产物生成量V 0（m 3/kg ）;（3） 如某加热炉用该煤加热，热负荷为17×103kW ，要求空气消耗系数n=，求每小时供风量，烟气生成量及烟气成分。
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总结
1、着火 汽油机：点燃，高温单阶段自燃。 柴油机：压燃，低温多阶段自燃。 2、燃烧 汽油机：预混气体中的紊流火焰传播。 柴油机：前期，准预混合气体的燃烧； 后期，扩散燃烧。
第三章 复习思考题
1、石油燃料中碳原子数目与理化性质的变化趋势有什么 规律？ 2、汽油、柴油的主要使用性能指标有哪些？用什么参数 表示？ 3、什么是理论空气量？什么是过量空气系数？什么是空 燃比？它们之间有什么关系？如何计算？ 4、什么是热着火理论？什么是连锁反应理论？连锁反应 有哪几个基本阶段？各阶段有什么特点？ 5、汽油机燃烧过程中紊流火焰传播速度高还是层流火焰 传播速度高？为什么？ 6、由燃烧基本理论说明汽油机和柴油机的着火和燃烧各 有什么特点和区别？
第三节 燃烧热化学
在化学反应方程式的基础上找出燃烧前、 后，燃料、空气、燃烧产物之间数量的 关系。
一、1kg燃料完全燃烧所需的理论空气量
理论空气量： 1kg燃料完全燃烧所需的空气量。 燃料质量成分：gC+gH+gO=1 空气含氧：体积计21%，质量计23% C+O2=CO2；H2+1/2O2=H2O
三、油滴与喷雾燃烧
特点：非预混的、不均匀的扩散燃单个油滴复杂 油滴直径<10m：连续的蓝色抛物面形状火焰。 油滴直径=20-40m：在连续的火焰中有单独的扩散 燃烧点出现。 油滴直径>40m： 不连续，扩散燃烧。 燃料高温缺氧、容易 脱氢生成碳烟。
烃的反应速度与时间的关系 诱导期τi：链引发 链引发不一定必须是高温 自动加速（A-B），自动减速（B-C） 加入催化剂可影响反应速度
2、自燃 是指具有适当的温度、压力的可燃混合 气，在没有外部能量引入的情况下，依 靠自身的反应自动加速，并自发地引起 火焰的过程。
热着火理论：加热→分子或原子的温度↑ → 动能E↑ →E>E*时→活性中心→遇到反 应物发生反应→放热→加热其它分子或 原子。 热着火的临界条件： q1 ≥ q2
3、点燃 利用电火花在可燃混合气中产生火焰核 心并引起火焰传播的过程。 点火能量>最小值 熄火距离
二、在预混气体中的火焰传播
汽油机的燃烧方式 1、层流火焰传播，vL=0.4-0.5m/s
2、紊流火焰传播
vT=20-70m/s 宏观紊流使火焰前锋面产 生弯曲和皱褶，反应面积 增大； 微观紊流使传热系数增大； 强紊流使火焰前锋面破裂， 产生传质作用，火焰厚度 增加。
三、α>1时完全燃烧产物的数量
1、燃烧前混合气的数量M1 汽油机：M1=αL0+1/MrT 柴油机：M1= αL0 2、燃烧产物数量M2 M2=αL0+gH/4+gO/32 M2> M1
四、燃料热值和混合气热值
1、燃料热值 定义：1kg燃料完全燃烧所放出的热量。 高热值：燃料热值中包括水的汽化潜热。 低热值h：燃料热值中不包括水的汽化潜热。 2、混合气热值Qmix 定义： 1kmol可燃混合气完全燃烧所放出的 热量。 kJ/kmol h h
三、汽油、柴油性能差异对发动机的影响 1、混合气形成 汽油蒸发性好，可在气缸外部混合； 柴油蒸发性差，粘性好，宜高压喷射雾化。 2、着火和燃烧 汽油自燃温度高，不适合压燃，适合于点燃， 要防止自燃；燃烧是以火焰传播的方式进行。 柴油易自燃，着火用压燃方式；燃烧的前期 是预混合气体的燃烧，中后期是扩散燃烧。
第二节 燃料的使用特性
一、柴油
1、十六烷值----自燃性指标 正十六烷：十六烷值=100 α-甲基奈：十六烷值=0 十六烷值高：自燃性好，混合、燃烧好 十六烷值过高：燃烧不良、易冒烟 十六烷值低：着火困难、工作粗暴 一般希望十六烷值=40-60
