工程燃烧学 复习思考题.docx

工程燃烧学复习思考题1、自然界有哪几种能量形式？说明自然界的太阳能转变为其他能量形式的过程和热力发电厂中能量的转 化过程？机械能（位能、动能）、电能、化学能、热能（温度）、风能（速度）、光能（强度）、声能、核能、生 物质能核能f太阳能f生物质能（光合作用）；矿物质的（煤、油、天然气）的化学能 空气密度变化f空 气流动一风能；水蒸气升高f空气运动f雨落下f高位水流动f水力能；加热各种物质（水）f热能；半 导体光电效应f电能（光电效应）燃烧 传热发电厂中，煤、油、天然气的化学能 烟气的热能 工质的内能一-流动 冲击 空气炉内 电磁感应 在炉内 工质的动能 叶片的动能 电能喷管 叶轮 发电机2、 热能利用主要表现在哪些方面？常用热能利用设备的种类和特点？通常对一个燃烧器和燃烧室各有哪 些具体要求？热能的利用——燃料得化学能（煤、石油、天然气） 高温烟气的热能 蒸汽 _J 能——机械能—电能' 生产（蒸煮、加热、干燥、漂洗、反应、保温）采暖通风、制冷、生活用气燃烧室的基本要求：① 燃烧效率高一完全燃烧程度、取决于燃料、燃烧方式、燃烧过程组织管理② 燃烧强度大一位时间、空间、面积上的燃烧量，结构空间小、耗材少。

③ 燃烧稳定性一火焰正常着火、传播、稳定燃烧、不产生脱火、回火、超温、冲墙等④ 燃烧污染少一不产生SO2、NOx粉尘和碳黑，与燃料种类、燃烧方式、末部烟气处理有关 燃烧器基本要求：1） 能够实现良好的混合（速差、相交、旋转）对重油、油渣、煤灰、水煤浆尤为重要2） 点火容易，火焰稳定（点火环多头交叉，稳焰罩）3） 结构紧凑，重量轻，安装操作方便3、 何谓燃料的燃烧？完全燃烧所需要条件？气、液、固三种燃料的燃烧过程燃烧和特点？工程燃烧过程 中主要存在的问题和解决的途径？工程燃烧重点研究课题有哪些？燃烧——是一种复杂的物理化学过程，其本质是燃料与氧化剂发生剧烈发光发热反应燃烧条 一①有足够的温度（达到着火温度），②有足够的空气和良好的混合，③有足够的时间和空间， ④及时输入和排出燃烧产物主要存在的问题和解决方法 ：可利用矿物质的燃料资源有限——（煤300年，油 50 年，天然气 50 年）存在能源危机解决方法有： 大力开发新的可再生能源能源利用率低（仅为 1/2 1/3）——以煤为主，燃烧技术落后，各种能量转化和传递的热工设备落后解决方法有：开发各种高效清洁的燃烧技术，开发高效的各种热工传质设备（锅炉、冷机、换热器）。

生产的大量污染. 解决方法有：控制总量排放、达标排放、高效的脱硫脱硝和除尘过程存在各种安全隐患：①气体燃料开采，输送，储运过程一引起大火和灾难的后果、中毒；② 煤的开采过程中发生瓦斯爆炸，透水等恶性事故解决方法：加强安全教育、提高防范意识，提高安全 技术措施，定期检查和集中大检查4、固体燃料种类？煤分类的依据和种类？煤的工业分析成分和性能指标？标准煤的概念和应用？石油制品的种类、成分和性能指标？气体燃料的种类、 ——焦碳 T来源、成分和性能指标？工业分析: 水分（M） +灰分（A）+可挥发分（V） +固定碳（C）=100%. 特性指标:发热量（热值）—— 单位燃料（kg、m3）完全燃烧时所释放的热量（kJ/kg）， 有高低位热值之分，相差值为燃烧产物中蒸气的汽化 潜热 标准 —— gw=7000 X 4.18kJ/kg,称理想的 标准煤，用于各种能量消耗的比较和统计灰分輒A~ 固定碳（Fc） 挥发分（Vd） —水分1*）ACHONSMnMwr 干燥元素（daf） 尸干燥（d）一 空干基（ad）收到基（ar）100%图1燃料组分的各种表示基准的关系5、燃料燃烧计算的基本原则？理论空气量和理论烟气量的计算？何谓空气过剩系数a?当a变化时对燃料燃烧有何影响？通常气、液、固燃料燃烧时a的取值范围?理论空气量——单位燃料完全燃烧所需要的最少空气量（kga/kgf）、 （Nm3/kgf）过量空气系数a-厂L 0 k a变化是分析：a =1时二 kV 0k理论上，燃料可完全氧化燃烧，燃料与空气之比称为化学当量比。

