冉景煜版 工程燃烧学--第 07 章
- 格式:ppt
- 大小:1.41 MB
- 文档页数:29
免责声明本书是由杜文峰组织编写的《消防工程学》,以下电子版内容仅作为学习交流,严禁用于商业途径。
本人为西安科技大学消防工程专业学生,本专业消防燃烧学科目所选教材为这版的书籍,无奈本书早已绝版,我们从老师手上拿的扫描版的公式已基本看不清楚,严重影响我们专业课的学习。
并且此书为消防工程研究生的专业课指定教材,因此本人花费一个月时间将此书整理修改为电子版,希望可以帮助所有消防工程的同学。
由于本人能力有限,书上的图表均使用的是截图的,可能不是很清楚,还有难免会有错误,望广大读者海涵。
西安科技大学消防工程专业2009级赵盼飞 2012、5、28第七章室内火灾简介第一节概述室内火灾是一种受限空间内的燃烧,是建筑物火灾的重要形式。
一般说,除了住宅、商店、厂房、仓库等建筑物外,汽车和火车的车厢、飞机和轮船的舱、工厂的实验间等也都是典型的室。
因而室内火灾具有广泛的研究对象。
这种室的形状与人们生产和生活所在的空间差不多,其长宽高比例相差不大。
火灾现象与它所在空间的大小和形状有密切关系,体积过小或长度过长或形状很复杂的空间中的燃烧与通常的室内火灾燃烧有较大差别,此处不做讨论。
室内火灾常常是从某种可燃固体着火开始的。
在某种火源(或热源)的作用下,可燃物先发生阴燃,若条件合适就会转变为火焰燃烧。
明火的出现标志着燃烧速率增大,室内温度迅速升高。
在可燃物上方形成向上流动的烟气羽流。
当羽流受到顶棚的阻挡,便会沿顶棚扩展开来,形成水平流动的烟气顶棚射流。
烟气就会在顶棚下方形成逐渐增厚的热烟气层。
当烟气层的厚度超过通风口顶部至顶棚的高度时,部分烟气可从室内流出,或者流到外界环境中,或者进入建筑物的走廊。
当火足够大时,流出的热烟气可导致火灾的蔓延。
室内火灾中存在着可燃物、火焰、烟气羽流、热气层、壁面和通风口等因素的影响,它们之间存在复杂的相互作用,从而出现受限燃烧的特殊现象。
室内平均温度是表征火灾燃烧强度的重要指标,常用这一温度随时间变化的情况描述室内火灾的发展过程,见图7一l。
表7-1 Flame Properties at φ =1 (32)0.绪论1.燃料2.燃料的燃烧计算3.输运现象[5][7][10]输运什么呢?质量、动量、能量。
The subject of transport phenomena includes three closely4.化学动力学基础5.燃烧学基本方程任何一门成熟的学科都有它自己的数学模型体系,它能够在数学上描述这门学科所涉及的所有特征。
人们通过解方程就可以预测这门学科所涉及的所有现象,比如在天体力学中通过解经典力学方程,就能确定行星(如海王星)的轨道;在分子物理中通过解薛定谔方程,就可以确定分子光谱。
这章介绍燃烧学基本方程。
它是在流体力学方程基础上得到的。
The dynamics and thermodynamics of a chemically reacting flow are governed by the conservation laws of mass, momentum, energy, and the concentration of the individual species. In this chapter, we shall first present a derivation of these conservation equations based on control volume considerations.6.预混可燃气着火理论7. 层流预混可燃气火焰传播理论7.1. 引言前一章讲了着火,有自燃和点燃。
在自燃现象中,不管是链锁自燃还是热自燃,都是系统整体的爆炸性过程。
