燃烧学 第1章 作业

燃烧学作业1.表面燃烧理论和容积燃烧理论的特点（P116、P119）答：湍流火焰表面燃烧理论的实质是：当燃烧表面扩大时，其燃烧反应速度比可燃气体和燃烧产物的混合速度快得多，即火焰皱折到那里，燃烧到那里，这在湍流为团尺度不大，脉动速度较低时是较为切合实际的。

2.简述一种同时考虑大尺度湍流和小尺度湍流的弱湍流火焰的理论答：表面理论。

小尺度湍流火焰和大尺度弱湍流火焰可用表面理论来解释，3.湍流扩散火焰稳定的方法及基本原理答：火焰稳定，即保证已经着火了的燃料不再熄灭，要求火焰前沿能稳定在某一位置。

要保证火焰前沿稳定在某一位置的必然条件是：可燃物向前流动的速度等于火焰前沿可燃物的传播速度，这两个速度大小相等，方向相反，因而火焰前沿就静止在某一位置上。

方法有：1）钝体2）小型点火火焰稳定火焰可在流速较高的预混可燃主气流附近放置一个流速较低的稳定的小型点火火焰（又称值班火焰或引燃火焰），使主气流受到小火焰不间断的点燃。

3）用反吹射流稳定火焰4）采用旋转射流稳定火焰旋转燃烧器是利用强烈的强烈的旋转气流产生强大的高温回流区，从而强化燃烧的着火和燃烧，同时加速燃料和空气的混合。

5）利用燃烧室壁凹槽稳定火焰在凹槽内行程一个分离回流流动，这回流区就是对流经的可燃混合气流由返回的高温烟气点燃而维持火焰的稳定。

6）利用带孔圆筒稳定火焰7）利用流线型物体稳定火焰前面叙述稳定火焰的基本原则是采用较大阻力的物体使高速齐鲁滞止下来形成回流区，利用回流的高温燃气来点燃混合气以维持火焰的稳定，利用流线型物体的方法原理基本相同，以尽量减少稳定器所造成的流阻损失。

8）利用激波稳定火焰利用超音速气流形成的激波来进行燃烧，一方面是藉激波的减速作用使气流滞停下来，使燃烧在亚音速气流内进行；另一方面是利用激波所造成的局部极高温度来协助火焰的传播，然而，由于激波后气流速度仍然很高，要形成固定的点火源就需要有火焰传播速度很高的高能燃料。

第二章1、说明煤的化学成分以及各组分对煤质的影响？煤的化学组成：碳C，氢H，硫S，氧O，氮N，水分，灰分。

①碳：含碳量多少决定了燃料发热值的高低。

碳是一种较难燃烧的元素需要在较高的温度下才能着火燃烧，所以碳化程度高的固体燃料（无烟煤）就不容易燃烧。

②氢：氢是燃料中最有利的可燃元素。

它燃烧时能放出大量的能量（约相当于碳发热量的4.5倍）氢最容易燃烧，所以燃料中含氢愈多，燃料就越容易着火，且燃烧的亦愈好，并且含氢较高的燃料燃烧时，易生成炭黑。

含有大量氢的固体燃料在贮藏时容易风化，风化时会失去部分可燃元素。

其中首先是氢。

③硫：硫是燃料中最有害的可燃元素。

燃烧时可放出少量的热量。

燃烧后产生SO2与SO3气体，这些气体与烟气中的水蒸气结合形成亚硫酸或硫酸等蒸气，对燃烧设备的金属表面引起严重的腐蚀。

④氧和氮：氧、氮是煤的内部杂质，两者都不能燃烧。

他们的存在，相对的减少了可燃元素碳氢的含量，因而是燃料发热量减少，杨在燃料中呈化合物状态存在的，它与一部分可燃元素（如碳和氢）结合成化合物，这样就约束了一部分可燃成分，使煤的发热量进一步减少。

氮既不能燃烧，也不能助燃。

因此，在燃烧时一般不参加反应而进入烟气中去。

但在温度高和含氮量高的情况下，将会产生氮氧化物（NOx）等物质，排入大气会造成换进污染。

⑤水分，灰分：他们的存在不仅减少了可燃元素的含量，降低了燃料的热量，同时还给煤的燃烧带来一定的困难，如不易着火，燃烧后结渣等。

灰分在燃烧后将以灰尘的形式随烟气带走，这会引起各类燃烧装置和通道阻塞、磨损，并影响传热。

如含有钒、钠等化合物（钠盐、钒盐）时还会产生高温腐蚀。

因为灰分的存在会相对地减少燃料中可燃物质的含量，降低发热量；同时还易造成燃料不完全燃烧和给设备的维护与操作带来困难，所以燃料中灰分含量是衡量煤质经济价值的一个很重要的指标。