a <1时出现不完全燃烧，冒黑烟，环境污染严重，仅用点燃过程，混合不充分a >1时燃烧能达到空气燃烧（充分混合），但不能太大〜增加排烟损失，降低炉温、影响6、 燃料的理论燃烧温度和理论发热温度有区别？提高实际燃烧温度有何作用？可采取哪些措施来提高燃烧温度？怎样计算烟气的焓值？在哪些情况下要考虑飞灰的焓? 理论燃烧温度:t二（Qnet + h Sy C Vy y■大大增加燃烧反应速度、缩短燃烧时间和节约燃烧空间;大大增加烟气的辐射换热量,增加200°C，换热量可增加90%;增加NOX的产生量，增加污染物的产生.Qj *采用禹丛侑熾斜（天然气"液优7V 気T &将悠料预按刮技高的温度，車汕L2QX：,盒炉煤^^300—4OOV;~将乍气预熱刮1工口00匸・可大大増加反应谏度利强化传软：J采用罠好的保温措硒4较厚优底的保温村料.表面用铝箔.不气流喙凤；「加强混合（人速差、柏交、施隘）盾加反应面积（雾优*粉祥）增加温哄;<制少同部过熟，使堪焼动力场均匀V烟气冋谎和二次燃垸;Y采用富氧燃烧利純氧燃垸V富氧朕，高温切割用纯*7、何谓化学反应速度？怎样来确定化学反应速度？主要影响反应速度的因素有哪些？在工程燃烧过程 中，通常可采取哪些方法来提高化学反应速度？化学反应速率W——单位时间内参与反应的初始反应物或最终生成物浓度的变化率。

a. 温度对W的影响:当T/时，对W提高的作用减少，低温时利用T/来使W/更有利;E/-W/,高温对高活化能更有利一煤的燃烧，重油的燃烧b. 活化能E :活化能EX 活化分子数增加 —— 反应速度W/,可采用各种催化剂、将饱和分子分解成离子、根、原子，从而使NE/ -W//.c. 反应压力P:在燃气轮机中，采用压缩空气燃烧使W//,循环增压比&最大达到25,可使燃烧室体积和燃烧时间大大缩短d. 反应物浓度Cl、C2、C3:增加反应物的浓度一增加接触反应面积（液体和固体）一液体雾化，固体粉化，从而使W//e. 混合物不可燃组分对W的影响:当燃烧气体中渗有不可燃气体（N2、CO2时）W要受到影响因此得到纯氧和富氧燃烧时，燃烧速度增加很多，切割、火箭上升等采用纯氧燃烧.8、 何谓活化能？当活化能变化时对化学反应有何影响？可采用何种方法来降低活化能？活化能 : 普通分子变为活化分子需要吸收的最小能量E=83700〜 418700J/gmol;破坏旧健和建立新健所 需 的 最 少 能 量 H2—— 健 能 431200J/gmol.9、何谓链式反应？它一般有哪几个过程组成？请举例说明？ 链锁反应：采用某种方法，一旦使这个反应引发，就会发生一系列反复循环的连串反应，使反应自动进 行下去，只要链载体（活化中心原子、离子、根）不消失，反应就不会停止。

