燃烧学西安交大第三章气体燃料的燃烧

5气体燃料的燃烧5.1气体燃料燃烧原理及特点1、单相（同相、均相）反应：在一个系统内反应物与生成物属同一物态。

2、多向反应（异相反应）：在一个系统内反应物与生成物不属与同一物态。

3、气体燃料的燃烧过程包括三个阶段：燃气和空气的混合阶段、混合后可燃气体混合物的加热和着火阶段、完成燃烧化学反应阶段。

全预混燃烧（无焰燃烧、动力燃烧）4、两种类型预混燃烧：半预混燃烧扩散燃烧（有焰燃烧）①一次空气系数：燃烧前已与燃气混合的空气量与该燃气燃烧的理论空气量之比。

②当一次空气系数大于0而小于1时，称为半预混燃烧；③当一次空气系数大于或等于1时，称为全预混燃烧④预混燃烧：如果燃气与空气预先混合后，再送入燃烧室燃烧，这种燃烧成为预混燃烧。

⑤扩散燃烧：如果燃气与空气不预先混合后，而是通过各自管道送入燃烧室燃烧，此时燃气内部无一次空气，这种在燃烧室内边混合边燃烧的方式称为扩散燃烧。

5.2预混可燃气体的着火与燃烧1、预混可燃气体的燃烧过程两个基本阶段：着火阶段、着火后的燃烧阶段2、预混可燃气体的着火方法：点燃自燃热自燃：链锁自燃：预混燃烧的特点：P135爆炸式化学反应3.热自燃理论：某一反应体系在初始条件下，进行缓慢的氧化还原反应，反应产生热量，同时向环境散热，当产生的热量大于散热时，体系的温度升高，化学反应速度加快，产生更多的热量，反应体系的温度进一步升高，直至着火燃烧。

自热体系着火成功与否取决于其放热因素和散热因素的相互关系。

发生热自燃时的温度称为热自燃温度或着火温度。

理论燃烧温度：当燃气完全燃烧时，燃气温度达到最高值Tmax ，称为理论燃烧温度（绝热燃烧温度）预混气体在绝热条件下的热自然： 绝热热自然条件： 上式的物理意义：①只有当温度升高而使反应速度的增加速率超过因燃料消耗而引起反应速度下降速率时，预混合可燃气体在绝热条件下才会发生热自燃。

②绝热过程不是引起热自燃的充分条件。

只要过程开始后，反应物浓度足够大，初始温度较高，虽初始反应速度较低，但随后的反应速度总会不断增大，并导致热自燃着火。

《燃气燃烧技术与设备》课程教学（自学）基本要求
编者：朱静
中国石油大学（华东）现代远程教育课程教学（自学）基本要求作业：
1、什么是燃烧？燃烧必须具备的条件是什么？
2、已知某种燃气的容积成分为：H2=3%，CO=1.2%，CH4=94%，CO2=0.4%，N2=1%，O2=0.4%，求：1）燃烧所需理论空气量；2）完全燃烧后产生的三原子体积。

3、影响化学反应的因素有哪些？
4、什么是热力着火？热力着火的条件是什么？
5、请说明层流自由射流的结构特点？
6、燃气与空气正确混合的原则是什么？
7、层流火焰传播速度与哪些因素有关？
8、解释大尺度紊流火焰。

