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燃烧学第三章作业

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燃烧学—第3章作业

燃烧学—第3章作业

中国矿业大学能源学院安全与消防工程系
5
《燃烧学》--第五章 燃烧学》--第五章
1. If an explosive gas with a activation energy of 40 kJ/mol is held in a container at 300 K. The container is well insulated, therefore restricting the heat lost from the gas. Calculate the critical temperature at which an explosion will take place.
E 4RT0 TB = (1− 1− ) 2R E 4×104 4×8.314×300 = ×(1− 1− ) 4 2×8.314 4×10 = 321.5K
R 02 T TB = T0 + E 8.314×3002 = 300 + 4×104 = 318.7K
中国矿业大学能源学院安全与消防工程系
6
T
1）降低环境温度 ） 2）增加散热 ） 3）降低氧气或可燃物浓度 ）
中国矿业大学能源学院安全与消防工程系
9
3 解：体系不自燃时 欲使体系达到临界着火条件， 欲使体系达到临界着火条件，采用方法为 （1）提高器壁温度 ） （2）减少对流换热系数 ） q 或减少表面积 （3）增大体系压力 ） 或提高反应物浓度 ，降低活化能
D B A
《燃烧学》--第五章 燃烧学》--第五章
q放 C q散
T0
T2T3T1
T
T >T >T2， 明 然 不 常 说 自 点 是 数 1 3
2.经实验得到立方堆活性炭的数据如下。 2.经实验得到立方堆活性炭的数据如下。 经实验得到立方堆活性炭的数据如下 （1）计算该活性碳氧化反应的活化能 由外推法计算，该材料以无限长圆柱形式堆放时， （2）由外推法计算，该材料以无限长圆柱形式堆放时，在 25℃有自燃着火危险的最小圆柱直径。 25℃有自燃着火危险的最小圆柱直径。

燃烧学—第3章4

燃烧学—第3章4

灭火措施3.改善系统的散热条件
中国矿业大学能源学院安全与消防工程系
11
链锁反应理论中的灭火分析
《燃烧学》--第三章 燃烧学》--第三章
灭火条件：根据链锁反应着火理论， 灭火条件：根据链锁反应着火理论，必须使系统中的自由基 增长速度（ 增长速度（主要是链传递过程中由于链分支而引起的自由基 增长）小于自由基的消毁速度。 增长）小于自由基的消毁速度。 1.降低系统温度，以减慢自由基增长速度。 降低系统温度，以减慢自由基增长速度。 降低系统温度
中国矿业大学能源学院安全与消防工程系
5
(T − T∞ )
Tm − T − E / RT & q g = ∆H c ρ ∞ K T − T e m ∞
q E E q
& ql =
GC p V
E
(T − T∞ )
《燃烧学》--第三章 燃烧学》--第三章
（q0，T0）
qL
hF/V增加 增加 qL （ q0 ， T 0 ） q
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8
《燃烧学》--第三章 燃烧学》--第三章
灭火措施1.降低系统氧或者可燃气浓度
中国矿业大学能源学院安全与消防工程系
9
《燃烧学》--第三章 燃烧学》--第三章
灭火措施.降低系统环境温度
中国矿业大学能源学院安全与消防工程系
10
《燃烧学》--第三章 燃烧学》--第三章
《燃烧学》--第三章 燃烧学》--第三章
燃烧学
燃烧学
中国矿业大学能源学院安全与消防工程系
1
《燃烧学》--第三章 燃烧学》--第三章
上节课内容回顾
强迫着火（点火） 强迫着火（点火）

