数学建模计算
体重问题
摘要
运用了数学中的拟合方法,拟合是对不同类型事物之间关系之表象的抽象。任何一个单一的关系必须依赖其他关系而存在，所有实际事物的关系都表现得非常复杂，这种方法就是对规律或趋势的拟合。拟合的成果是模型，反映一般趋势，趋势表达的是“事物和关系的变化过程在数量上所体现的模式和基于此而预示的可能性”。即是本题中身高与体重所体现的关系.
该问题是让我们运用数学思想和定理,来建立一个关于身高与体重的函数关系表达式.并在实例中进行检验,评价其合理性.
通过分析我们得出最为合理的一种假设,设其为指数函数.并根据假设经过绘图求解、验证得出关于身高与体重的函数模型为:. 经过分析
该模型比较科学的反映出身高与体重的关系.但没有考虑过多因素的影响.因此,我们在衡量体重时应考虑诸多实际因素.
关键字：数学拟合绘图
问题重述
通过分析题意作如下重述:
表一是四川建院周边不同身高的未成年男性的体重平均值表：
表二(实际采集到的20组样本)
根据表(二),结合实例,验证求出的函数是否适合不同的年龄和性别.给出验证的方法、公式和标准,提出修正意见.
二、问题分析
根据实际情况,体重受身高、年龄、性别、饮食、地域、国家、环境的影响. 不同身高、年龄、性别、国家、地域的人们的体重是有差别的.如:青少年和儿童,日本人和美国人,中国的南方和北方.该题忽略以上因素的影响.
根据图表(一)我们可以知道,本题属于拟合问题.表中提供的数据可得出如下函数图象:
通过分析,此图象在第一象限且呈递增趋势.我们得出四种假设:
假设一
通过该图象的走势与形状,我们假设它是一条直线,由于该直线全部位于第一象限,也就是,x,y,并且该图象与y轴的交点[我们设为
],的范围为,其表达式为:通过matlab软件得出数值(详细结果见附录),我们得出如下结论:代入得
假设二
观察图象类似于二次函数曲线图象,我们做出第二种假设.其系数设为,常数项为.其必须满足条件为: ,c1,其表达式为:通过matlab软件得出数值(详细结果见附录),我们得出如下结
论:代入得
假设三
该图象又类似于三次函数在第一象限的走势,我们作出第三种假设.其系数设为常数项为,其必须满足的条件是:,,其
表达式为:通过matlab软件得出数值(详细结果见附录),
我们得出如下结论: 由于
所以三次项系数为,表达式变为:
假设四
分析图象又可得出第四种假设,由于该图象可由指数函数变换得出,
故设其表达式为:其中必须满足条件: , 通过matlab软件得出数值(详细结果见附录),我们得出如下结论:
,代入表达式可得:
(注:,,
, ).又分析可知:假设一中的
范围为与所求出的结果不符,故此种假设一不成立.又假设
二中的范围是与所求出的结果不符故假设二不成立.然而假设三中与其必须满足的条件:的范围和的范围不符,故假设三不成立.而假设四中所求结果与其范围:完全符合故假设四成立.
又由图可知与原函数图象偏离最远的是图象、偏离较远的是图象、
偏离较小的是、重合最多的是.所以函数
即为所拟合的函数也就是所求原函数的解析式.
三、自我评价
优点: 此计算运用拟合的思想,能够比较科学的反映出身高与体重之间的关系,是衡量体重的比较合适的方法.由我们的假设、计算、验证且正确率较高.
缺点:该计算忽略了衡量体重的其他因素,较为理想化.并且得出的公式不便于实际运用,计算较复杂.
工程热力学习题集答案一、填空题 1．常规新 2．能量物质 3．强度量 4．54KPa 5．准平衡耗散 6．干饱和蒸汽过热蒸汽 7．高多 8．等于零 9．与外界热交换 10．7 2g R 11．一次二次12．热量 13．两 14．173KPa 15．系统和外界16．定温绝热可逆17．小大 18．小于零 19．不可逆因素 20．7 2g R 21、（压力）、（温度）、（体积）。 22、（单值）。 23、（系统内部及系统与外界之间各种不平衡的热力势差为零）。 24、（熵产）。 25、（两个可逆定温和两个可逆绝热） 26、（方向）、（限度）、（条件）。
31.孤立系； 32.开尔文(K)； 33.－w s =h 2－h 1 或 －w t =h 2－h 1 34.小于 35. 2 2 1 t 0 t t C C > 36. ∑=ω ωn 1 i i i i i M /M / 37.热量 38.65.29% 39.环境 40.增压比 41.孤立 42热力学能、宏观动能、重力位能 43.650 44.c v (T 2－T 1) 45.c n ln 1 2T T 46.22.12 47.当地音速 48.环境温度 49.多级压缩、中间冷却 50.0与1 51.（物质） 52.（绝对压力）。 53.（q=(h 2-h 1)+(C 22 -C 12 )/2+g(Z 2-Z 1)+w S ）。 54.（温度） 55. (0.657)kJ/kgK 。 56. (定熵线)
57.（逆向循环）。 58.（两个可逆定温过程和两个可逆绝热过程） 59.（预热阶段、汽化阶段、过热阶段）。 60.（增大） 二、单项选择题 1.C 2.D 3.D 4.A 5.C 6.B 7.A 8.A 9.C 10.B 11.A 12.B 13.B 14.B 15.D 16.B 17.A 18.B 19.B 20.C 21.C 22.C 23.A 三、判断题 1．√2．√3．?4．√5．?6．?7．?8．?9．?10．? 11．?12．?13．?14．√15．?16．?17．?18．√19．√20．√ 21.（×）22.（√）23.（×）24.（×）25.（√）26.（×）27.（√）28.（√） 29.（×）30.（√） 四、简答题 1.它们共同处都是在无限小势差作用下，非常缓慢地进行，由无限接近平衡 状态的状态组成的过程。 它们的区别在于准平衡过程不排斥摩擦能量损耗现象的存在，可逆过程不会产生任何能量的损耗。 一个可逆过程一定是一个准平衡过程，没有摩擦的准平衡过程就是可逆过程。 2.1kg气体:pv=R r T mkg气体:pV=mR r T 1kmol气体：pV m=RT nkmol气体：pV=nRT R r是气体常数与物性有关，R是摩尔气体常数与物性无关。 3.干饱和蒸汽：x=1,p=p s t=t s v=v″,h=h″s=s″
