第2章 燃烧参数计算

2000 − 1900 ∴ t = 1900 + × (16933 − 16458 ) = 1949 °C 17429 − 16458
第五节 不完全燃烧产物与产物的离解
一、不完全燃烧产物 可燃固体和可燃气体（CO、H2、CH4） 可燃固体和可燃气体（ 、 二、燃烧产物的离解 离解产物（CO、H2、O2、OH、H、O、C、N、NO、CH4、NH3） 、 、 、 、 、 、 、 、 三、燃烧过程中产物离解的意义
聚合
环化
二、燃烧产物的毒害作用
1.缺氧、窒息作用 缺氧、 缺氧 2.毒性、刺激性及腐蚀性作用 毒性、 毒性 3.高温气体的热损伤作用 高温气体的热损伤作用
表1-1 氧浓度下降对身体的危害 氧浓度（ ） 氧浓度（%） 16~12 14~9 10~6 6 对身体的危害情况 呼吸和脉搏加快， 呼吸和脉搏加快，引起头痛 判断力下降， 判断力下降，全身虚脱 意识不清，引起痉挛， 意识不清，引起痉挛，6~8min死亡 死亡 5min致死浓度 致死浓度
V
0 . air
注意：条件不同时， 注意：条件不同时，摩尔体积数值不同
例题1-1 试求 试求4kg木材燃烧所需要的理论空气量。已 木材燃烧所需要的理论空气量。 例题 木材燃烧所需要的理论空气量 知木材的组成为： 知木材的组成为：C~43%，H~7%，O~41%，N~2%， ， ， ， ， W~6%，A~1%（质量百分数）。 ， （质量百分数）。
三、热烟气的危害性作用
1.毒性、刺激性及腐蚀性 毒性、 毒性 2.减光性 减光性 3.爆炸性 爆炸性
四、燃烧产物计算 （一）固、液体可燃物燃烧产物体积计算 （二）气体可燃物燃烧产物体积计算 （三）产物百分组成 （四）产物密度计算
（一）固、液体可燃物燃烧产物体积计算
组成： 组成：C%+H%+O%+N%+S%+A%+W%=100%
（四）密度计算
1. 根据体积百分组成计算
44CO2 ′+ 64SO2 ′+ 18H 2O′ + 28N 2 ′+ 32O2 ′ ρ= (kg / m3 ) 22.4 ×100
2. 通过反应物中的质量计算
m产 m可 + m空 （ − A%） 1.293αV0 air 1 + ρ= = = (kg / m3 ) Vα .产 Vα .产. Vα .产
VO . P = V 0.CO 2 + V 0. SO 2 + V 0. H 2 O + V 0. N 2 = ( C + S + H + W + N ) × 22 .4 + 0 .79V0.air 12 32 2 18 28 100 (m 3 /kg)
（二）气体可燃物燃烧产物体积计算
组成： 组成： CO%+H2%+∑CnHm%+H2S%+CO2%+O2%
V 0 . air C% H % S% O% 22 . 4 = （ + + − ）× 12 4 32 32 0 . 21
V 0 . air
= 17.39( m )
3
43 % 7% 41 % 22 . 4 = （ + − ） × ×4 12 4 32 0 . 21
二、 气体可燃物完全燃烧理论空气需要量 组成： 组成： CO%+H2%+∑CnHm%+H2S%+CO2%+O2%
第四节 燃烧温度的计算
假设条件 a：燃烧初始温度为 ：燃烧初始温度为298K b：可燃物和空气按计量比进行 ： c：燃烧是完全燃烧 ： d：在等压下进行。不考虑体积膨胀 ：在等压下进行。 e：燃烧是个绝热过程 ：
燃烧温度的求算步骤： 燃烧温度的求算步骤： 1.求出 L 求出Q 求出 2.假定一个 1，根据公式 l1 假定一个T 根据公式Q 假定一个 3.假定一个 2，根据公式 l2 假定一个T 根据公式Q 假定一个 4.用插值法求出 用插值法求出T 用插值法求出
空气需要量
V 0.air = V 0.O 2 0 .21
例题1-2 试求 3焦炉煤气燃烧所需要的理论空气量 试求5m 焦炉煤气燃烧所需要的理论空气量. 例题 已知组成为： ， ， 已知组成为：CO~6.8%，H2~57%，CH4~22.5%， ， N2~4.7%,C2H4~3.7%, CO2~2.3%, H2O~3% （V/V） ）