燃烧学—第3章2

燃烧学—第3章2
1= − 1 1 a +b ln 2aδ 1 1+ 1− a 1− 1−
1 1 a +b ln 2 aδ 1 1+ 1− a 1− 1−
和
−1 =
两式相减并整理得： 两式相减并整理得：
δ =
1 1 − 1 −1/ a 2 (ln ) 2a 1 + 1 −1/ a
中国矿业大学能源学院安全与消防工程系
9
8.59 2.27
1000 / Ta ,cr
以 1000 / Ta ,cr
为横轴， 为横轴，
2 以ln(2.52T 2 a ,cr / x0 )
为纵轴作坐标系
中国矿业大学能源学院安全与消防工程系
12
《燃烧学》--第三章
2 ln(2.52T 2 a ,cr / x0 )
1000 273 + 40
1000 / Ta ,cr
1 298
1 Ta,cr
从而求得298K时 自燃的临界尺寸x0C
11
y
中国矿业大学能源学院安全与消防工程系
《燃烧学》--第三章
例题3-1：经实验得到立方堆活性炭的数据如下。 例题 ：经实验得到立方堆活性炭的数据如下。由外推 法计算，该材料以无限大平板形式堆放时， 40℃ 法计算，该材料以无限大平板形式堆放时，在40℃有自 燃着火危险的最小堆积厚度。 燃着火危险的最小堆积厚度。
x0（立方堆半边长 立方堆半边长 立方堆半边长mm） Ta，cr（临界温度K） 25.40 408 18.60 418 16.00 426 12.5 432 9.53 441
解：根据提供的实验数据作下表
2 ln( .52Ta2,cr / x0 ) 2
6.47 2.45

燃烧学 第三章 燃烧化学基础

燃烧学 第三章 燃烧化学基础
二、化合物的生成焓
• 化合物的生成焓
– 当化学元素在化学反应中构成一种化合物时，根据热 力学第一定律，化学能转变为热能（或者相反）。转 变中生成的能称之为化合物的生成焓
– 单位：kJ/mol
• 标准状态摩尔生成焓或者标准摩尔生成焓
– 各化学元素在恒压条件下形成1mol的化合物所产生的 焓的增量,选择温度是298.15K，压力是101.325kPa
阿累尼乌斯定律
• 活化能
– 化学反应是通过粒子碰撞而相互接触完成的，但这并不 意味着任何两个粒子碰撞后都能完成化学反应，只有活 化粒子完成有效碰撞后，才能真正发生化学反应
• 有效碰撞：在化学反应中，能引起化学反应的碰撞为
有效碰撞
• 活化粒子：具有一定能量，足以产生有效碰撞粒子为
活化粒子或自由基
– 活化能：活化粒子与普通分子平均能量之差称为活化能
– 反应物浓度越高， 反映颗粒之间碰撞 几率大，反应速度 越快
aA bB gG hH
v k1Aa Bb 或v k2 Gg H h
• 上式中
– v——化学反应速度 – k——化学反应速度常数 – [A][B]——反应物或生成物
浓度 – a、b——化学反应计量系数
反应级数
• 定义
– 由质量作用定理关系可知，反应速度与反应物浓度存 在着一定的量级关系。浓度因子[A]及[B]的指数和(a+b) 及[C]和[D]的指数和(c+d)，称之为反应级数
二、化合物的生成焓
• 在热力学范围内，无法知道内能和焓的绝对值大小，为解
决实际问题需要，规定在室温（298K）和101.325kPa（即 标准状态）下，各元素最稳定单质的生成焓为零。
• 一个化合物的生成焓并不是这个化合物的焓的绝对值，而

消防燃烧学第三章

消防燃烧学第三章

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第三章着火与灭火基本理论第一节着火分类和着火条件一、着火分类可燃物的着火方式，一般分为下列几类：1. 化学自燃：例如火柴受摩擦而着火；炸药受撞击而爆炸；金属钠在空气中的自燃；烟煤因堆积过高而自燃等。

这类着火现象通常不需要外界加热，而是在常湿下依据自身的化学反应发生的，因此习惯上称为化学自燃。

2. 热自燃：如果将可燃物和氧化剂的混合物预先均匀地加热，随着温度的升高，当混合物加热到某一温度时便会自动着火(这时着火发生在混合物的整个容积中)，这种着火方式习惯上称为热自燃。