《燃烧学》复习题参考答案集 2009 / 1 / 9 第一章化学热力学与化学反应动力学基础 1、我国目前能源与环境的现状怎样？电力市场的现状如何？如何看待燃烧科学的发展前景？ 我国目前的能源环境现状： 一、能源丰富而人均消费量少 我国能源虽然丰富，但分布很不均匀，煤炭资源60%以上在华北，水力资源70%以上在西南，而工业和人口集中的南方八省一市能源缺乏。虽然在生产方面，自解放后，能源开发的增长速度也是比较快，但由于我国人口众多，且人口增长快，造成我国人均能源消费量水平低下，仅为每人每年吨标准煤，而1 吨标准煤的能量大概可以把400吨水从常温加热至沸腾。 二、能源构成以煤为主，燃煤严重污染环境 从目前状况看，煤炭仍然在我国一次能源构成中占70%以上，成为我国主要的能源，煤炭在我国城市的能源构成中所占的比例是相当大的。 以煤为主的能源构成以及62％的燃煤在陈旧的设备和炉灶中沿用落后的技术被直接燃烧使用，成为我国大气污染严重的主要根源。据历年的资料估算，燃煤排放的主要大气污染物，如粉尘、二氧化硫、氮氧化物、一硫化碳等，对我国城市的大气污染的危害已十分突出：污染严重、尤其是降尘量大；污染冬天比夏天严重；我国南方烧的高硫煤产生了另一种污染——酸雨；能源的利用率低增加了煤的消耗量。 三、农村能源供应短缺 我国农村的能源消耗，主要包括两方面，即农民生活和农业生产的耗能。我国农村人口多，能源需求量大，但农村所用电量仅占总发电量的14%左右。而作为农村主要燃料的农作物桔杆，除去饲料和工业原料的消耗，剩下供农民作燃料的就不多了。即使加上供应农民生活用的煤炭，以及砍伐薪柴，拣拾干畜粪等，也还不能满足对能源的需求。 电力市场现状： 2008年10月份，中国电力工业出现％的负增长，为十年来首次出现单月负增长。11月，部分省市用电增幅同比下降超过30％。在煤价大幅上涨和需求下滑的影响下，目前火电企业亏损面超过90％，预计全年火电全行业亏损将超过700亿元。 走势分析 2009年，走过今年“寒冬”的电力行业将机遇与挑战并存，挑战大于机遇。受整个经济下滑的影响，“过剩”的尴尬将继续显现。 电价矛盾将更加突出。今年以来，国家制定的煤电价格联动政策迟迟无法实施，导致发电企业亏损不断累积，电价矛盾日益尖锐。面对明年经济形势的复杂情况，电力销售价格能否适时调整，具有很大的不确定性。 结构调整有望借势“提速”。明年宽松的用电环境正好为中国电力结构调整腾出了时间和空间。面对今年的大变局，国内发电企业将从跑马圈地式的快速扩张，转向注重效益的发展模式。 燃烧科学的发展前景 燃烧学是一门正在发展中的学科。能源、航空航天、环境工程和火灾防治等方面都提出了许多有待解决的重大问题，诸如高强度燃烧、低品位燃料燃烧、煤浆(油-煤，水-煤，油-水-煤等)燃烧、流化床燃烧、催化燃烧，渗流燃烧、燃烧污染物排放和控制、火灾起因和防止等。 我国的能源现状也决定了必须大力的发展燃烧学科。 燃烧学的进一步发展将与湍流理论、多相流体力学、辐射传热学和复杂反应的化学动力学等学科的发展相互渗透、相互促进。 2、什么叫燃烧？
第二章 热力学第一定律 思 考 题 1. 热量和热力学能有什么区别？有什么联系？ 答：热量和热力学能是有明显区别的两个概念：热量指的是热力系通过界面与外界进行的热能交换量，是与热力过程有关的过程量。热力系经历不同的过程与外界交换的热量是不同的；而热力学能指的是热力系内部大量微观粒子本身所具有的能量的总合，是与热力过程无关而与热力系所处的热力状态有关的状态量。简言之，热量是热能的传输量，热力学能是能量？的储存量。二者的联系可由热力学第一定律表达式 d d q u p v δ=+ 看出；热量的传输除了可能引起做功或者消耗功外还会引起热力学能的变化。 2. 如果将能量方程写为 d d q u p v δ=+ 或 d d q h v p δ=- 那么它们的适用范围如何？ 答：二式均适用于任意工质组成的闭口系所进行的无摩擦的内部平衡过程。因为 u h pv =-，()du d h pv dh pdv vdp =-=-- 对闭口系将 du 代入第一式得 q dh pdv vdp pdv δ=--+ 即 q dh vdp δ=-。 3. 能量方程 δq u p v =+d d （变大） 与焓的微分式 ()d d d h u pv =+（变大） 很相像，为什么热量 q 不是状态参数，而焓 h 是状态参数？ 答：尽管能量方程 q du pdv δ=+ 与焓的微分式 ()d d d h u pv =+（变大）似乎相象，但两者 的数学本质不同，前者不是全微分的形式，而后者是全微分的形式。是否状态参数的数学检验就是，看该参数的循环积分是否为零。对焓的微分式来说，其循环积分：()dh du d pv =+??? 因为 0du =?，()0d pv =? 所以 0dh =?， 因此焓是状态参数。 而 对 于 能 量 方 程 来 说 ，其循环积分：