而在点燃现象中,首先是局部着火,然后是这个局部着火区引燃与之相邻的部分,这就是火焰的传播。
当燃料耗尽或燃烧工况变得恶劣时,火焰传播终止,这就是熄火。
绝大部分燃烧现象都要经历这个着火、火焰传播、熄火的过程。
着火在前一章讲了,本章讲火焰传播。
相对于收到基成分,干燥成分被放大了100/(100-War)倍,因此干燥成分/收到基成分=100/(100-War)相对于收到基成分,可燃成分被放大了100/(100-War-Aar)倍,因此可燃成分/收到基成分=100/(100-War-Aar)相对于干燥成分,可燃成分被放大了100/(100-Ad)倍,因此可燃成分/干燥成分=100/(100-Ad)干馏,即把煤在隔离空气的情况下加热把煤加热到110oC,使水分蒸发,测出水分含量在隔绝空气下加热到850oC,测出挥发分含量然后通入空气使焦块全部燃烧,测出灰分和固定碳含量高位发热量:单位质量的煤完全燃烧后,燃烧烟气的温度降低至室温时放出的全部热量低位发热量:单位质量的煤完全燃烧时,所放出全部热量中去除烟气中水蒸气汽化热后的量煤的发热量测定3种方法氧弹量热计直接测定应用工业分析值计算应用元素分析值计算炭化程度高,比热减小通常,矿物质含量增高,比热降低温度变化,比热先增后降导热系数随炭化程度升高和温度升高而增大同一煤种,水分含量增大,导热系数增大粘结性:粉碎后的煤在隔绝空气的情况下加热到一定温度时,煤的颗粒相互粘结形成焦块的性质焦结性:指在工业炼焦条件下,一种煤或几种煤混合后的粘结性,也就是煤能炼出冶金焦炭的性质实验室中用坩埚法测定粘结性,干馏后按外形分八个等级,称为粘结序数1粉状—焦炭残留物均为粉末2黏着—残留物粘着,手轻压成粉末3弱黏着—残留物粘结,手轻压碎成小块4不熔融黏结—手指用力压裂成小块5不膨胀融化黏结—成浅平饼状,表面有银白色金属光泽6微膨胀熔融黏结—表面银白色金属光泽,表面有小气泡7膨胀熔融黏结—表面银白色金属光泽,高度不超过15mm8强膨胀熔融黏结—焦渣高度大于15mm汽油辛烷值的测定是以异辛烷和正庚烷为标准燃料进行配比,使其产生的爆震强度与试样相同,标准燃料中异辛烷所占的体积百分数就是试样的辛烷值。
辛烷值高,抗爆性好汽油抗爆能力的大小与化学组成有关。
《工程燃烧学》教学大纲【课程编号】【学时学分】56学时;3.5 学分【开课模式】必修【实验学时】6学时【上机学时】0【课程类型】专业基础课【考核方式】考试【先修课程】锅炉原理【开课单位】电力系【授课对象】本科热能与动力工程专业一、本课程的教学目的和任务(一)教学目的:紧密结合国家和地方发展燃气轮机技术、城市垃圾焚烧技术和“西气东送”的政策和大趋势,让学生充分了解能源与动力行业技术发展的新趋势和动向,力求使学生获得适应21世纪能源动力学科和产业发展需求的知识和能力。
(二)教学任务:从培养学生的技能入手,提高他们分析问题、解决问题以及实践应用的能力,主要学习燃烧的概念、基础理论、燃烧装置及燃烧技术。
既着重于系统地阐述与燃料燃烧过程有关的基本概念和基本理论,又重点介绍固、液和气体燃料燃烧技术和控制燃烧过程中污染物的生成及排放的基本原理和方法。
二、本课程性质、特点及基本要求(一)性质:本课程是能源动力类专业学生的一门专业基础课,安排在第五学期进行。
(二)特点:本课程是理论和实际紧密结合的应用性很强的一门课程。
(三)基本要求:要求通过本课程的学习,在基本理论和基本技能方面应达到以下要求:1、掌握燃烧的基本概念、燃烧设备及其基本性能要求,了解工程燃烧的研究现状及发展前景2、掌握燃料的概念、分类和特性,各种形态燃料介绍。
3、掌握燃烧过程的化学反应、燃烧空气量、烟气量及温度的计算、燃烧检测及燃烧效率。
4、本章要求掌握燃烧的基础理论、燃烧技术及其过程中的射流特性,理解活化络合物的过渡态理论、连锁反应。