2.何为煤的黏结性及灰熔点？何为煤的结焦性及结渣性？它对煤的燃烧有何影响?答：（1）黏结性：粉碎后的煤在隔绝空气的情况下加热到一定的温度时，煤的颗粒相互黏结形成焦块的性质（焦炭形成不同坚固程度的性质）（2）灰熔点：由于多组成分的原因，灰分没有明确的熔化温度，它的熔化是一个过程，其其熔化特性通常使用t1,t2,t3三个特征温度来描述。

燃烧热能源1．对于燃烧热，下列叙述正确的是( )A．在25 ℃、101 kPa时，纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热B．反应热有正负之分，燃烧热ΔH全部是正值C．在25 ℃、101 kPa时，1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量即为该物质的燃烧热D．化学方程式前的化学计量数扩大，燃烧热亦扩大答案 C解析A项，未限定纯物质的物质的量是1 mol；B项，燃烧反应是放热反应，ΔH<0；C 项，燃烧热指1 mol纯物质在25 ℃、101 kPa时完全燃烧生成稳定的氧化物时放出的热量；D项，燃烧热特指1 mol纯物质完全燃烧生成稳定氧化物时放出的热量，其数值不随化学计量数改变而改变。

2．下列说法中正确的是( )A．物质燃烧放出的热量是燃烧热B．1 mol C燃烧生成CO时放出的热量就是C的燃烧热C．1 mol H2燃烧生成水时放出的热量是H2的燃烧热D．相同条件下，1 mol H2O(l)完全分解吸收的热量与H2、O2化合生成1 mol H2O(l)放出的热量值相等答案 D解析A项中，燃烧热是指在25 ℃、101 kPa下，1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时放出的热量，错误；B项中碳燃烧生成的稳定化合物应为CO2，错误；C项中H2燃烧时的条件及生成水的状态不确定，故1 mol H2燃烧生成水放出的热量不一定是H2的燃烧热，错误；D项中，根据能量守恒定律可知，正确。

(1)正确理解燃烧热①一个条件：25 ℃、1．01×105 Pa。

②一个标准：1 mol纯物质。

③两个要求：“完全燃烧”“稳定的氧化物”；C→CO2(g)、H→H2O(l)、S→SO2(g)等。

④两种表示：“某物质燃烧热是a kJ·mol－1”或“某物质燃烧热是ΔH＝－a kJ·mol－1”。

(2)燃烧热的计算：由燃烧热定义可知：25 ℃、101 kPa时，可燃物完全燃烧产生的热量＝可燃物的物质的量×其燃烧热，即Q放＝n(可燃物)×|ΔH|；或变换一下求物质的燃烧热：ΔH ＝－Q 放n 可燃物。

第1章燃烧化学基础1.1 燃烧的本质和条件1.1.1 燃烧的本质所谓燃烧，就是指可燃物与氧化剂作用发生的放热反应，通常伴有火焰、发光和发烟的现象。

燃烧区的温度很高，使其中白炽的固体粒子和某些不稳定（或受激发）的中间物质分子内电子发生能级跃迁，从而发出各种波长的光；发光的气相燃烧区就是火焰，它的存在是燃烧过程中最明显的标志；由于燃烧不完全等原因，会使产物中混有一些微小颗粒，这样就形成了烟。

从本质上说，燃烧是一种氧化还原反应，但其放热、发光、发烟、伴有火焰等基本特征表明它不同于一般的氧化还原反应。

如果燃烧反应速度极快，则因高温条件下产生的气体和周围气体共同膨胀作用，使反应能量直接转变为机械功，在压力释放的同时产生强光、热和声响，这就是所谓的爆炸。

它与燃烧没有本质差别，而是燃烧的常见表现形式。

现在，人们发现很多燃烧反应不是直接进行的，而是通过游离基团和原子这些中间产物在瞬间进行的循环链式反应。

这里，游离基的链锁反应是燃烧反应的实质，光和热是燃烧过程中的物理现象。

1.1.2 燃烧的条件及其在消防中的应用1.1.2.1 燃烧的条件燃烧现象十分普遍，但其发生必须具备一定的条件。

作为一种特殊的氧化还原反应，燃烧反应必须有氧化剂和还原剂参加，此外还要有引发燃烧的能源。

1．可燃物（还原剂）不论是气体、液体还是固体，也不论是金属还是非金属、无机物还是有机物，凡是能与空气中的氧或其它氧化剂起燃烧反应的物质，均称为可燃物，如氢气、乙炔、酒精、汽油、木材、纸张等。

