第4讲 燃气的燃烧计算

第一章燃气的燃烧计算燃烧：气体燃料中的可燃成分（H2、 C m H n、CO 、 H2S 等）在一定条件下与氧发生激烈的氧化作用，并产生大量的热和光的物理化学反应过程称为燃烧。

燃烧必须具备的条件：比例混合、具备一定的能量、具备反应时间热值:1Nm3燃气完全燃烧所放出的热量称为该燃气的热值，单位是kJ/Nm3。

对于液化石油气也可用kJ/kg。

高热值是指1m3燃气完全燃烧后其烟气被冷却至原始温度，而其中的水蒸气以凝结水状态排出时所放出的热量。

低热值是指1m3燃气完全燃烧后其烟气被冷却至原始温度，但烟气中的水蒸气仍为蒸汽状态时所放出的热量。

一般焦炉煤气的低热值大约为16000—17000KJ/m3天然气的低热值是36000—46000 KJ/m3液化石油气的低热值是88000—120000KJ/m3按1KCAL=4.1868KJ 计算：焦炉煤气的低热值约为3800—4060KCal/m3天然气的低热值是8600—11000KCal/m3液化石油气的低热值是21000—286000KCal/m3热值的计算热值可以直接用热量计测定，也可以由各单一气体的热值根据混合法则按下式进行计算：理论空气需要量每立方米(或公斤)燃气按燃烧反应计量方程式完全燃烧所需的空气量，单位为m3/m3或m3/kg。

它是燃气完全燃烧所需的最小空气量。

过剩空气系数:实际供给的空气量v与理论空气需要量v0之比称为过剩空气系数。

α值的确定α值的大小取决于燃气燃烧方法及燃烧设备的运行工况。

工业设备α——1.05-1.20民用燃具α——1.30-1.80α值对热效率的影响α过大，炉膛温度降低，排烟热损失增加，热效率降低；α过小，燃料的化学热不能够充分发挥，热效率降低。

应该保证完全燃烧的条件下α接近于1.烟气量含有1m3干燃气的湿燃气完全燃烧后的产物运行时过剩空气系数的确定计算目的：在控制燃烧过程中，需要检测燃烧过程中的过剩空气系数，防止过剩空气变化而引起的燃烧效率与热效率的降低。

燃气热值燃烧一定体积或质量的燃气所能放出的热量称为燃气的发热量，也称为燃气的热值。

其常用单位有千卡/标准立方米（kcal/Nm3）、千焦耳/标准立方米（KJ/Nm3）或兆卡/标准立方米（Mcal/Nm3）、兆焦耳/标准立方米（MJ/Nm3），以兆焦耳/标准立方米（MJ/Nm3）最为常用。

目录1、燃气热值▪简介▪常用单位▪分类2、热值小知识▪卡路里和焦耳的换算▪热值比较▪热值公式3、煤气热值计算1、燃气热值简介燃烧一定体积或质量的燃气完全燃烧所能放出的热量称为燃气的发热量，也称为燃气的热值。

完全燃烧是指燃烧产物为二氧化碳和水等不能再进行燃烧的稳定物质。

常用单位其常用单位:有千卡/标准立方米（kcal/Nm3）、千焦耳/标准立方米（KJ/Nm3）或兆卡/标准立方米（Mcal/Nm3）、兆焦耳/标准立方米（MJ/Nm3），以兆焦耳/标准立方米（MJ/Nm3）最为常用。