工程燃烧学简答题（二） 1. 燃料在不同条件下燃烧，可以有四种不同的情况： （1）空气消耗系数α=1，完全燃烧；（2）α>1，完全燃烧； （3）α>1，不完全燃烧；（4）α<1，不完全燃烧。 假设燃料与空气混合均匀，燃烧产物的热分解反应忽略不计，试列出四种情况下燃烧产物中可能包含的成分。假设燃烧产物是CO2，SO2，H2O，N2，O2，CO，CH4，H2中的几种气体。 或者：不同的过量空气系数情况下的燃烧产物有何区别？ 答：（1）α=1，完全燃烧时，燃烧产物包括CO2，SO2，H2O，N2。 （2）α>1，完全燃烧时，燃烧产物包括CO2，SO2，H2O，N2，O2。 （3）α>1，不完全燃烧时，燃烧产物包括不可燃气体CO2，SO2，H2O， N2，O2和可燃气体中CO，CH4，H2的一种或多种。 （4）α<1，不完全燃烧时，燃烧产物包括不可燃气体CO2，SO2，H2O，N2和可燃气体中CO，CH4，H2的一种或多种。 2. 影响燃烧室理论燃烧温度的因素有哪些？如何提高理论燃烧 温度？ 答： （1）燃料性质 单位体积燃烧产物的热含量越高，其理论燃烧温度也较高。 （2）空气消耗系数 空气消耗系数影响燃烧产物的生成量和成分，从而影响理论燃烧温度。在α≥时，α值越大，理论燃烧温度越低。 1 （3）燃料与空气的预热温度 空气或燃料的预热温度越高，理论燃烧温度越高。 （4）空气中的氧含量 当氧含量小于40%-50%时，燃烧产物生成量随氧含量增加而减少，此时理论燃烧温度提高明显。当氧含量再升高时，理论燃烧温度提高趋势减缓甚至降低。因此在生产实践中采用富氧空气来提高燃烧温度时，氧气的含量控制在
1.说明煤的化学组成、挥发份及灰分、水分、碳分等对煤质特性的 影响？ 煤的化学组成主要由碳(C)、氢(H)、氧(O)、氮(N)、硫(S)等元素组成： 碳是煤中主要的可燃元素，在燃烧过程中放出大量的热；煤的炭化程度越高，含碳量就越大；含碳量高的煤难以着火与燃烬，但是发热量很高。 氢也是煤中主要的可燃元素，有效氢的发热量很高，是碳发热量的3～4倍，煤中氢含量先随着炭化程度的增加而增加，当煤中含碳量为85%时达到最大值，然后随着炭化程度的增加而下降。 氧是煤中有害的不可燃元素，煤中含氧量随着炭化程度的增加而下降，煤中氧含量的存在会使煤发热量降低。 氮是煤中的有害不可燃元素，其存在不但降低煤的发热量，而且会生成NOx 等污染物； 硫是煤中的有害元素，在煤燃烧过程中会生成SOx等有害污染物。 挥发分是煤在隔绝空气条件下加热到850℃时析出的气体。挥发分含量多的煤，着火容易，着火温度低，燃烬容易；挥发分含量少的煤，着火温度高，着火困难，燃烬非常困难。 灰分是指煤中所含的矿物质在燃烧过程中经过高温分解和氧化作用后生成的一些固体残留物。灰分含量高的煤不仅使煤的发热量减小，而且影响煤的着火与燃烧。由于燃烧烟气中飞灰浓度大，使受热面易受污染影响传热、降低效率，并使受热面易磨损而减少寿命。同时，对排烟中的含尘量必须采用高效除尘措施，使排烟中含尘降低到合格的排放指标。在煤的使用过程中，一定要重视煤的灰熔点，否则容易造成结渣，不利于燃烧过程中空气的流通和气流均匀分布，破坏燃烧过程的稳定运行。 水分是煤中的不可燃成分，其存在不仅降低了燃料的可燃质含量，含水量大的燃料发热量低，不易着火、燃烧，而且在燃烧时还要消耗热量使其蒸发和将蒸发的水蒸气加热，降低燃烧室温度，使锅炉效率降低，并使排烟损失加大，还易在低温处腐蚀设备。含水量大的煤使得制粉设备制粉困难，需要高温空气或烟气干燥。同时，水分大的煤也不利于运输，并使成本增加。但是，在高温火焰中水蒸气对燃烧具有催化、媒介作用，可以加速煤粉焦碳的燃烧，可以提高火焰黑度，增加火焰及烟气的辐射放热强度，加强燃烧室炉壁的辐射换热。另外，水蒸气分解时产生的氢分子和氢氧根可以提高火焰的热传导率。这样，水分使飞灰中碳粒减少，从而使机械不完全损失减少，TSP减少，同时水分的蒸发有利于疏松煤层，增加孔隙率，改善燃烧。因此综合考虑，应以合适水分为好。 煤中碳分包括固定碳和游离碳。固定碳是指在隔绝空气的情况下煤中挥发分析出后剩下的固体物质中的含碳量；游离碳是指挥发分中的含碳量。一般来说，煤的煤化程度越高，挥发分含量越少，固定碳含量越高。煤中固定碳含量高，不利于煤的着火和燃烧，煤难以燃烬。 2.什么是有效氢，什么是化合氢？ 有效氢：与碳、硫结合在一起的氢，也叫可燃氢，可进行燃烧反应，并放出
习题及部分解答 第一篇 工程热力学 第一章 基本概念 1. 指出下列各物理量中哪些是状态量，哪些是过程量： 答：压力，温度，位能，热能，热量，功量，密度。 2. 指出下列物理量中哪些是强度量：答：体积，速度，比体积，位能，热能，热量，功量， 密度。 3. 用水银差压计测量容器中气体的压力，为防止有毒的水银蒸汽产生，在水银柱上加一段水。若水柱高mm 200，水银柱高mm 800，如图2-26所示。已知大气压力为mm 735Hg ，试求容器中气体的绝对压力为多少kPa ？解：根据压力单位换算 kPa p p p p kPa Pa p kPa p Hg O H b Hg O H 6.206)6.106961.1(0.98)(6.10610006.132.133800.96.110961.180665.92002253=++=++==?=?==?=?= 4. 锅炉烟道中的烟气常用上部开口的斜管测量，如图2-27所示。若已知斜管倾角 30=α ， 压力计中使用 3 /8.0cm g =ρ的煤油，斜管液体长度 mm L 200=，当地大气压力 MPa p b 1.0=，求烟气的绝对压力（用MPa 表示）解： MPa Pa g L p 6108.7848.7845.081.98.0200sin -?==???==α ρ MPa p p p v b 0992.0108.7841.06=?-=-=- 5.一容器被刚性壁分成两部分，并在各部装有测压表计，如图2-28所示，其中C 为压力表，读数为 kPa 110，B 为真空表，读数为kPa 45。若当地大气压kPa p b 97=，求压力表A 的读数（用kPa 表示） kPa p gA 155= 6. 试述按下列三种方式去系统时，系统与外界见换的能量形式是什么。 （1）.取水为系统； （2）.取电阻丝、容器和水为系统； （3）.取图中虚线内空间为系统。
