第三节 热值与燃烧温度及燃烧速度.docx

本文格式为Word版，下载可任意编辑第三节 热值与燃烧温度及燃烧速度 第三节 热值与燃烧温度及燃烧速度 热值 燃烧温度 燃烧速度 热值 我们知道，1摩尔的物质与氧气举行完全燃烧回响时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热例如1mol乙炔完全燃烧时，放出130．6×104 J的热量，这些热量就是乙炔的燃烧热，其回响式为： C2H2+2．5O2—→2CO2十H2O十130．6×104J 不同物质燃烧时放出的热量亦不一致，所谓热值：是指单位质量或单位体积的可燃物质完全燃烧时所发出的热量可燃性固体和可燃性液体的热值以“J／kg”表示，可燃气体的热值以“J／m3 ”表示可燃物质燃烧爆炸时所能达成的最高温度、最高压力及爆炸力等与物质的热值有关物质的燃烧热见表1—2 表1-2物质的燃烧热、热值和燃烧温度 物质的名称 * 燃烧热J／mol * * * * * 热值 J／kg * 燃烧温度℃ J／m 3* * 碳氢化合物： 甲烷 乙烷 苯 乙炔 882577 1542417 3279939 1306282 * 39400719 69333408 * 1800 1895 * 420500900 * * 58320000 * * * * * * * * * * * * 2127 * 醇类： 甲醇 乙醇 酮、醚类： 丙酮 乙醚 715524 1373270 * 23864760 30990694 * 1100 1180 * 1787764 2728538 30915331 36873148 * * * * * 1000 2861 * 石油及其产品： * 原油 汽油 煤油 43961400 46892160 41449320～46054800 1100 1200 700～1030 * 煤和其它物品： * 无烟煤 氢气 煤气 * 31401000 * 2130 1600 1850 211997 * 10805093 * 32657040 木材 镁 一氧化碳 硫 二硫化碳 硫化氢 液化气 自然气 石油气 磷 棉花 * 7117560～l4653800 25120800 * * * * * 1000～1177 3000 1680 1820 2195 2110 2022 2120 * * * 61435 285624 334107 1032465 543028 * * * * * 10437692 14036666 * * * * 12748806 * 10467000～113800000 35462196～39523392 38434824～42161076 * * 24970075 17584560 可燃物质的热值是用量热法测定出来的，或者根据物质的元素组成用阅历公式计算。

Q=(1000*Q燃烧)/22.4 (1—1) 1． 可燃物质假设是气态的单质和化合物，其热值可按下式计算， 式中：Q——每1m3可燃气体的热值，J／m3； Q燃烧——每摩尔可燃气体的燃烧热，J／mol [例1] 试求乙炔的热值 [解] 从表1—2中查得乙炔的燃烧热为130.6×104J／mol；代入公式(1—1) 答：乙炔的热值为5.83×107J/m3 2. 可燃物质假设是液态或固态的单质和化合物，其热值可按下式计算：Q=(1000*Q燃烧)/M (1—2) 式中：M——可燃液体或固体的摩尔质量 [例2]试求苯的热值；(苯的摩尔质量为78) [解〕从表1—2查得苯的燃烧热为328X104J／mol，代入公式(1—2) 答：苯的热值为4．21×107J／kg 3．对于组成对比繁杂的可燃物，如石油、煤炭、木材等，其热值可采用门捷列也夫阅历公式计算其高热值和低热值高热值是指单位质量的燃料完全燃烧，生成的水蒸汽也全部冷凝成水时所放出的热量；低热值是指单位质量的燃料完全燃烧，生成的水蒸汽不冷凝成水时所放出的热量。

门捷列也夫阅历公式如下： Q高 = 81C+300H-26(O-S) (1—3) Q低 = 81C+300H-26(O-S)-6(9H+w) (1—4) 式中，Q高、Q低——可燃物质的高热值和低热值，kcal／kg； C——可燃物质中碳的含量，％； H——可燃物质中氢的含量，％； O—一可燃物质中氧的含量，％； S——可燃物质中硫的含量，％； w—一可燃物质中的水分含量，％， [例] 试求5kg木材的低热值木材的成分为：C——43％，H—一7％，O——41％，S——2%， W——7％ [解]将己知物质的百分组成代入公式(1—4) Q＝81×43+300×7-26(41-2)一6(9×7+7)=4149(kcal／kg)=1735．9×104(J／kg) 那么5kg木材的低热值为： 5×1735．9×104=8679.7×104J 答：5kg木材的低热值为8679．7×104J 可燃物质的热值见表l－2 二、燃烧温度 可燃物质燃烧时所放出的热量，一片面被火焰辐射散失，而大片面那么消耗在加热燃烧产物上。