3. 点燃(或称强迫着火)：是指由于从外部能源，诸如电热线圈、电火花、炽热质点、点火火焰等得到能量，使混气的局部范围受到强烈的加热而着火。

这时火焰就会在靠近点火源处被引发，然后依靠燃烧波传播到整个可燃混合物中，这种着火方式习惯上称为引燃。

大部分火灾都是因引燃所致。

必须指出，上述三种着火分类方式，并不能十分恰当地反应出它们之间的联系和差别。

例如化学自燃和热自燃都是既有化学反应的作用，又有热的作用；而热自燃和点燃的差别只是整体加热和局部加热的不同而已，决不是“自动”和“受迫”的差别。

另外有时着火也称爆炸，热自燃也称热爆炸。

这是因为此时着火的特点与爆炸相类似，其化学反应速率随时间激增，反应过程非常迅速。

因此，在燃烧学中所谓“着火”、“自燃”、“爆炸”其实质是相同的，只是在不同场合下叫法不同而已。

《工程燃烧学》

《工程燃烧学》
成分体积，可依据燃料成分直接计算
实用文档
16
计算Vn.c产
忽略热分解引起Vn.c产的变化 将燃烧产物分为理论燃烧产物和剩余空气两
部分
Vn.c产 ＝V0.c产+(Ln-L0).c空 ＝V0.c产+(n-1)L0.c空
V0、L0根据燃料的成分计算
注意：右边c产是理论实燃用文档烧产物的比热 17
V0CO2、V0H2O、V0N2由燃料成分计算(如何计算？)
说明：此处忽略掉了S
实用文档
7
理论发热温度的计算
3、确定烟气比热c产，它强烈相关于温度t产
(1比热近似法) 查表3-3得到各温度下的c产值 (2内插值近似) 查表3-3得各温度下各气体成分
的c值
(3求解方程法) 认为各气体成分c值与温度成2
次级数关系，c＝A1＋A2t＋A3t2，通过查表得到各
系数
实用文档
8
比热近似法
产物整体比热近似值法(表3－3)
根据具体的燃料成分计算V0 ＝(VCO2＋VH2O＋VN2 ＋…) ，并根据表3-3确定c产
适用性：燃烧产物的平均比热受温度的影响不 显著，特别是空气作助燃剂
实用文档
9
比热近似法求解过程
影响理论燃烧温度的因素
燃料种类和发热量
主要取决于单位体积燃烧产物的热含量
考虑Qt理 低/V0Q ，低 比考QV 虑空 nQ低cQ 产 的燃 影响Q更分符合规律
空气消耗系数n
在n>=1的情况下，n值越大，理论燃烧温度越低。
因此在保证完全燃烧的情况下，尽量减小n
实用文档
18
影响理论燃烧温度的因素
实用文档
14
高温热分解
温 工度业Q 越炉分 高中，， 分只1 2 解考6 越 虑0 0 强 温V ； 度C O 压 ， 力 且1 越 只0 高 有8 0 ，大0 分于V 1解H 82 0较0度弱

工程燃烧学_3

工程燃烧学_3

第三章着火第三章着火（自燃与引燃）本章重点内容：1. 两种着火机理2. 两种着火类型3. 自燃着火4. 强制着火5. 着火范围（燃烧界限）第三章着火（自燃与引燃）着火是一个从不燃烧到燃烧的自身演变或外界引发的过渡过程，是可燃混合气的燃烧化学反应逐渐加速到反应速度即放热速度极快的、形成火焰或爆炸的过程。

因此，着火过程是一个受到化学反应速度控制的过程。

火焰的熄火过程则与着火过程相反，它是一个从极快的燃烧化学反应到反应速度极慢，以至不能维持火焰的形成或几乎停止化学反应的过程，也是一个化学反应速度控制的过程。

第三章着火（自燃与引燃）除化学动力学控制的燃烧外，实际上不同的燃烧过程受控于不同的物理或化学过程。

在实际的燃烧中，需进行可燃混合气的制备，可燃混合气的预热，激化分子的传输以及化学反应等一系列的相互关联的过程，其中进行得慢的环节决定着燃烧速度。

第三章着火（自燃与引燃）3.1 燃烧反应过程中浓度与温度的关系反应速度与温度的关系常用Arrhenius指数项或简单的指数T m的关系式表示。

反应速度只受初始反应物浓度影响的反应为简单反应或热反应；反应速度受中间产物或最终产物浓度影响的为复杂反应或自催化反应。

研究链反应的最常见的方法是保持体系在反应时的恒定以消除热反应对反应发展的影响，其反应速度式则是以初始反应、中间反应及最终反应中参与反应的各种组分间相互作用的“反应机构”来分析，并且是经实验验证决定的。

/E RTe−第三章着火（自燃与引燃） 3.1 燃烧反应过程中浓度与温度的关系图3-1 简单等温反应速度的衰减情况第三章着火（自燃与引燃）3.1燃烧反应过程中浓度与温度的关系对于绝热火焰温度，设火焰最高温度为，也可推导出式（3.6）。