表1-2 不同浓度 CO2对身体的影响 CO2（%） ） 3 4 5 7~10 对身体的危害情况 刺激，呼吸、脉搏加快， 刺激，呼吸、脉搏加快，血压升高 头痛，眩晕、耳鸣、 头痛，眩晕、耳鸣、心悸 呼吸困难， 呼吸困难，30min产生中毒症状 产生中毒症状 数分钟意识不清，出现紫斑， 数分钟意识不清，出现紫斑，死亡
(2) 1kg木材完全燃烧放出的热量：
Q l = 4 . 18 × [ 81 C + 300 H − 26 ( O − S )] − 6 × ( 9 H + W ) × 4 . 18 = 16933 ( kJ )
(3) 求理论燃烧温度：
设温度为1900℃,查表求
Ql1 =16458(kJ)
C P N 2 = 1.4758
二、大气中二氧化碳的平衡 光合作用使大气中二氧化碳含量降低 燃烧反应和自然界的氧化反应使二氧化碳含量升高 讨论： 讨论： 全球气温升高的原因？ 全球气温升高的原因？
三、温室效应的危害及对策
1.海平面上升 海平面上升 2.沙漠化进程加快 沙漠化进程加快
控制对策： 控制对策： 1.减少碳氢燃料的燃烧量，发展水能、风能、太阳能、核能、 减少碳氢燃料的燃烧量，发展水能、风能、太阳能、核能、 减少碳氢燃料的燃烧量 潮汐能 2.退耕还草、退耕还林、增加绿色植被的覆盖面积 退耕还草、退耕还林、 退耕还草
一、燃烧产物
1.定义:由于燃烧而生成的气、 1.定义:由于燃烧而生成的气、液和固体物质 定义 2.完全燃烧产物 2.完全燃烧产物 3.不完全燃烧产物 3.不完全燃烧产物 4.氮氧化物 4.氮氧化物 5.烟:由燃烧或热解作用所产生的悬浮于大气中能被人看到的 5.烟 产物. 产物. 碳氢 化合物
裂解
脱氢
V 0 .O 2 ( H ) =
H % × 22 . 4 4
V 0 .O 2 ( S ) =
V 0 .O 2
S% × 22 . 4 32 C% H% S% O% = × 22 . 4 + × 22 . 4 + × 22 . 4 − × 22 . 4 12 4 32 32 C% H % S% O% = （ + + − ） 22 . 4 × 12 4 32 32 =（ C % H % S % O % 22 . 4 + + − ）× 12 4 32 32 0 . 21
（1）离解的原子和原子团作为连锁反应的自由基，促进了燃烧发生 ）离解的原子和原子团作为连锁反应的自由基， （2）离解反应的存在降低了火焰温度 ） （3）产物具有很强的毒性，危及消防人员安全 ）产物具有很强的毒性，
第六节、 第六节、燃烧产物及温室效应
一、温室效应的成因
大气中的二氧化碳和水蒸气吸收地球辐射的红外射线， 大气中的二氧化碳和水蒸气吸收地球辐射的红外射线，使大气圈温度 升高。同时将部分吸收能量辐射回地球，使地球表面温度升高的现象。 升高。同时将部分吸收能量辐射回地球，使地球表面温度升高的现象。 二氧化碳含量的升高是温室效应的主要原因。 二氧化碳含量的升高是温室效应的主要原因。
2
=
43 % × 22 . 4 = 0 . 803 12
(m 3 )
V o .H 2O = (
Vα.N2
7% 6% + ) × 22 . 4 = 0 . 856 (m 3 ) 2 18 2% = VO.N2 + 0.79×VO.air = × 22.4 + 0.79× 4.325= 3.433 (m3 ) 2
T 2 − T1 T = T1 + Q l 2 − Q l1
3 Ql = ΣVi ⋅ CPi ⋅ T
求木材的理论燃烧温度。组成： 例1-3 求木材的理论燃烧温度。组成：C~43%，H~7%， ， ， O~41%，N~2%，W~6%，A~1% ， ， ， 解:(1)1kg木材完全燃烧时产物的体积：
V o . CO
1m3气体可燃物完全燃烧时各组分需要的氧气体积