分类燃气热值分为高位热值和低位热值：1）高位热值是指规定量的气体完全燃烧，所生成的水蒸汽完全冷凝成水而释放出的热量。

2）低位热值是指规定量的气体完全燃烧，燃烧产物的温度与天燃气初始温度相同，所生成的水蒸汽保持气相，而释放出的热量。

燃气的高、低位热值通常相差为10%左右。

燃气燃烧时要产生水蒸气，这些水蒸气要冷却到燃烧前的燃气温度时，不但要放出温差间的热量，而且要放出水蒸气的冷凝热，所以，高位热值减去水蒸气的冷凝热就是低位热值。

在实际燃烧时，水蒸气并没有冷凝，冷凝热得不到利用，这是影响通过实验的形式测定热值的重要因素。

日本和大多数北美国家习惯于使用燃气的高位热值，我国和大多数欧洲国家习惯于用低位热值。

燃气热值理论上可以用于所有的可燃气体，但实际上更多地用于人工煤气、天然气和管道液化石油气领域，是城市燃气分析中的重要指标。

随着西气东输工程的快速拓展，燃气热值指标也正在成为重要的民生指标。

2、热值小知识卡路里和焦耳的换算1卡（cal）=4.1868焦耳（J）1大卡=4186.75焦耳（J）1大卡=1000卡=4200焦耳=0.0042兆焦。

民用楼燃气用气量计算公式在民用楼中，燃气是一种常见的能源，用于供暖、烹饪、热水等用途。

为了合理使用燃气资源，我们需要对燃气的用量进行计算和预估。

本文将介绍民用楼燃气用气量的计算公式，并对其进行详细的解析和应用。

燃气用气量的计算公式通常包括以下几个要素，燃气消耗量、燃气热值、燃气使用时间等。

下面我们将逐个进行介绍。

1. 燃气消耗量。

燃气消耗量是指单位时间内使用的燃气量，通常以立方米（m³）为单位。

我们可以通过燃气表的读数来获得燃气的消耗量，然后根据使用时间来计算单位时间内的燃气消耗量。

例如，如果一个月的燃气表读数为100立方米，那么单位时间内的燃气消耗量为100m³/30天=3.33m³/天。

2. 燃气热值。

燃气热值是指单位燃气的热能含量，通常以千焦（kJ）或千瓦时（kWh）为单位。

不同类型的燃气其热值也会有所不同，一般来说，天然气的热值约为39-42MJ/m³，液化石油气的热值约为25-28MJ/m³。

我们可以通过查询相关的数据或询问供气公司来获得燃气的热值。

3. 燃气使用时间。

燃气使用时间是指单位时间内使用燃气的时间长度，通常以小时（h）为单位。

我们可以根据实际情况来确定燃气的使用时间，比如烹饪、供暖、热水等不同用途的使用时间会有所不同。

有了以上三个要素，我们就可以利用以下的公式来计算燃气的用气量：用气量 = 燃气消耗量×燃气热值×燃气使用时间。

例如，如果一个家庭一个月的燃气消耗量为100m³，燃气热值为40MJ/m³，燃气使用时间为300小时，那么该家庭一个月的燃气用气量为100m³× 40MJ/m³×300h = 1,200,000MJ。