9、层流扩散火焰的结构与哪些因素有关？
10、请画出部分预混层流火焰的稳定范围。

11、按一次空气系数分类，燃烧器可分为哪几类？
12、鼓风式燃烧器的特点是什么？
13、请解释大气式燃烧器的工作原理。

14、引射器有哪几部分构成？
15、按头部结构分，完全预混式燃烧器可分为几种？
16、完全预混式燃烧器的特点是什么？。

《燃烧学》课程笔记第一章燃料与燃烧概述一、燃烧学发展简史1. 古代时期- 早期人类通过摩擦、打击等方法产生火，火的使用标志着人类文明的开始。

- 古埃及、古希腊和古罗马时期，人们开始使用火进行冶炼、烹饪和取暖。

2. 中世纪时期- 炼金术的兴起，炼金术士们试图通过燃烧和其他化学反应来转化金属。

- 罗杰·培根（Roger Bacon）在13世纪对火进行了研究，提出了火的三要素理论：燃料、空气和热。

3. 17世纪- 法国化学家安托万·洛朗·拉瓦锡（Antoine Lavoisier）通过实验证明了燃烧是物质与氧气的化学反应，推翻了燃素说。

- 拉瓦锡的氧化学说为现代燃烧理论奠定了基础。

4. 18世纪- 约瑟夫·普利斯特里（Joseph Priestley）和卡尔·威廉·舍勒（Carl Wilhelm Scheele）分别独立发现了氧气。

- 拉瓦锡和普利斯特里的实验揭示了氧气在燃烧过程中的作用。

5. 19世纪- 热力学第一定律和第二定律的发展，为理解燃烧过程中的能量转换提供了理论基础。

- 化学反应动力学的发展，科学家们开始研究燃烧反应的速率和机理。

6. 20世纪- 燃烧学作为一门独立学科得到发展，研究内容包括火焰结构、燃烧污染物生成与控制等。

- 计算流体力学（CFD）的应用，使得燃烧过程的模拟和优化成为可能。

- 环保意识的提高，促进了清洁燃烧技术和低污染燃烧技术的发展。

二、常见的燃烧设备1. 炉子- 锅炉：用于发电和工业生产中的蒸汽供应。

- 炉灶：家用烹饪设备，使用天然气、液化石油气等作为燃料。

- 热水器：利用燃料燃烧产生的热量加热水。

2. 发动机- 内燃机：汽车、摩托车等交通工具的动力来源。

- 燃气轮机：用于飞机、发电厂等，具有较高的热效率。

3. 焚烧炉- 医疗废物焚烧炉：用于医院废物的无害化处理。

- 城市生活垃圾焚烧炉：用于垃圾减量和资源回收。

《燃料的燃烧》讲义一、引言燃料的燃烧是一个我们日常生活和工业生产中常见且至关重要的现象。

从家庭取暖的炉火到驱动汽车的汽油，从发电站的煤炭燃烧到航天飞机的燃料喷射，燃烧现象无处不在。

深入了解燃料的燃烧过程、原理以及影响因素，对于提高能源利用效率、减少环境污染、保障能源安全都具有极其重要的意义。

二、燃料的种类（一）固体燃料常见的固体燃料有煤炭、木材等。

煤炭是一种重要的能源资源，根据其品质和成分的不同，可以分为无烟煤、烟煤和褐煤等。

木材在一些地区仍然被用作取暖和烹饪的燃料，但相对来说其能量密度较低，燃烧效率不高。

（二）液体燃料液体燃料包括石油制品如汽油、柴油、煤油等。

汽油通常用于汽车的内燃机，柴油则多用于卡车和船舶的发动机。

石油作为液体燃料的主要来源，其储量和开采情况对全球能源格局有着重大影响。

（三）气体燃料天然气是最为常见的气体燃料之一，它主要由甲烷组成，具有清洁、高效的特点。

此外，还有煤气、液化气等气体燃料，在不同的应用场景中发挥着作用。

三、燃烧的基本原理（一）燃烧的化学过程燃烧本质上是一种剧烈的氧化反应。

燃料中的可燃成分（如碳、氢等元素）与氧气发生化学反应，释放出热能。

以碳的燃烧为例，碳与氧气反应生成二氧化碳：C ＋ O₂＝ CO₂，同时放出大量的热。

（二）燃烧所需的条件燃烧需要同时具备三个条件：可燃物、助燃物（通常是氧气）以及达到可燃物的着火点。

只有这三个条件同时满足，燃烧才能发生。

（三）燃烧反应的热力学燃烧过程中的能量变化可以通过热力学原理来描述。

燃料燃烧释放的能量等于反应物与生成物之间的能量差。

这一能量差决定了燃烧的热效率和可利用程度。

四、燃烧的过程（一）预热阶段在燃烧开始前，燃料需要吸收一定的热量，温度逐渐升高，达到其着火点。

（二）燃烧阶段一旦达到着火点，燃料与氧气迅速反应，产生火焰和热能。

燃烧过程中，燃料分子不断分解、氧化，释放出大量的热量和气体产物。

（三）燃尽阶段随着燃烧的进行，燃料中的可燃成分逐渐减少，直至完全燃烧。

《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。