CO ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ 1 O 2 2 H 2S ⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅ 3 O2 2 H 2 ⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅ 1 O2 2 C n H m ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ( n + m )O 2 4
V 0.O 2 = [ 1 CO + 1 H 2 + 3 H 2 S + ∑ (n + m )C n H m − O2 ] × 10 −2 2 2 2 4
第三节、 第三节、热容
1.定义：无相变、无化学变化时，一定量物质温度升高一度所需 定义：无相变、无化学变化时， 定义 要的热量 2.恒压热容 P 、恒容热容CV 恒压热容C 恒容热容 恒压热容 理想气体： 理想气体： CP -CV =R 均是温度的函数 3. 平均恒压热容 在恒定压力下，一定量的物质在某一温度范围内平均升高一 在恒定压力下， 度时所需要的热量。 度时所需要的热量。
m ) C H = 1 + 4） 22 . 5 + 2 + 4 ） 3 . 7 = 56 . 1 解 ∑ (n + （ × × n m （ 4 4
V
0 . air
= 5 × 4 . 76 [ 1 CO + 1 H 2 + 2 2 = 20 . 94 m 3） （
∑
( n + m ) C n H m − O 2 ] × 10 − 2 4
V0 = V0.CO2 +V0.H 2O +V0.SO2 +V0.N 2 m 79 = [CO+ CO + H2 + 2H2S + H2O + N2 + ∑(n + )CnHm]×10−2 + V 0.air 2 2 100 (m3 / m3
（三）百分组成的计算
′ V CO 2 = 0 .CO 2 × 100 Vα H 2O ′ = V0. H 2 O × 100 Vα ′ V SO 2 = 0 . SO 2 × 100 Vα ′ V N 2 = α . N 2 × 100 Vα
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
三、实际空气需要量
空气消耗系数（ 空气消耗系数（α） 完全燃烧所耗用的实际空气量与理论空气量之比 一般在1~2之间， 之间， α一般在 之间 气态可燃物 1.02~1.2 液态可燃物 1.1~1.3 固态可燃物 1.3~1.7
第二节 燃烧产物的计算
一、燃烧产物 二、燃烧产物的毒害作用 三、燃烧产物（烟气）的危害性 燃烧产物（烟气） 四、燃烧产物计算
′ V O 2 = α .O 2 × 100 Vα
N2 Vα . N 2 = + α 79 V 0.air 100 100 Vα .O2 = 0.21(α − 1)V 0.air
( 气体）
(m3 / m 3 )
(m3 )
(m 3 / kg )
Vα . N 2 = N × 22.4 + α 79 V 0.air (固、液） 28 100 100 Vα .O 2 = 0.21(α − 1) ⋅ V 0.air (m 3 )
设温度为2000 ℃,查表求 Q2 =17429 (kJ) l
C P CO 2 = 2 .4074 C P H 2O = 1.9423 Q l1 = 1900 × ( 0 .803 × 2.4074 + 0 .586 × 1.9423 + 3.433 × 1 .4758 ) = 16458 ( kJ )
第二章 燃烧参数计算
1. 空气需要量 2. 燃烧产物量及成分 3. 燃烧温度
第一节 燃烧时空气需要量计算
一、固、液体可燃物理论空气需要量 二、气体可燃物理论空气需要量 三、实际空气需要量
一、固、液体可燃物理论空气需要量 C%+H%+O%+N%+S%+A%+W%=100%
V 0 .O 2 C% (C ) = × 22 . 4 12