内蒙古科技大学2006/2007学年春学期 《工程燃烧学》考试试题 课程号：010317-0 考试方式：闭卷 使用专业、年级：安全2004 任课教师：陈伟鹏 考试时间：2 小时 备 注： 一、填空题(共7题， 每空1分，共20分) 1．根据母体物质炭化程度的不同，可将煤分为四类，分别为 、 、 、 。 2.根据时间而言，燃烧过程需要总时间应包括 、 、 三个阶段。 3．静止气体中的自由射流，沿射流的前进方向，可将射流分为 、 、 。 4．按火焰的几何形状分，火焰有 、 及 三种。 5．为了使可燃混合物开始燃烧，实际采用 、 两种方式。 6．根据元素分析值，煤的主要可燃物是， 、 。 7．按气体流动性质，把燃烧过程分为 、 、 。 二、简答题（共3题，每题8分，共24分） 1. 简述动力学燃烧、扩散燃烧和中间燃烧。 2. 简述漩流数的概念。 3. 简述点火的定义。 三、计算题（共3题，每题12分，共36分） 学生班级________________学生学号： □□□□□□□□□□□□学生姓名：________________ ………………装订线………装订线………装订线…………试卷须与答题纸一并交监考教师…………装订线………装订线………装订线………………
1．某厂使用高炉和焦炉混合煤气，煤气温度为28℃，由化验室分析的煤气成分为： CO2 C2H4 O2 H2 CH4 CO N2 焦炉煤气 3.1 2.9 0.4 57.9 25.4 9.0 1.3 高炉煤气13.9 0.3 3.0 0.6 26.4 56.0 求：两种煤气的发热量和当焦炉煤气与高炉煤气按3：7混合时，混合煤气的成分和发热量。（1m3干煤气吸收的水分重g＝31.1） 2．某厂使用高炉和焦炉混合煤气，煤气温度为28℃，由化验室分析的煤气成分如题1。该炉子的热负荷为6980kW。试计算： （1）每小时供应给炉子多少立方米煤气？ （2）若空气消耗系数为n＝1.05时，每小时应供应多少立方米空气？（3）废气量有多少。 （计算时忽略炉子的吸气和漏气并忽略空气中的水分）。 3．某敞焰无氧化加热炉，采用焦炉煤气加热，空气消耗系数为0.5，炉气实际温度控制在1300℃。焦炉煤气成分（％）为： CO2 C2H4 O2 H2 CH4 CO N2 H2O 焦炉煤气 3.02 2.83 0.39 56.5 24.8 8.77 1.26 2.43 求：炉内的气体成分和烟气量（炉气成分中CH4和烟粒含量可忽略不计，当温度为1300℃时水煤气反应平衡常数K3＝0.333）。 四、论述题（共2题，每题10分，共20分） 1．试论述氢的燃烧反应机理。 2．试论述燃烧前沿面的概念及其传播机理。
一、请解释下面的基本概念 1． 燃烧: 是指可燃物跟助燃物（氧化剂）发生的剧烈的一种发光、发热的氧化反应。 4． 显光火焰的热损失机理 5． 烟囱效应：这种垂直的围护物中，由于气体对流对流，促使烟尘和热气流向上流动的效应，称为“烟囱效应”。 6． 引燃：引燃又称为强迫着火或点燃，是指由于从外部能源（如电热线圈、电火花、 炽热质点、点火火焰等）得到能量，使混气局部范围受到强烈加热而着火 8． 燃烧速度:单位容积内，单位时间完全燃烧掉的燃料量 9． 通风因子：A 为通风口的面积，m 2，H 为通风口自身的高度，m ；基本参数 A 成为 通风因子 10． 空气消耗系数:烧所消耗的实际空气量与理论空气量之比定义为空气消耗系数将可燃 物完全燃烧 11． 燃烧热: 燃烧反应中可燃物与助燃物作用生成稳定产物时的反应热称为燃烧热 12． 热值: 热值是指单位质量（或体积）的燃料完全燃烧时所放出的热量 14． 自燃: 可燃物在没有外部火花、火焰等火源的作用下，因受热或自身发热并蓄热所产生的自然燃烧，称为自燃 15． 斯蒂芬流：在燃烧问题中，高温气流与其相邻的液体或固体物质之间存在着一个相分界面 16． 火焰传播机理:依靠导热和分子扩散使未燃混合气温度升高，并进 入反应区而引起化学反应，导致火焰传播 17． 粉尘爆炸：可燃物质呈粉状或雾状而飞散在空气中遇火源而发生的爆炸称为粉尘爆炸 18． 阴燃：只冒烟而无火焰的燃烧现象 19． 闪点: 在规定的实验条件下，液体表面能够产生闪燃的最低温度称为闪点 20． 可燃液体爆炸温度极限：蒸气爆炸浓度上、下限所对应的液体温度称为可燃液体的爆炸温度上、下限 21． 反应速率：指单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加 24． 异相燃烧: 液体或固体燃料和气态氧化剂的燃烧 25． 理论火焰温度 （1）可燃物与空气按化学计量比配比； （2）完全燃烧； （3）绝热等压燃烧； （4）燃烧的初始温度是 298K （25℃）。 在以上规定的条件的基础上计算出的燃烧温度，称为定压绝热火焰温度，或称理论燃烧