在实际应用中，我们还可以根据需要对上述公式进行一些调整。

比如，如果我们想要计算某一天或某一周的燃气用气量，只需要将燃气消耗量和燃气使用时间换算成相应的单位即可。

一、煤气完全燃烧计算1、燃料部分3（热效应数值摘自《工业炉设计手册 第2版》P89-90，在《炼铁设计参考资料》P782也有）各种煤气成分列表如下：（成分如有变动，请相应调整）所选煤气成分列表如下： 1.3053kg/Nm 3您选择的是高炉煤气，其低位发热值Qd==3208.62kJ/Nm 3折合成千卡Q d =766.36kcal/Nm 3或Qd=766.36kcal/Nm3÷1.3053kg/Nm3=587.13=10805kJ/Nm3×2.30%+12650kJ/Nm3×23.40%+35960kJ/Nm3×0.00%+59813kJ/Nm3×0.00%+86939kJ/Nm3×0.00%+90485kJ/Nm3×0.000%+117875kJ/Nm3×0.000煤气燃烧计算则所选煤气分子当量=2×2.300%+28×23.400%+16×0.000%+28×0.000%+42×0.000%+44×14.600%+28×54.700%+18×5.00%+32×0.000%+44×0.000%+58×0.000%=则所选煤气29.2380kg/kmol÷22.4Nm3/kmol=3208.62kJ/Nm3÷4.1868kJ/kcal=2、完全燃烧计算表设有 1.000Nm3高炉煤气完全燃烧空气系数α= 1.500完全燃烧（α=1.500）计算表3、完全燃烧实际理论燃烧温度计算实际理论燃烧温度t li 计算公式如下：式中，t li ：为计算的实际理论燃烧温度，℃V、c：实际燃烧产物体积及产物平均比热容，单位分别是：Nm 3，kJ/(Nm 3·℃)Q：煤气发热量，kJV r 、c r 、t r ：煤气的体积、平均比热和温度，单位分别是：Nm 3，kJ/(Nm 3·℃)，℃V a 、c a 、t a ：助燃空气的体积、平均比热和温度，单位分别是：Nm 3，kJ/(Nm 3·℃)，℃n%：燃烧室热效率，这里设定n%=100%⑴煤气平均比热计算注：将涉及到的单一气体平均比热计算公式列如下：单位：kJ/（Nm 3·℃）（参见《炼铁设计参考资料》P776～778，《高炉炼铁工艺及计算》成兰伯主编 P524～526也有）根据以上列表计算可得，这样的煤气完全燃烧时理论需氧量、理论空气量、理论烟气量以及空气过剩系数α=1.500时的实际空气量和实际烟气量如下：()%r r r a a a li Q V c t V c t n t Vc++⨯=2326(0.386160.22100.081810) 4.1868626.9CO c t t t --=+⨯-⨯⨯（<℃）2273.1[(0.71428308.38lg153.4)] 4.186820001000CO t c t t t +=--÷⨯（<℃）23(0.31410.0424110) 4.1868626.9O c t t -=+⨯⨯（<℃）2273.1[(0.42143113.07lg 55.74)] 4.186830001000O t c t t t +=--÷⨯（<℃）2326(0.31030.0124100.0178610) 4.1868626.9N CO c t t t --=+⨯+⨯⨯、、空气（<℃）2273.1[(0.41844148.33lg 65.28)] 4.186830001000N CO t c t t t +=--÷⨯、、空气（<℃）3(0.355350.031710) 4.1868100c t t -=+⨯⨯H2O(气)（<℃）31(0.35010.0578100.26) 4.1868526.9c t t t-=+⨯+⨯⨯H2O(气)（<℃）273.11000[(0.68973850.63lg117.298.6)] 4.186830001000273.1t c t t t t +=---÷⨯+H2O(气)（<℃）首先设定煤气温度t r =20℃煤气的平均比热c要根据烃类比热计算,烃类平均比热表如下：（单位：kJ/(Nm 3·℃)）（参考自《硅酸盐工业热工基础》P240 表4-14）按照插入法计算,20℃时各种烃类平均比热计算结果如下，计算结果在下列相应温度区间列出273.11000[(0.68973850.63lg117.298.6)] 4.186830001000273.1t c t t t t +=---÷⨯+H2O(气)（<℃）2326(0.31120.00375100.010410) 4.1868726.9H c t t t --=-⨯+⨯⨯（<℃）2273.11000[(0.4652585.93lg111.60.6)] 4.186830001000273.1H t c t t t t +=---÷⨯+（<℃）43(0.36860.3310) 4.1868726.9CH c t t -=+⨯⨯（<℃）4273.1[(1.20533822.37lg477.1)] 4.186811001000CH t c t t t +=--÷⨯（<℃）按照上表计算的20℃时各种烃类平均比热，来计算煤气的平均比热：3所以煤气平均比热cr=c H2H 2+c CO CO+c CH4CH 4+c C2H4C 2H 4+c C3H6C 3H 6+c CO2CO 2+c N2N 2+c H2O H 2O+c O2O 2+c C3H8C 3H 8+c C4H10C 4H 10==1.3587kJ/(Nm 3·℃)⑵实际理论燃烧温度计算由于温度小于2000℃，下表按照插入法计算的CO2的平均比热值略过，不能使用 1.6399实际理论燃烧温度t li =（Q＋V r c r t r ＋V a c a t a ）n%/（Vc）=-151.28=[(3208.62kJ（煤气发热量）+23.87kJ（空气物理热）+27.17kJ（煤气物理热）]×100%（燃烧室热效率）÷[1.789Nm3/Nm3煤气×1.000Nm3煤气×1.6399kJ ℃)]==1110.85℃废气平均比热=2.2912kJ/Nm3·℃×21.24%+1.7821kJ/Nm3·℃×4.08%+1.4438kJ/Nm3·℃×71.09%+1.5097kJ/Nm3·℃×3.59%=（上表中2000～2500℃CO 2的平均比热值参考自《燃料与燃烧》P268=1.3026kJ/Nm3.℃×2.30%+1.3002kJ/Nm3.℃×23.40%+1.5709kJ/Nm3.℃×0.00%+1.7940kJ/Nm3.℃×0.00%+2.2432kJ/Nm3.℃×0.00%+1.6351kJ/Nm3.℃×14.60%+1.3002kJ/Nm3.℃×54.70%+1.4904kJ/Nm3.℃×5.00%+1.3186kJ/Nm3.℃×0.00%+3.9238kJ/Nm3.℃×0.000%+4.3160kJ/Nm3.℃×0.000%=29.238 0.000%=kcal/kg）（参见《炼铁设计参考资料》P776～778，《高炉炼铁工艺及计算》成兰伯主编 P524～526也有）α=1.500时的实际空气量和实际烟气量如下：2273.1[(0.71428308.38lg153.4)] 4.186820001000CO t c t t t +=--÷⨯（<℃）2273.1[(0.42143113.07lg 55.74)] 4.186830001000O t c t t t +=--÷⨯（<℃）2273.1[(0.41844148.33lg 65.28)] 4.186830001000N CO t c t t t +=--÷⨯、、空气（<℃）31(0.35010.0578100.26) 4.1868526.9c t t t-=+⨯+⨯⨯H2O(气)（<℃）43(0.36860.3310) 4.1868726.9CH c t t -=+⨯⨯（<℃）4273.1[(1.20533822.37lg477.1)] 4.186811001000CH t c t t t +=--÷⨯（<℃）kJ/(Nm 3·℃)kJ/(Nm 3·℃)399kJ/(Nm3·2的平均比热值参考自《燃料与燃烧》P268）值插入法计算。