2、馏程----蒸发性 馏程：燃料馏出量随温度变化的关系 t50↓→冷起动性好 t90、t95↓→难以蒸发的重馏分少 3、粘度----流动性指标 粘度↓→雾化好 粘度↓↓→不利于密封和润滑 4、凝点----低温流动性 标号=凝点温度，10、0、 - 10、-20、-35
二、过量空气系数α（λ）
α定义：燃烧1kg燃料实际提供的空气量L与 理论空气量L0之比。 α=L/L0 汽 油 机：α=0.6-1.2 高速柴油机：α=1.2-1.6 增压柴油机：α=1.8-2.2
空燃比A/F：燃烧时空气量与燃料量之比。 A/F=空气量/燃料量=αL'0 燃空比F / A：燃烧时燃料量与空气量之比。
四、醇类燃料
热值低、含氧量高，混合气热值与汽、柴 油相近。 汽化潜热是汽油的3倍，进气温度降低， 进气量增加；冷天需要预热进气。 辛烷值高，抗爆性好。 常温下与汽油难混合，需添加互溶剂。 甲醇对人的视神经有损害。
五、气体燃料
1、压缩天然气(CNG)、液化天然气(LNG)，主要 成分是甲烷。 低排放；辛烷值高；稀燃下限宽；低温运转性 能好；汽、柴油机都可用，PM=0。 储运性差； CNG压力高；最大功率下降。 2、液化石油气(LPG)，主要成分是丙烷、丙烯。 特点和CNG类似。 使用时汽化吸热，气温低时需加热。
二、汽油
1、辛烷值
辛烷值---抗爆性指标，辛烷值高，抗爆性好。 异辛烷：辛烷值=100 正庚烷：辛烷值=0 测定方法：研究法（RON）、马达法（MON） 辛烷指数（ONI）= RON/2+ MON/2 添加四乙铅可提高辛烷值，但产生铅排放 汽油标号=辛烷值
2、馏程 t10 ：轻质成分含量， t10↓→冷起动性好 t50：平均蒸发性，t50↓→加速性好、工作稳定 t90：重质成分量，t90↓→利于燃烧、不易积碳
Qmix = M1 = 1 αL0 + M rT
第四节 燃烧的基本知识
一、着火过程 着火：指混合气反应自动地加速，并产 生温升，以致引起空间某一位置或最终 在某个时刻有火焰出现的过程。 自燃：自发着火。 点燃：强制着火。
1、烃的氧化反应
m m Cn H m + n + O2 = nCO2 + H 2O 4 2
链锁反应：一次反应完成后产生同量的或多量的活性中心，使反 应得以继续或加速进行。 链引发：反应物受某种因素激发产生自由原子或自由基等活性中 心的过程。 链传播：自由原子或自由基反应后产生新的自由原子或自由基。 直链传播：一次反应完成后产生同量的活性中心。 支链传播：一次反应完成后产生多量的活性中心。 链中断：活性中心遇到壁面或惰性物质，使其反应能力下降，失 去活性。
分析
1）着火温度不仅与反应物的物性有关，而且与环境 温度、压力、容器形状、散热情况等有关。 2）临界温度和压力影响着火区域。 3）存在一个可燃混合物着火的浓度界限。
烃的低温多阶段着火
冷焰诱导期τ1：产生过氧化物和乙醛。 冷焰期τ2：产生甲醛，少量放热。 蓝焰期τ3：产生CO，CO遇到O2形成热火焰，大量放热。 当温度较高时，τ1和τ2不明显，直接到τ3→高温单阶段自 燃。
第三章 燃料与燃烧
第一节 发动机的燃料
传统燃料：汽油、柴油。 石油的炼制品，主要成分是C和H，以 烃类物质形式出现。 代用燃料：压缩天然气(CNG)、液化天然 气(LNG)、液化石油气(LPG)、二甲醚(DEM)、 乙醇、甲醇、氢气等 。 其中CNG、 LPG使用较多。
烃分子中碳原子数的影响
gC kg的C燃烧需氧：gC /12 kmol gH kg的H燃烧需氧：1/2×gH /2=gH/4 kmol
1 gC g H gO + 理论空气量：L0 = kmol/kg 0.21 12 4 32 1 8 kg/kg ' L0 = gC + 8g H gO 0.23 3