工程热力学试题 （本试题的答案必须全部写在答题纸上，写在试题及草稿纸上无效） 说明： 1）答题前请考生务必认真阅读说明； 2）考生允许携带计算器； 3）重力加速度g＝9.80m/s2； 4）本套试题中所用到的双原子理想气体绝热指数K＝； 5）理想气体通用气体常数R＝(mol·k)； 6）标准大气压Pa＝； 7）氧原子量取16，氢原子量取1，碳原子量取12，N原子量取14； 8）空气分子量取29，空气的定压比热Cp=(kg·K)。 一、是非题（每题2分，共20分；正确的打√，错误的打×。） 1、系统从同一始态出发，分别经历可逆过程和不可逆过程到达同一终态，则两个过程该系统的熵变相同。（） 2、循环功越大，热效率越高。（） 3、对于由单相物质组成的系统而言，均匀必平衡，平衡必均匀。（） 4、系统经历不可逆过程后，熵一定增大。（） 5、湿空气相对湿度越高，含湿量越大。（） 6、理想气体绝热节流前后温度不变。（）
7、系统吸热，熵一定增大；系统放热，熵一定减小。（） 8、对于具有活塞的封闭系统，气体膨胀时一定对外做功。（） 9、可逆过程必是准静态过程，准静态过程不一定是可逆过程。（） 10、对于实际气体，由焓和温度可以确定其状态。（） 二、填空题（每题5分，共50分） 1、某气体的分子量为44，则该气体的气体常数为。 2、某甲烷与氮的混合气，两组分的体积百分含量分别为70％和30％，则该混气的平均分子量为。 3、300k对应的华氏温度为。 4、卡诺循环热机，从200℃热源吸热，向30℃冷源放热，若吸热率是10kw，则输出功率为。 5、自动升降机每分钟把50kg的砖块升高12m，则升降机的功率为。 6、、30℃的氦气经节流阀后压力降至100kpa，若节流前后速度相等，则节流前管径与节流后管径的比值为。 7、某双原子理想气体的定压比热为，则其定容比热可近似认为等于。 8、容积2m3的空气由、40℃被可逆压缩到1MPa、0.6m3，则该过程的多变指数为。 9、空气可逆绝热地流经某收缩喷管，若进口压力为2MPa，出口
工程燃烧学简答题3 1.何为火焰稳定性？何谓回火？何谓脱火？工程上如何防止回火和脱火？ 答：①火焰稳定性：火焰传播速度与新鲜可燃混合气的流动速度两者大小相等，方向相反。 ②回火：预混可燃气体的火焰传播速度UL大于新鲜可燃混合气的流动速率W，火焰前沿位置将向新鲜可燃物的上游方向移动，则火焰向预混气体内部烧去称为回火。回火不仅仅发生于预混可燃气体的燃烧过程中，在固体燃料如煤粉燃烧过程中，也会发生回火。在工程上采用小孔或缩口等方法减小喷口直径、均匀喷口流速及冷却喷口等措施防止回火。具体措施如下：可燃混合气体从烧嘴流出的速度必须大于某一临界速度，后者与煤气成分、预热温度、烧嘴口径及气流性质等有关；当空气或煤气预热时，其出口速度还应该提高；注意保证出口断面上速度的均匀分布，避免使气流受到外界的扰动；对于燃烧能力大的烧嘴，需用气冷或水冷将烧嘴头进行冷却。 ③脱火：预混可燃气体的火焰传播速度U L远小于新鲜可燃混合气的流动速率W，火焰前沿位置将向燃烧产物的下游方向移动，则火焰被吹息或吹脱称为脱火。工程上采用各种形式的气流稳焰器或组织大小适中的高温回流区、合理控制预混气体流速W、各种形式的钝体等综合措施来防止脱火。具体措施如下：使气体的喷出速度与火焰传播速度相适应；采取措施构成强有力的点火源，如：燃烧通道突扩保证部分高温烟气回流到火焰根部；采用带涡流稳定器或带点火环的
烧；在燃烧器上安装辅助点火烧嘴或者在烧嘴前方设置起点火作用的高温砌体。 2.层流预混火焰稳定的条件？ 答：层流预混火焰稳定的条件：法向稳定条件符合余弦定律? =；切向稳定条件，存在着点火圈。 cos u w L
智慧树知到《燃烧学》章节测试答案 第一章 1、酸雨环境问题的主要原因是由燃烧引起的。 A.对 B.错 答案: 对 2、空气干燥基成分中，煤是没有水分的。 A.对 B.错 答案: 错 3、温室效应的产生的主要原因是（）。 A. 燃烧 B. 酸雨 C. 建筑物过多 D. 人口增长 答案: 燃烧 4、柴油的碳氢质量比（C/H）比煤炭的碳氢质量比（C/H）要大。
B.错 答案: 错 5、普罗米修斯通过实验证明了氧气的存在。 A.对 B.错 答案: 错 第二章 1、以下哪种说法是正确的？ A. 质量作用定律只适用于化合反应 B. 气体与固体的反应可以适用质量作用定律 C. 质量作用定律只适用于双分子反应 D. 质量作用定律只适用于不可逆反应 答案: 气体与固体的反应可以适用质量作用定律 2、关于Arrhenius定律，以下哪种说法是正确的？ A. Arrhenius定律只适用于放热反应
Arrhenius定律只适用于吸热反应 C. Arrhenius定律只适用于理想气体参与的反应 D. Arrhenius定律只适用于不可逆反应 答案: Arrhenius定律只适用于理想气体参与的反应 3、关于反应级数，以下哪种说法是正确的？ A. 反应级数只可能为正数 B. 反应级数只可能为整数 C. 增大压力一定会增大反应速度 D. 同等条件下，气体燃料的反应级数通常大于固体燃料的反应数 答案: 同等条件下，气体燃料的反应级数通常大于固体燃料的反应数 4、在其他条件可比的情况下，以下哪种气体自由射流与外部大空间之间的混合最强烈？ A. 扩展角30°的圆柱射流
扩展角15°的圆柱射流 C. 扩展角30°的扁平状射流 D. 扩展角45°的扁平状射流 答案: 扩展角45°的扁平状射流 5、如果在钝体中开一道可以流通的缝隙形成“开缝钝体”，以下哪种说法是正确的？ A. 开缝钝体的回流区范围会大于原来的钝体 B. 开缝钝体回流区内的混合强度会大于原来的钝体 C. 开缝钝体的射流长度会变短 D. 开缝钝体的扩展角会变大 答案: 开缝钝体回流区内的混合强度会大于原来的钝体 第三章 1、以下哪种措施会使得热自燃变得更容易？ A.