2013九年级物理讲义（9月28用）第 四讲 内能专题1．热量：（1）计算公式：Ｑ吸＝Ｃm （t －t 0），Ｑ放＝Ｃm （t 0－t ） （2）、热平衡方程：不计热损失 Ｑ吸＝Ｑ放2．热值（1）、定义：1kg 某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值。

（2）、单位：J/kg （3）、公式：Q ＝mq （q 为热值）。

实际中，常利用Q 吸＝Q 放即cm(t-t 0)=ηqm ′联合解题。

3．炉子的效率：① 定义：炉子有效利用的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比。

② 公式：η=Q 有效/ Q 总= cm(t-t 0)/ qm ′4．热机的效率：热机用来做有用功的那部分能量和完全燃烧放出的能量之比叫做热机的效率。

公式：η=W 有用/ Q 总= W 有用/qm 提高热机效率的途径：使燃料充分燃烧尽量减小各种热量损失机件间保持良好的润滑、减小摩擦。

5.热机：（1）定义：利用燃料的燃烧来做功的装置。

能的转化：内能转化为机械能 （2）、内燃机大概的工作过程：内燃机的每一个工作循环分为四个阶段：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。

在这四个阶段，吸气冲程、压缩冲程和排气冲程是依靠飞轮的惯性来完成的，而做功冲程是内燃机中唯一对外做功的冲程，是由内能转化为机械能。

另外压缩冲程将机械能转化为内能。

（3）、汽油机和柴油机的比较：例题1..单缸汽油机的飞轮每分钟转300圈，第三冲程燃气对活塞的压强为5×105Pa（假设压强在整个冲程中不变）活塞行程为0.3m 活塞横解面积为120cm2,求这个汽油机的功率。