5、本章要求掌握气体燃料燃烧原理、特点、气体燃料燃烧装置,理解预混可燃气体的着火和燃烧、气体燃料的置换。
6、本章要求掌握液体燃料燃烧原理、液体燃料的雾化过程及装置、雾化燃烧的组织及布置,理解配风原理、油燃烧器设计。
7、本章要求掌握固体燃料的燃烧过程及特点、煤的悬浮燃烧和旋风燃烧技术及装置,了解煤燃烧新技术及发展趋势。
工程燃烧学
主讲教师:裴蓓
燃烧的过程是一种复杂的物理过程和化学过程的综合,它既有流动、扩散、混合等物理现象,又有氧化还原反应,并放出光和热的化学现象。
燃烧是一种复杂的物理化学过程——三传
一反:
动量传递(流动)热量传递
质量传递(扩散)化学反应
μ= 1/2μ
m y
y
μ= 1/2μ
m y
y
μ=
1/2μm y
y
§7.2 同向平行流中的自由射流
§7.2 同向平行流中的自由射流
§
§7.2 同向平行流中的自由射流
§
1.79g/L,为1.29g/L。
穿透深度(y/d)与λ呈反比,归纳为下列穿透深度的经验公式:
¾斜交射流
2004年印尼海啸卫星云图
二、特点
(1)存在轴向分速度v x、径向分速度v r和切向分速度vθ(2)旋转强烈到一定程度时,喷嘴附近可形成回流区
度的关系分别证明两个特点。
旋风或旋流是由外围的自由漩涡和涡核的强制漩涡组成,二者整体叫做圆周漩涡
旋流数具体的计算方法还应视各种旋流装置的结构特点有所不同。
对于叶片式旋流器来说,只要知道旋流器的内外半径r
1和r
2
及叶
片安装角ψ,就可以求出它的旋流数。
可以看出,当s≤0.416时,速度成呈高斯分布;当s>0.6后,最大轴向速度开始偏离轴线,出现双峰式速度分布。
《燃烧学》课程教学大纲课程名称:燃烧学课程编码:C12061学分:2.5 学时:48 实验学时:8适用(学科)专业:农业工程执笔人:何芳学科负责人签字:单位负责人签字:一、课程目的本课程从理论与实际应用的角度系统地阐述各种燃料的特性;燃料燃烧过程中着火、火焰传播、火焰稳定的基本理论;气体、液体、固体燃烧过程特性分析方法;以及加强燃料燃烧的各种技术。
使学生能全面分析燃烧现象,并从技术上改进燃烧状态。
二、本课程的学习要求本课程的预修课程是高等数学,流体力学,传热学等课程通过本课程的学习,应达到以下基本要求:1、了解燃烧学的研究对象,研究方法。
2、掌握燃烧过程涉及的基本概念、基本术语、气液固体燃料的特性和分析方法。
3、掌握燃烧过程的基本计算。
4、掌握着火理论、火焰传播理论、常用火焰稳定技术。
5、掌握气体、液体、固体燃烧器结构及功能。
6、了解燃烧产生的污染及防治方法。
三、教学内容与学时分配第一部分燃料 6学时燃料的种类,燃料的物理化学特性(元素分析、工业分析),气液固燃料的优缺点。
第二部分燃料的燃烧及计算 6学时燃烧计算原理,空气需要量,过量空气系数的概念、燃烧产物的组成。
燃料理论发热温度、理论燃烧温度的概念的及其计算方法,影响理论燃烧温度的因素。
第三部分燃料的燃烧方法与燃烧装置 6学时气体的预混燃烧和扩散燃烧,液体燃烧雾化器和燃烧器结构,固体的层燃、粉煤燃烧、流化床燃烧、沸腾燃烧等。
燃烧器的基本要求第四部分燃烧化学反应动力学基础 6学时化学反应速度、质量作用定律、热活化理论、链锁反应理论,反应速度的影响因素第五部分预混气体的着火理论 4学时着火概念、着火条件、温度、压力、浓度对着火界限的影响,炽热物体点燃、火焰点燃、电火花点燃理论。
第六部分预混气体的火焰传播-气体燃料的传播 6学时层流火焰传播速度的概念,火焰前锋的特点,火焰传播的影响因素、火焰传播界限、层流火焰的实验研究。
湍流火焰传播机理,湍流火焰传播的影响因素。