由于能量损失，较绝热火焰温度Tf为低。

式（3.5）可写成这就是说显焓与化学焓之和在整个过程中始终不变，与热力学第一定律相吻合。

T∞V A V0A0V Ac T+H C c T H C c H Cρρρ∞∞Δ⋅=+Δ⋅=+Δ⋅T∞第三章着火（自燃与引燃） 3.1 燃烧反应过程中浓度与温度的关系图3-2 温升与反应物消耗间的关系第三章着火（自燃与引燃）3.2 着火条件3.2.1 热着火可燃混合剂在某一条件下由外界加热，如火花塞、热容器壁、压缩等，到达某一特定温度时，反应物在此温度下的放热速度大于散热损失的速度，则多余的热量使混合剂温度增高，然后又使反应速度增加，从而混合剂的温度得以连续加速地增高知道放热速度达到很高的数值，于是就发生“着火”燃烧。

第三章燃烧学作业

第三章燃烧学作业

高等燃烧学第三章课后作业姓名：xx 学号：xxing words only ,explain what is happening in the Stefan problem?解：斯蒂芬问题：玻璃圆筒内装有液体A ，在圆筒内保持一个固定的高度，液体界面设为x=0，气体A 和气体B 的混合物流过圆筒顶部，界面处组分A 的质量分数为i A Y ,。

如果混合物中A 的浓度低于液体-蒸发表面上A 的浓度，就存在传质的驱动力。

需要解决的问题就是求出A 的质量通量''A m 。

利用菲克定律及已知条件最后求得)11ln(,,''iA A AB A Y Y L D m --=∞ρ 。

通过改变i A Y ,的值发现，当i A Y ,很小时，无量纲质量通量)//(''L D m AB A ρ 基本与i A Y ,成正比，当i A Y ,大于0.5后，质量通量增加非常快。

2.How does the mass average velocity vary with distance from the surface of an evaporating droplet at any instant in time ?解：在蒸发过程是准稳态的假设前提下，任意时刻、通过蒸发液滴表面外的任一与液滴同心的球面的质量流量相同，且)1ln(4Y AB s B D r m+=ρπ 。

但质量通量''A m 不同，2''4r m m A π =，随着距液滴表面距离r 的增大而减小。

3.Explain what is meant by “quasi-steady ”flow.解：准稳态流动是指在任何时刻，流动都处于稳定状态。

即流场中的任一点的速度、温度、压力等参数保持恒定，不随时间而变化。

4.Calculate the evaporation rate constant for 1mm-diameter water droplet at 75℃evaporating into dry ,hot air at 500K AND 1 atm.解：已知：水滴mm D 1=，，K T s 34827375=+=，atm P 1=，K T air 500= 物性参数包括：K T boil 100=，kg kJ h fg /2.2257=,18=A MW ,85.28=air MW ， 3/84.974m kg l =ρ，K s m D AB 273@/102.225-⨯=（查附录D ）先计算Y B ：需要先求液滴表面处水的质量分数s A Y ,，利用Clausisus-Clapeyron方程式（2-19）：2/TdT MW R h P dP A u fg = 从参考态（K T T atm P boil 373,1===）到348K 进行积分，可求得：)]11(/exp[)1(boilA u fg sat T T MW R h atm P P --==，代入数据得， 3902.0)]37313481(18/83152257200exp[)1(=-⨯-==atm P P sat ， 3902.0)1(,===∴atm P P sat s A χ 62.2485.28)3902.01(183902.0,=⨯-+⨯=∴s m ix MW 2853.062.24183902.0,,,=⨯==∴s mix A s A s A MW MW Y χ 3992.02853.0102853.01,,,=--=--=∴∞s A A s A Y Y Y Y B 再求AB D ：取平均温度K T T T air s 42425003482=+=+=,用此温度来计算水蒸气的扩散率，由12/3-∝P T D ABs m T D AB /1026.4)273424(102.2)(252/35--⨯=⨯⨯= 最后求ρ：可用理想气体方程和平均混合摩尔质量来估计: 74.26)85.2862.24(21)(21,,=+⨯=+=∞mix s mix MW MW MW 3/7685.0424)74.26/8315(101325)/(m kg T MW R P u =⨯==ρ 最终得蒸发常数:s m B D K Y l AB /1008.9)3992.01ln(84.9741026.47685.08)1ln(8285--⨯=+⨯⨯⨯⨯=+=ρρ。