链锁反应的三个过程：① 链的形成一光、高能电磁辐射、引入微量催化剂② 链的增长式传递，单链传递（不分枝）传递，反应速度取决于开始活化中心分枝传递反应，速度活■化分子甲碰撞而发生反应碰撞发生能量交换而不反应图1活化能概念迅速增加而引起爆炸③ 链的中断，活化中心相互碰撞（P较高时）或与容器碰撞（P较低时）而消失通常增加S/V值，P 增加，引入抑制剂使链的中断加快10、请解释化学物理概念：预混合可燃气体、着火、热自燃、链式自燃、点燃、爆炸；热着火的机理、条 件、温度和界限？链式自燃的机理、条件？请解释着火半岛现象？ 预混气体——气体燃料与氧化剂（空气）均匀混合的气体着火——把燃烧化学反应速度W剧烈增长的现象称着火热自燃一一由自身温度的不断提高，使活化分子的数量增多，而引起W剧烈增长的现象断积聚而使活化分子不断增多，温度不断链锁自燃——由于分枝链锁反应而使活化中心迅速增殖，而引起W剧烈增长的 现象点燃——由于外界能量的输入（电火化、电弧、炽热物体、火焰）使局部气体强烈 着火，然后局部火 焰扩展到整个空间（整个点燃 过程伴随着火焰的传播过程）爆炸——化学反应速度剧烈增长，整 个反应在瞬间完成放的热量Q1>对周围散失的热量Q2时，由于内部热量不着火机理：在一定的外界条件下，可燃物释图6（1）着火半岛现象增高。

这样不断加速导致着火系统的（临界）着火条件： q _q >o或叫ox）1 2 d链锁自燃——由于某种原因，而使活化中心数量随时间剧烈增殖 一一引 起 W 剧烈增长的现象链锁反应速度W:活化中心浓n----①热运动产生的结果，与温度有关 而与链锁反应几乎无关wl;②链锁分枝反应的结果，与活化中心n浓度有 关，W2=nf;③活化中心自身碰撞消失（P很高时）和与壁面碰撞消失（P 很低时）W3=ng .11、点燃和自燃相比有何特点？点燃方式种类和应用？使可燃混合气体易于点燃，工程上可采取哪些措施？① 自燃发生在整个容积内，从局部开始后扩散到整个空间②点燃过程伴随着火焰的传播过程，进展取决于是否能传播③点燃温度比自燃温度高得多，T>1000K点燃方式和应用:①用炽热物体（电阻丝，炉壁、耐火砖面）点燃，用于实验室和工业炉上②电火花和电弧点燃，是利用高压放电现象点燃可燃气体，用于打火机、燃烧器、汽油发动机等③局部火焰点燃，利用高温气体回流点燃，用于锅炉、大型燃烧器，工业炉窖④自燃方法点燃，利用活塞绝热压缩可燃气体到高温高压引起自燃，用于柴油机上12、火焰传播的概念、机理？火焰传播的速度和影响因素？常用气体的火焰传播速度？火焰传播——点燃一局部气体着火燃烧（传播）一邻近气体燃烧（传播）一•••火焰传播机理一一在火焰前锋内进行剧烈的燃烧反应，使边界上产生很大的浓度梯度和温度梯度一引起强 烈的能量和质量交换一邻近气体着火燃烧一化学反应在空间的移动。

火焰传播速度：火焰前峰法向相对于新鲜气体的移动速度用 SL 表示13、平面火焰的稳定条件？为什么说平面火焰在实际过程中几乎不存在？ 曲面火焰的稳定条件和稳定机理？工程上常用的火焰稳定方法图）？ a.采用各种钝体而形成的低 速区.b •采用多股交叉进行点燃.C •采用 气流旋转I中间形成负压，使高温气体 回流.d.采用空扩在根部造成回流区并 米用耐火材料进行加热点火.e.米用低速点火出口处形成低速区;f.采用逆 向喷射.14、气体射流混合的种类和特点？强化燃 料和空气混合的技术措施？使流体产生气流速度在微元焰 锋面上的分量wg=_w e=ows =0 e=90旋转有哪几种方法？旋流强度计算和影响 因素？圆锥形火焰焰锋火焰焰锋面形状与倾 角;的关系a.自由射流一气体由喷射入静止空气的不受空间限制的流动特点：由于图2曲面火焰的稳定不断卷吸周围的气流，射流边界不断变宽，中心速度不断变化变小，最后淹没在大气中b・同轴多股射流一特点:用于低压燃气具有大流量的燃烧器，相互混合着火，火焰稳定，大多用于预混 合气体的无焰燃烧c・ 相交射流 相交射流的混合更强烈，可将燃烧分成多股小流喷入空气中，也可将空气分为多股流 喷入火焰中。

多数用于天然气和水煤气等热值较高的燃料d・旋转射流 旋转作用，其扩散角很大，射程短，混合强烈中间出现一个回流区，将燃烧后的高温气体回流点火回流区的存在对燃料的着火燃烧有很重要的作用，因此很广，几乎所有难以燃烧的 燃料（重油、水浆、煤粉）都。