由于可燃物质燃烧所产生的热量是在火焰燃烧区域内析出的，因而火焰温度也就是燃烧温度可燃物质的燃烧温度见表1—2 火焰最高温度的计算： 燃烧过程是典型的非等温回响在这种处境下，可利用图3－5那样的恒压循环过程作计算如回响物的温度为T1，产物温度为T2，那么回响的ΔH为: ΔH＝ΔH1＋ΔH0298＋ΔH2 常温下的回响物，进入火焰后立刻变为产物由于过程是瞬间完成的，可以近似地认为回响是在绝热条件下完成的，回响放出的热全部用来加热产物和掺杂在回响物中的惰性气体，使之升高到火焰温度根据如此假设计算出的是火焰的最高温度Tm实际上，火焰并不是绝热的化学回响气团，所以温度要低一些 例3．9 燃烧水泥的转炉是利用煤粉燃烧加热的假设喷进转炉的煤粉掺有按燃烧回响计量的空气，试问转炉可能达成多高的温度? 解 煤粉燃烧过程可以用图3．6那样的恒压循环过程表示假设回响是在绝热条件下举行的，所以ΔH＝0由于循环过程，ΔH1＋ΔH2 －ΔH＝0，所以ΔH1＝ΔH2 ΔH1是煤粉的燃烧热，也就是CO2的生成热，等于－94.05千卡。

1摩尔煤粉燃烧需要1摩尔氧气，生成1摩尔二氧化碳，同时还混有4摩尔的氮气(空气中O2 ：N2＝1：4)所以，ΔH2是l摩尔CO2和4摩尔氮气从298K升温到Tm所需的热量查表知它们的热容为 CO2 Cp＝6.37十10.10×10-3T－3.41×10-6T2 N2 Cp＝6.66十1.02×10-3T ＝33.01Tm＋7.09×10－3Tm2－1.14×10－6Tm3－10434 又由于ΔH2＝ΔH1＝94050卡，所以得到关于火焰最高温度的方程为: 1.14×10－6Tm3－7.09×10－3Tm2－33.01Tm ＋104484＝0 解得 Tm＝2404（K） 实际上，火焰温度要比Tm低，由于不能达成绝热条件，而且从理论上讲，计算中假设碳和氧完全化合成CO2，这是近似的，在高温下二氧化碳的离解作用也不应忽略理论上严格计算火焰温度时，一般要经过屡屡迫近才行几种火箭燃料所能达成的理论最高温度如下： 燃料 NH2NH2 NH2NH9 B2H6 C2N6 氧化剂 O2 F2 F2 O3 理论最高温度(℃) 2970 4160 4360 5240 三、燃烧速度 （一）气体燃烧速度 由于气体的燃烧不需要象固体、液体那样经过熔化、蒸发等过程，所以燃烧速度很快。

气体的燃烧速度随物质的组成不同而异简朴气体燃烧如氢气只需受热、氧化等过程；而繁杂的气体如自然气、乙炔等那么要经过受热、分解、氧化过程才能开头燃烧因此，简朴的气体比繁杂的气体燃烧速度快在气体燃烧中，分散燃烧速度取决于气体分散速度，而混合燃烧速度那么取决于本身的化学回响速度；在通常处境下混合燃烧速度高于分散燃烧速度气体的燃烧性能也常见火焰传播速度来衡量，一些气体与空气的混合物在25．4毫米直径的管道中火焰传播速 度的试验数据见表 表4—8 一些可燃气体在直径25.4毫米管道中火焰传播速度，米／秒 最大火焰传播速度 4.83 1.25 可燃气体在空气中的含量，％ 38.5 45 最大火焰传播可燃气体在空气中的含速度 0.82 1.42 量，％ 3.6 7.1 气体名称 氢 一氧化碳 气体名称 丁烷 乙烯 — 6 —。