内蒙古科技大学考试标准答案A及评分标准 课程名称：工程燃烧学考试班级：安全2004 考试时间：20 年月日时分至时分标准制订人：陈伟鹏 一、填空题(共7题，每空1分，共20分) 1．根据母体物质炭化程度的不同，可将煤分为四类，分别为泥煤、褐煤、烟煤、无烟煤。 2.根据时间而言，燃烧过程需要总时间应包括混合时间、化学反应时 间、加热时间三个阶段。 3．静止气体中的自由射流，沿射流的前进方向，可将射流分为初始段、过渡段、自模段。 4．按火焰的几何形状分，火焰有直流锥形火焰、旋流火焰 及平火焰三种。 5．为了使可燃混合物开始燃烧，实际采用着火、点火两种方式。 6．根据元素分析值，煤的主要可燃物是，碳、氢。 7．按气体流动性质，把燃烧过程分为层流燃烧、紊流燃烧、 过渡燃烧。 二、简答题（共3题，每题8分，共24分） 1. 简述动力学燃烧、扩散燃烧和中间燃烧。 答：燃烧过程的速度受加热和化学反应速度的限制，叫动力学燃烧。3分 燃烧过程的速度受混合速度的限制，叫动力学燃烧。3分介于上述二者之间的燃烧过程属于中间燃烧。2分 2. 简述漩流数的概念。 答：无因次数群，s＝Gφ/(G x.R)可以用来反映旋转射流的旋流强度，叫做旋流数。4分Gφ为角动量，G x轴向动量。4分
3. 简述点火的定义。 答：先是一小部分可燃混合物着火4分，然后靠燃烧的传播，使可燃混合物的其余部分达到着火燃烧。4分 三、计算题（共3题，每题12分，共36分） 1．某厂使用高炉和焦炉混合煤气，煤气温度为28℃，由化验室分析的煤气成分为： CO2 C2H4 O2 H2 CH4 CO N2 焦炉煤气 3.1 2.9 0.4 57.9 25.4 9.0 1.3 高炉煤气13.9 0.3 3.0 0.6 26.4 56.0 求：两种煤气的发热量和当焦炉煤气与高炉煤气按3：7混合时，混合煤气的成分和发热量。（1m3干煤气吸收的水分重g＝31.1） 答：(1)查表5得1m3干煤气吸收水分得重量为g＝31.1 干煤气成分换算成湿成分：CO2湿＝0.00124g CO2干/（1＋0.00124 g CO2干）=2.79% 2分 成分焦炉煤气(%) 高炉煤气(%) CO2湿 2.98 13.38 C2H4湿 2.79 O2湿0.38 0.29 H2湿55.75 2.89 CH4湿24.45 0.38 CO湿8.66 25.39 N2湿 1.25 53.92 W 3.72 3.72 Σ100 100 焦炉煤气：Q低＝30.2CO湿+25.8 H2湿+85.5CH4湿+ 141C2H4湿 =4212千卡/m32分 高炉煤气：Q低＝30.2CO湿+25.8 H2湿+85.5CH4湿+ 141C2H4湿
工程热力学习题集 一、填空题 1．能源按使用程度和技术可分为 能源和 能源。 2．孤立系是与外界无任何 和 交换的热力系。 3．单位质量的广延量参数具有 参数的性质，称为比参数。 4．测得容器的真空度48V p KPa =，大气压力MPa p b 102.0=，则容器内的绝对压力为 。 5．只有 过程且过程中无任何 效应的过程是可逆过程。 6．饱和水线和饱和蒸汽线将压容图和温熵图分成三个区域，位于三区和二线上的水和水蒸气呈现五种状态：未饱和水 饱和水 湿蒸气、 和 。 7．在湿空气温度一定条件下，露点温度越高说明湿空气中水蒸气分压力越 、水蒸气含量越 ，湿空气越潮湿。（填高、低和多、少） 8．克劳修斯积分/Q T δ? 为可逆循环。 9．熵流是由 引起的。 10．多原子理想气体的定值比热容V c = 。 11．能源按其有无加工、转换可分为 能源和 能源。 12．绝热系是与外界无 交换的热力系。 13．状态公理指出，对于简单可压缩系，只要给定 个相互独立的状态参数就可以确定它的平衡状态。 14．测得容器的表压力75g p KPa =，大气压力MPa p b 098.0=，则容器内的绝对压力为 。 15．如果系统完成某一热力过程后，再沿原来路径逆向进行时，能使 都返回原来状态而不留下任何变化，则这一过程称为可逆过程。 16．卡诺循环是由两个 和两个 过程所构成。 17．相对湿度越 ，湿空气越干燥，吸收水分的能力越 。（填大、小） 18．克劳修斯积分/Q T δ? 为不可逆循环。 19．熵产是由 引起的。 20．双原子理想气体的定值比热容p c = 。 21、基本热力学状态参数有：（ ）、（ ）、（ ）。 22、理想气体的热力学能是温度的（ ）函数。 23、热力平衡的充要条件是：（ ）。 24、不可逆绝热过程中，由于不可逆因素导致的熵增量，叫做（ ）。 25、卡诺循环由（ ）热力学过程组成。 26、熵增原理指出了热力过程进行的（ ）、（ ）、（ ）。 31.当热力系与外界既没有能量交换也没有物质交换时，该热力系为_______。 32.在国际单位制中温度的单位是_______。
工程热力学计算练习题 1、设工质在K T H 1200=的恒温热源和K T L 300=的恒温冷源间按热力循环工作，已知吸热量为150kJ ，求热效率和循环净功。 2、5kg 氧气初态为p 1＝0.8MPa 、T 1＝800K ，经可逆定压加热过程达到1200K 。设氧气为理想气体，比热容为定值，摩尔质量M ＝32×10－3kg/mol ，试求氧气终态的体积V 2、热力学能变量ΔU 、焓变量ΔH 、 熵变量ΔS 。 3、有人设计一台循环装置，在温度为1100K 和350K 的两个恒温热源之间工作，且能输出净功1250kJ ，而向冷源放热500kJ 。试判断该装置在理论上是否可行？ 4、空气流经喷管作定熵流动，已知进口截面上空气的压力p 1＝7bar 、温度t 1＝947℃，出口截面上空气的压力p 2＝1.4bar ，质量流量q m ＝0.5kg/s 。空气的比定压热容c p =1.004kJ/(kg ·K)，气体常数Rg ＝0.287 kJ/(kg ·K)，k ＝1.4，试确定喷管外形、出口截面上空气的流速和出口截面面积。