（45kw）例题2. 学习热学知识后，两位同学设计了一个测定液化气热值的实验：取500g水放入锅中，用温度计测得水的初始温度为20℃，读出液化气表的示数为12.560m3。

然后用液化气给水加热，当温度计的示数为80℃时，液化气表的示数为12.563m3。

[C水＝4.2×103J/（kg·℃），1m3某种气体燃料完全燃烧时所放出的热量叫该种气体燃料的热值] （1）求实验过程中水吸收的热量Q；Q （2）他们用水吸收的热量Q和液化气表的示数差V（即所用液化气的体积），根据q=V 计算出了液化气的热值。

燃气的燃烧计算资料燃气是一种常见的燃料，广泛应用于家庭和工业的热水器、炉具、发电等设备中。

了解和掌握燃气的燃烧计算资料对于正常使用和安全运行设备非常重要。

在本文中，我们将介绍燃气燃烧的基本原理、常用的燃气计算公式以及相关的安全措施。

1.燃气燃烧的基本原理燃气燃烧是燃料与氧气发生反应产生热量和废气的过程。

燃气的主要成分是甲烷（CH4），甲烷燃烧产生的化学反应方程式为：CH4+2O2->CO2+2H2O。

在完全燃烧的情况下，燃气与氧气的化学反应将生成二氧化碳和水，释放出大量的热能。

2.燃气燃烧的计算公式（1）燃料理论空气量的计算燃料理论空气量是指理论上完全燃烧所需的空气量，一般使用下式计算：理论空气量=燃料量×（理论空燃比/实际空燃比）这里，燃料量是指单位时间内的燃料消耗量，理论空燃比是指燃料与理论空气量的混合比，实际空燃比是指燃料与实际空气量的混合比。

（2）燃料气体热值的计算燃料气体的热值是指单位质量燃料所释放的热能，一般使用下式计算：热值=热效率×燃料质量×燃气热值这里，热效率是指设备的热能利用效率，燃料质量是指单位时间内的燃料消耗量，燃气热值是指单位质量燃气所释放的热能。