本科《工程燃烧学》课程教学大纲课程中英文名称:工程燃烧学/Combustion Engineering课程编码:课程性质:学科基础选修课适用专业:安全工程学时数: 48 ;其中:理论学时: 48 ;实践学时: 0 ;学分数: 3 ;编写人:;审定人:;一、课程简介(一)课程教学目的与任务课程教学目的:通过本课程的学习,使学生掌握燃料的分类及各种燃料的化学组成、定义、及燃烧计算方法。
并能用所学的理论知识解释指导工程燃烧中遇到的问题,同时能够熟练的解决工程改造和设计中相关的燃烧计算问题。
课程教学任务:通过教学使学生掌握工程燃烧学的基本概念、基本理论,一方面为学生学习相关后续课程及进一步扩大专业知识面奠定坚实的基础;另一方面培养学生应用燃烧计算知识分析、解决工程实际中的燃烧问题的能力。
(二)课程教学的总体要求使学生了解本课程的全部内容,理解大部分内容,掌握主要内容。
(三)课程教学内容本课程主要内容包括:燃料概论、工程燃烧计算、燃烧理论基础、燃烧方法与燃烧装置、燃烧污染控制技术。
(四)先修课程及后续课程先修课程:工程热力学与传热学、流体力学。
后续课程:矿井热灾害防治、矿井火灾防治。
二、课程教学总体安排(一)学时分配建议表学时分配建议表(二)推荐教材及参考书目1.教材《工程燃烧学》.汪军,马其良,张振东中国电力出版社,2008年7月2.参考书目(1)《工程燃烧学》.童正明,张松寿,周文铸.中国计量出版社,2008年(2)《燃烧学》.徐通模.机械工业出版社,2011年(三)课程考核方式1.考核方式:期末闭卷笔试。
2.成绩构成:平时成绩占30%,期末考试占70%。
三、课程教学内容及基本要求(一)燃料概论(6学时)1.教学目的使学生理解各种燃料的特点和使用性能。
2.教学重点与难点(1)教学重点固体及气体燃料成分表示方法及其换算,发热量计算。
(2)教学难点燃料分析方法。
3.教学方法以课堂讲授为主,课堂讨论、展示,上自习课,课下辅导等为辅的教学方法。
《燃烧学》课程考试大纲✧课程中英文名称:燃烧学,Combustion science✧课程代码:✧课程负责人: 冉景煜✧课程性质:限选课程✧考核内容:1 燃烧学的发展史2 化合物的生成焓、反应焓和燃烧热3热力学平衡及化学平衡的概念4化学反应速率、质量作用定律及可逆反应的平衡常数5 平衡常数和标准反应自由能的关系6 温度和压力对平衡常数的影响7 阿累尼乌斯定律8 链锁反应分类及概念9热自燃理论10强迫着火、熄火概念11 火焰传播和火焰稳定12层流火焰传播速度及概念13 影响层流火焰传播速度的因素、火焰传播界限及淬熄距离14 湍流火焰传播速度概念15 高速混气流中火焰稳定原理及稳焰方法16 煤、液态燃料、气态燃料特性17何谓燃料?我国的燃料状况如何?18何谓燃料的元素分析?试述常用燃料的元素分析组成。
20何谓煤的工业分析?为什么要进行煤的工业分析?22何谓燃料的发热量?不同基的发热量如何换算?23试述常用燃料发热量的大致范围。
24何谓可磨系数?25试述无烟煤、贫煤、烟煤、褐煤的主要特征。
26何谓煤的特种分析?为什么要进行特种分析?特种分析包括那些方法?27 燃烧过程的热工计算方法28扩散燃烧与动力燃烧概念29 射流流动特征30 扩散火焰结构及特征31预混火焰结构及特征32试述谢苗诺夫的热力着火理论。
33何谓绝热火焰温度?34分析影响热力着火的因素。
35何谓自燃?何谓点燃?36简述点燃条件下的零值梯度理论。
37试述影响层流火焰传播速度的因素。
38何谓火焰的稳定性?39试述湍流火焰的特性。
40试述影响湍流火焰传播速度的因素。
41预混火焰的长度与哪些因素有关?在不同流动状态下的影响因素如何?42扩散火焰的长度与哪些因素有关?在不同流动状态下的影响因素如何?43试述扩散火焰的特点。
44试述射流的分类。
45试述圆形喷口直流自由射流的速度场分布。
46试述矩形喷口直流自由射流的速度场分布。
47试述自由射流的浓度场分布。