证明题 1、试证明可逆过程的功?= -2 121pdV W 。 证明：设有质量为m 的气体工质在气缸中进行可逆膨胀， 其变化过程如图中连续曲线1－2表示。 由于过程是可逆的，所以工质施加在活塞上的力F 与外界作用在活塞上的各种反力之总和随时只相差一无 穷小量。按照功的力学定义，工质推动活塞移动距离dx 时，反抗斥力所作的膨胀功为 pdV pAdx Fdx W ===δ 式中，A 为活塞面积，dV 是工质体积微元变化量。 在工质从状态1到状态2的膨胀过程中，所作的 膨胀功为?=-2 121pdV W 2、试证明理想气体的比定压热容仅仅是温度的函数。 证明：引用热力学第一定律解析式，对于可逆过程有vdp dh q -=δ 定压过程p p p p T h dT vdp dh dT q c )()()(??=-==δ 对于理想气体T R u pv u h g +=+=，显然焓值与压力无关，也只是温度的单值函 数，即()T f h h =，故dT dh T h c p =??=)( 理想气体的比定压热容仅仅是温度的函数。
祝！各位同学考试顺利，新年快乐！ 中国矿业大学《燃烧学》复习题参考答案 2011 / 7/ 9 第一章化学热力学与化学反应动力学基础 1、我国目前能源与环境的现状怎样？电力市场的现状如何？如何看待燃烧科学的发展前景？ 我国目前的能源环境现状： 一、能源丰富而人均消费量少 我国能源虽然丰富，但分布很不均匀，煤炭资源60%以上在华北，水力资源70%以上在西南，而工业和人口集中的南方八省一市能源缺乏。虽然在生产方面，自解放后，能源开发的增长速度也是比较快，但由于我国人口众多，且人口增长快，造成我国人均能源消费量水平低下，仅为每人每年0.9吨标准煤，而1 吨标准煤的能量大概可以把400吨水从常温加热至沸腾。 二、能源构成以煤为主，燃煤严重污染环境 从目前状况看，煤炭仍然在我国一次能源构成中占70%以上，成为我国主要的能源，煤炭在我国城市的能源构成中所占的比例是相当大的。 以煤为主的能源构成以及62％的燃煤在陈旧的设备和炉灶中沿用落后的技术被直接燃烧使用，成为我国大气污染严重的主要根源。据历年的资料估算，燃煤排放的主要大气污染物，如粉尘、二氧化硫、氮氧化物、一硫化碳等，对我国城市的大气污染的危害已十分突出：污染严重、尤其是降尘量大；污染冬天比夏天严重；我国南方烧的高硫煤产生了另一种污染——酸雨；能源的利用率低增加了煤的消耗量。 三、农村能源供应短缺 我国农村的能源消耗，主要包括两方面，即农民生活和农业生产的耗能。我国农村人口多，能源需求量大，但农村所用电量仅占总发电量的14%左右。而作为农村主要燃料的农作物桔杆，除去饲料和工业原料的消耗，剩下供农民作燃料的就不多了。即使加上供应农民生活用的煤炭，以及砍伐薪柴，拣拾干畜粪等，也还不能满足对能源的需求。 电力市场现状： 2008年10月份，中国电力工业出现4.65％的负增长，为十年来首次出现单月负增长。11月，部分省市用电增幅同比下降超过30％。在煤价大幅上涨和需求下滑的影响下，目前火电企业亏损面超过90％，预计全年火电全行业亏损将超过700亿元。 走势分析 2009年，走过今年“寒冬”的电力行业将机遇与挑战并存，挑战大于机遇。受整个经济下滑的影响，“过剩”的尴尬将继续显现。 电价矛盾将更加突出。今年以来，国家制定的煤电价格联动政策迟迟无法实施，导致发电企业亏损不断累积，电价矛盾日益尖锐。面对明年经济形势的复杂情况，电力销售价格能否适时调整，具有很大的不确定性。 结构调整有望借势“提速”。明年宽松的用电环境正好为中国电力结构调整腾出了时间和空间。面对今年的大变局，国内发电企业将从跑马圈地式的快速扩张，转向注重效益的发展模式。 燃烧科学的发展前景 燃烧学是一门正在发展中的学科。能源、航空航天、环境工程和火灾防治等方面都提出了许多有待解决的重大问题，诸如高强度燃烧、低品位燃料燃烧、煤浆(油-煤，水-煤，油-水-煤等)燃烧、流化床燃烧、催化燃烧，渗流燃烧、燃烧污染物排放和控制、火灾起因和防止等。 我国的能源现状也决定了必须大力的发展燃烧学科。 燃烧学的进一步发展将与湍流理论、多相流体力学、辐射传热学和复杂反应的化学动力学等学科的发展相互渗透、相互促进。
1、1kg 氧气置于图所示的气缸内,缸壁能充分导热,且活塞与缸壁无摩擦。初始时氧气压力为0、5Mpa 、温度为27℃。如果气缸长度为2L,活塞质量为10kg,试计算拔除销钉后,活塞可能达到的最大速度。氧气的比热容)/(918.0K kg kJ c p ?=,k=1、395,)/(260.0K kg kJ R g ?= 解: 取气缸内的氧气为研究对象。 根据热力学第一定律W U Q +?=知道, 能,一部分用于对外做功。根据题意:的热量全部用于对外做功, 设环境温度为T 0,环境压力为P 0,V max 。氧气初始状态的压力为P 1,温度为T 1,容积为V 1,氧气膨胀后的容积为V 2,膨胀过程的膨胀功为W 。 V P W MV ?-=02max 2 1 21 1ln V V T R W g = 111T mR V P g = 12V V V -=? 122V V = 所以有:2ln 1T R W g = 110/P T R V P g =? 代入数据: 7.38484)2.02(ln )2715.273(2602ln 10211 1012max =-?+?=-=??p T R P T R V g g s m V /73.87max = 2、空气等熵流经一缩放喷管,进口截面上的压力与温度分别就是0、58Mpa 、440K,出口截面上的压力MPa p 14.02=。已知喷管进口截面面积为2、6×10-3m 2,空气的质量流量为1、5kg/s,试求喷管喉部面积及出口截面的面积与出口流速。空气的比热容)/(005.1K kg kJ c p ?=,k=1、4,)/(287.0K kg kJ R g ?= 解: 根据题意知道,进口参数为MPa p 58.01=,K T 4401=。出口截面上的压力MPa p 14.02=。喷管进口截面A 1面积2、6×10-3m 2,空气的质量流量Q 为1、5kg/s 。 )/(61.1251,11 ,1s m c v c A q f f =?=