2．助燃物（氧化剂）凡是与可燃物结合能导致和支持燃烧的物质，都叫做助燃物，如空气、氧气、氯气、氯酸钾、过氧化钠等。

空气是最常见的助燃物，以后如无特别说明，可燃物的燃烧都是指在空气中进行的。

3．点火源凡是能引起物质燃烧的点燃能源，统称为点火源，如明火、高温表面、摩擦与冲击、自然发热、化学反应热、电火花、光热射线等。

上述三个条件通常被称为燃烧三要素。

但是即使具备了三要素并且相互结合、相互作用，燃烧也不一定发生。

燃烧学智慧树知到课后章节答案2023年下长安大学长安大学第一章测试1.火焰由焰心、内焰和外焰组成，其中哪一部分温度最高（）。

答案:外焰2.下列关于燃烧的描述，正确的有哪些（）。

答案:燃烧过程中，燃料、氧气和燃烧产物三者之间进行着动量、热量和质量传递;燃烧是可燃物与氧气或空气进行的快速放热和发光的氧化反应，并以火焰的形式出现。

;燃烧既是化学现象，也是一种物理现象3.燃烧会产生哪些污染物（）。

答案:二氧化碳;二氧化氮;一氧化氮;一氧化碳4.链反应的三个基本步骤为：链引发、链的传递、链终止。

（）答案:对5.扩散火焰，是指在发生化学反应前，燃料和氧化剂是分开的，依靠分子扩散和整体的对流运动（湍流扩散）使反应物分子在某一区域混合，接着进行燃烧反应所发出的火焰。

（）答案:对第二章测试1.下列关于热力学第二定律的说法正确的是（）。

答案:孤立系统熵增大的过程必是不可逆过程2.中国柴油牌号划分的根据是柴油的（）。

答案:凝点3.质量作用定律适用于所有化学反应。

（）答案:错4.燃油的高热值是实际最大的可能发热量，因此在实际工程应用中燃油的热值都是采用高热值。

（）答案:错5.绝热燃烧温度是指绝热燃烧过程中的平均温度。

（）答案:错第三章测试1.什么是“三传”？（）。

答案:热量传递;动量传递;质量传递2.强度量与物质的量的关系是（）。

答案:无关3.火焰前沿是存在于已燃区和未燃区之间的明显分界线。

（）答案:对4.在火焰前沿内存在强烈的导热和物质扩散，这是由于已燃区和未燃区之间的温度梯度和浓度梯度比较大。

（）答案:对5.当液体蒸发达到动态平衡时，液面分子仍在蒸发，蒸气分子仍在凝结，蒸发速度等于凝结速度。

（）答案:对第四章测试1.化学反应的平衡状态由（）决定。

答案:热力学第二定律2.燃烧过程中涉及的大多数基元反应是（）。

答案:双分子反应3.给定温度和压力下，计算一定质量混合物在平衡态的组分，需要使用（）。

答案:吉布斯自由能4.平衡状态下，吉布斯自由能达到（）。

燃烧学习题燃烧学习题：1-3章一．名词解释：1.燃烧：2.可燃物：3.助燃物：4.点火源：5.热释放速率：6.空气需要量：7.反应速率：8.质量作用定律：9.费克扩散定律：10.热传导：11.热对流：12.热辐射：13.斯流：14.烟囱效应：15.黑体：二．填空题：1.从本质上讲，燃烧是一种反应。

2.根据着火三角形，可以得出、、和四种防火方法。

根据着火四面体，可以得出、、和四种防火方法。

3.燃烧的三要素：，，。

4.基元反应的速率方程，可根据和得出。

5.质量作用定律的表达式，其中a+b称为：。

6.反应温度对化学反应速度影响很大，范德霍夫研究发现，对于一级反应，如果初始浓度相等，温度每升高10度，反应速度加快倍。

7.根据可累尼乌斯的研究，反应速度常数与温度之间的关系，对该方程两边取对数可以得到一条，可以根据求解活化能。

8.根据燃烧反应的速率方程，可燃物燃烧时，活化能越大，燃烧速度，火场温度越低，燃烧速度。

9.根据燃烧反应速度方程的表达式，燃烧反应速度与、、有关。

10.斯忒藩流产生的条件是相分界面存在和。

11.管道温度，管道内外温差，烟囱效应越明显。

3.选择题1.下列物质不可能做助燃物的是（）。

A.氧气B.氧气、溴水C.二氧化锰、高锰酸钾D.K. Ca. Na2.下列物质可做还原剂的是（）。

A.KClO3、FeCl3B.二氧化锰、高锰酸钾C.浓硫酸、浓硝酸D.Mg、Na3.对于aA+bB→Ee+Ff 的化学反应，下列系统反应速率表示错误的是（）。

A.-dC A/dtB.-dC B/dtC.-dC B/dt4.下列哪个方程没有为燃烧反应速率的求出做出贡献( )A.质量作用方程B.阿累尼乌斯定律C.费克扩散定律5.在火灾现场，影响燃烧速度的说法正确的是（）。

A.可燃物浓度越低，燃烧速度越快。

B.火场温度越低，燃烧速度越快C.可燃物反应所需的活化能越低，燃烧速度越快6.碳板在纯氧中燃烧时，斯忒藩流（）碳板的燃烧速率。