3.燃气燃烧的安全措施（1）确保良好的通风燃气燃烧会产生大量的废气，如一氧化碳等有毒气体。

因此，在使用燃气设备时，要确保室内有良好的通风条件，及时将废气排出室外，以保证空气质量。

（2）检测燃气泄漏燃气泄漏可能引发火灾和爆炸等危险情况，因此要定期检查和维护燃气管道和设备，及时发现和修复泄漏问题。

同时，要安装燃气泄漏报警器，一旦检测到燃气泄漏，及时采取紧急措施。

（3）合理使用燃气设备在使用燃气设备时，要按照使用说明书正确操作，不超负荷使用，避免产生过高的温度和压力。

同时，要定期清洗燃气设备，确保其正常运行。

总结：燃气燃烧的计算资料对于正常使用和安全运行燃气设备非常重要。

通过了解燃气燃烧的基本原理和常用的计算公式，可以正确使用和维护燃气设备，避免安全事故的发生。

天然气完全燃烧放出的热量公式1. 引言大家好，今天咱们聊聊一个让人觉得既复杂又有点神秘的话题——天然气的完全燃烧。

你可能会问，天然气燃烧有什么特别之处呢？其实，这里面藏着不少小知识，听起来高大上，实际操作起来却是简单得很。

就像做饭一样，掌握了火候和材料，味道自然就好。

咱们今天就来看看这个“热量公式”，让你在聚会时轻松给朋友们科普。

2. 天然气的基础2.1 天然气是什么？首先，天然气是一种无色无味的气体，主要成分是甲烷。

它可不是那种“开水煮菜”的简单东西，而是一个能量宝库，点燃后可以提供大量的热量，简直就是燃烧界的超级英雄。

2.2 燃烧的过程那么，天然气是如何燃烧的呢？想象一下，你把一个热腾腾的锅放在炉子上，火一开，锅里就冒烟了。

天然气在空气中和氧气发生反应，生成二氧化碳和水，同时释放出热量。

这就是所谓的“完全燃烧”。

所以，记住了，氧气是燃烧的好朋友，缺了它，燃烧就像少了盐的菜，味道自然打折。

3. 热量的计算3.1 热量公式说到这里，咱们就得提到一个小公式了，别担心，它并不复杂。

天然气燃烧放出的热量可以用“Q = m * ΔH”来表示，其中Q是放出的热量，m是燃烧的天然气的质量，ΔH是每千克天然气燃烧时释放的热量，听起来像是化学课的内容，但其实就是个量变到质变的过程。

3.2 实际应用在实际生活中，这个公式的应用非常广泛。

无论是你在家做饭，还是工业上用天然气发电，都是利用这个原理。

比如说，家里如果要做一锅热汤，了解了这个热量公式后，你就能更好地控制火力，保证汤的味道鲜美。

如果火太小，汤慢慢煮；火太大，锅又容易烧干。

掌握这个度，真的是“事半功倍”！4. 结语总之，天然气的完全燃烧放出的热量公式虽然听起来有点吓人，但其实就是一门生活中的小智慧。

掌握了这些知识，咱们在日常生活中就能更好地利用能源。

想想看，以后跟朋友聚会时，聊起这些小知识，岂不是能显得你特有深度吗？燃烧天然气，释放热量，简直就像我们生活中那份温暖的热情，既简单又实用。

燃气燃烧所需空气量及燃烧产物燃气的燃烧计算，是按照燃气中可燃成分与氧进行化学反应的反应方程式，根据物质平衡和热量平衡的原理，来确定燃烧反应的诸参数，包括：燃烧所需要的空气量、燃烧产物的生成量及成分、燃烧完全程度、燃烧温度和烟气焓。

这些参数是燃气燃烧设备设计、热工管理必要的数据，也是评定生产操作、提高热效率、进行传热和空气动力计算不可缺少的依据。

考虑到燃气、空气和燃烧产物各组成所处的状态，可以相当精确地把它们当作理想气体来处理。

所以，燃烧计算中气体的体积都按标准状态(0℃、101325Pa)计算，其摩尔体积均为22．4L，计算基准可以用1m3的湿燃气，也可以用1m3干燃气。

必须注意的是，后者还要带入所含的饱和水汽量，这就是大多数场合下所使用的基准——含有1m3干燃气的湿燃气。

确定燃气燃烧所需空气量和燃烧产物量，属于燃烧计算的物料平衡的内容。

一、空气需要量(一)理论空气需要量V0V0是指1m3燃气按燃烧反应方程式完全燃烧所需要供给的空气量，m3空气／m3干燃气，它是燃气完全燃烧所需的最小空气量。

V0的计算方法为，先按照燃烧反应方程式和燃烧计算的氧化剂条件(假设干空气体积仅由21％的氧和79％的氮组成)，确定燃烧所需的理论氧气量，然后换算成理论空气需要量。

从单一可燃气体着手。

例如，CO的燃烧反应方程式，连同随氧带入的氮，可表示为CO+0．502+3．76×0．5N2=C02+1．88N2上式表明，1m3的C0完全燃烧，理论需氧量为0．5m3，随氧带入的氮量为1．8 8m3，相当的理论空气需要量是0．5/0．21=2.38m3。

对气态重碳氢化合物C m H n，燃烧反应方程式为C m H n+(m+n/4)O2+3．76(m+n/4)N2=mC02+ (n／2)H20+3．76(m+n／4)N2 (1—1)也清楚地表明，1m3的C m H n完全燃烧，需要(m+n／4)m3的理论氧，同时带入3．76(m+n／4)m3的氮，故理论空气需要量为(m+n／4)／0．21=4．76(m+n／4)m3。