工程燃烧学简答题（一） 1. 什么是燃料的高、低位发热量？两者之间有何关系？为什么热力计算中要用燃料的应用基低位发热量？ 答：煤的高位发热量是指单位质量或单位体积的燃料完全燃烧后燃烧产物冷却到使其中的水蒸汽凝结成0℃的水时所放出的热量；煤的低位发热量是指单位质量或单位体积的燃料完全燃烧后燃烧产物中的水蒸汽冷却到20℃时放出的热量，不包括水蒸汽潜热的燃料发热量； 烟气中的水蒸气尚未冷凝而直接排出，使燃料燃烧后烟气中的水蒸汽潜热无法回收利用 2. 什么是标准煤？有何实际意义？ 答：人为规定应用基低位发热量29300kJ/kg(即气体燃料29300 kJ/m3)的燃料（P25）能源的种类很多，所含的热量也各不相同，为了便于相互对比和在总量上进行研究，我国规定应用基低位发热量29300kJ/kg(即7000kcal/kg)的燃料为标准煤，也称煤当量。标准煤实际是不存在的，只是人为的规定。有何实际意义：提出标准煤的主要目的是把不同燃料划归统一的标准，便于分析、比较热力设备的经济性。不同的煤具有不同的发热量，有时差别很大。因此，在相同容量、相同参数的锅炉，在相同运行条件下，不能仅仅依据消耗燃料量的多少，来衡量锅炉运行的经济性。如果把不同的燃煤都折算为统一的标准煤，那就容易判断：哪一台
炉的标准煤耗量低，哪一台锅炉的运行经济性就好。 3. 煤中硫分有几种存在形式？简要说明他们对燃烧性能的影响。答：3种，有机硫、黄铁矿硫（前两者可燃，称为可燃硫或挥发硫）、硫酸盐硫。 4. 煤的化学成分有几种表示方法？为什么要用不同的成分分析基？试推导各种基之间的换算系数。 答：工业分析(工分)：灰分、水分、挥发份、固定碳、低位发热量、焦渣特性； 5. 何谓煤的元素分析法？煤的可燃元素有哪些？ 答：元素分析：测定燃料中的碳、氢、氧、氮、硫及水分 灰分的含量。可燃元素：C、H、S 6. 什么是燃油的闪点、燃点、着火点？了解它们有何实际意义？答：
1、1kg 氧气置于图所示的气缸内，缸壁能充分导热，且活塞与缸壁无摩擦。初始时氧气压力为0.5Mpa 、温度为27℃。如果气缸长度为2L ，活塞质量为10kg ，试计算拔除销钉后，活塞可能达到的最大速度。氧气的比热容)/(918.0K kg kJ c p ?=，k=1.395， )/(260.0K kg kJ R g ?= 解： 取气缸内的氧气为研究对象。 根据热力学第一定律W U Q +?=知道，加入系统的热量一部分用于增加系统的热力学能，一部分用于对外做功。根据题意：活塞如果要达到最大速度，那么氧气膨胀过程中吸入的热量全部用于对外做功，所以氧气的热力学能不发生变化。由于氧气可以看作理想气体，而理想气体的热力学能是温度的单值函数，所以氧气膨胀过程为可逆定温膨胀过程。 设环境温度为T 0，环境压力为P 0，氧气的质量为m ，活塞的质量为M ，活塞最大速度为V max 。氧气初始状态的压力为P 1，温度为T 1，容积为V 1，氧气膨胀后的容积为V 2，膨胀过程的膨胀功为W 。 V P W MV ?-=02max 2 1 2 11ln V V T R W g = 111T mR V P g = 12V V V -=? 122V V = 所以有：2ln 1T R W g = 110/P T R V P g =? 代入数据：7.38484)2.02(ln )2715.273(2602ln 10211 1012 max =-?+?=-=??p T R P T R V g g s m V /73.87max = 2、空气等熵流经一缩放喷管，进口截面上的压力和温度分别是0.58Mpa 、440K ，出口截面 ℃
工程燃烧学常考计算题 1. 已知某烟煤的应用成分为： 成分 C H O N S A W % 76.32 4.08 3.64 1.61 3.80 7.55 3.00 计算： （1）理论空气需要量； （2）理论燃烧产物生成量； （3）烟气成分。 （计算时忽略空气中的水分，结果保留2位小数）。 解：该烟煤燃烧的理论空气需要量为 03181V 81.4290.213100181 76.328 4.08 3.80 3.641.4290.213100 Nm kg y y y y C H S O ??=++-? ????????+?+-? ?????=7.88 = 空气/燃料 各燃烧产物生成量： 2 322.4 1210076.3222.4121001.425m kg y CO C V =?=?= N / 2 322.4321003.8022.4 32100 0.027m kg y SO S V =?=? = N / 2322.42181004.08 3.0022.4 2181000.495m kg y y H O H W V ??=+? ?????=+? ???= N /
02 322.479281001001.6122.4797.88281001006.238m kg y N N V V =?+=?+?= N / 则理论燃烧产物生成量为： 2222 31.4250.0270.495 6.2388.19m kg y CO SO H O N V V V V V =+++=+++= N / 燃烧产物成分为 []22100 CO y V CO V = ? []22100 H O y V H O V = ? []22100N y V N V = ? []22100SO y V SO V = ? 代入数据得： []217.41CO =、[]2 6.05H O =、[]276.21N =、[]20.33SO = 2.某加热炉用天然气作燃料，其干成分为： 成分 CO 2 C 2H 4 O 2 H 2 CH 4 CO N 2 % 1.1 4.4 0.2 0.5 91.8 0.2 1.8 每立方米天然气中的水分为21克, 该加热炉天然气消耗量为1200立方米/小时，空气消耗系数为1.1。求： （1）天然气的湿成分。（结果保留两位小数） （2）该加热炉风机每小时的供风量（不计空气中的水分，结果保留整数） （3）燃烧产物生成量。（结果保留整数） （4）燃烧产物的成分。（结果保留两位小数）（每小题5分，共20分） 解：把干成分换算成湿成分 20.0012421 10.0012421 s H O ?= ?100=2.54 +? 22 2 100100 2.54 1.1 1.07100100 s s g H O CO CO --=?=?=