燃烧学-3.着火的理论基础-PPT精品文档

燃烧学-3.着火的理论基础-PPT精品文档

可燃混合气内的某一处用点火热源点着相 强迫着火 邻一层混合气，尔后燃烧波自动的传播到 （点燃或点火） 混合气的其余部分。 ——局部加热。 Forced ignition
Spark ignition
Local initiation of a flame that will propagate.
自燃和点燃过程统称之为着火过程 。
第三章 着火的理论基础
研究不同着火方式的着火机理。 着火方式与机理 着火过程及方式 着火温度 热自燃过程分析 着火温度求解 着火的热自燃理论 谢苗诺夫公式 热自燃界限 热自燃的延迟期 链反应速度 链反应的发展过程 着火的链式反应理论 链反应的延迟期 烃类－空气混合物着火（自燃）特性 强迫着火过程 常用点火方法 强迫着火 电火花点火 点火的可燃界限
q1与q2 相离：
q1始终大于q2，一定能引起可燃混合气的着火。所以，
这种工况是不稳定的。
q1与q2 相切：

B点是临界状态，也是不 稳定的。只要环境介质温 度略高于T0，则q1和q2就 没有交点了，必然导致反 应混合气的着火。
图中 B点为着火临界点 Tb为着火温度 T0为自燃温度 T0~Tb之间的时间为着火 感应期

影响着火的因素

增加放热量q1

增加燃料浓度 增加燃料压力


增加燃料发热量
增加燃料活性
放热率曲线左移，在相同 温度下，燃料放热量增加， 着火温度降低，着火温度 E v q w Q V k n e x p V Q 降低，着火提前。 1 n 0 T R


可用着火的临界条件来确定活化能。
四、热自燃界限

log
P
T 0

燃烧学—第3章3分析解析

燃烧学—第3章3分析解析
（2）当温度升高时，f增大，g不变， f>g,
随时间增大而趋于某一定值，不着火
>0
随时间增大而指数级增大，着火
w afn af
dn n0 fn gn n0 dt
（2）当f=g， =0
n0
e
t
1

w fan0 t
n n0 t
6 中国矿业大学能源学院安全与消防工程系 随时间增大而线性增大，临界状态

RO O RH ROOH R
O H RCH2OOH RCH2O
单键链能：293～334kJ/mol 过氧化物中－O－O－链较弱（链能只有 125.61－167.48kJ），容易断裂
R HCHO RCH2O
RH RCH OH R RCH 2 O 2
《燃烧学》--第三章
W
w
>0
w W0 τ 图3-9链式自燃示意图 W’
=0
<0
τ1 τ2 τ3 t
t
图 3-10 反应速率与时间关 系
中国矿业大学能源学院安全与消防工程系
7
《燃烧学》--第三章
着火延迟期τ
较大，则 ≈f 当
w
fan0

exp( ) 1
ln
fan0
0.48 0.10 7.90 0.15
19.60 13.15 20.55 32.98 22.71
乙炔
乙炔 乙烯 乙烯 丙烷 丙烷 丙烷 丙烷 1－3丁二烯 异丁烷 二硫化碳
Air
O2 Air O2 Air Ar+air He+air O2 Air Air Air
0.76
0.09 1.25 0.19 2.03 1.04 2.53 0.24 1.25 2.20 0.51

燃烧学课后习题答案

燃烧学课后习题答案
nC n H m 10
2
2


( 3 . 8 2 . 3 24 . 5 2 3 . 7 ) 10
2
0 . 38 m
3
V 0,H
2O
(H
2
H 2O H 2 S
3

m 2
CnH
) 10 m
2
4 4 58 2 24 . 5 3 . 7 10 2 2
18162
KJ
Q l 2 Q l Q l1
1500 1400 19617 18162
t 2 t t1
t 1400
19002 . 28 18162
1458
(C )
5
《燃烧学》--作业
CO 2焦炉气： CO
2
3 . 8 %, H
2
58 %, CH
L
解：首先根据半无限大固体的导热公式： 2 t 及临界条件 0.1, L erf 求得 t ＝0.9。 2 L 假定板可以采用半无限大固体考虑，则3个小时后的 2 t 值可求出来。


L
L
1 erf
L
9
《燃烧学》--作业
L 2 t

2
L
0 .2 5 . 2 10
（3）α＝1.5 完全燃烧所需的空气量，烟气的 组成，体积 3 V a , air V 0 , air 1 . 5 4 . 86 7 . 29 m α＝1.5 CO 2 , H 2 O , N 2 , O 2 烟气的组成：
V CO 0 . 747 m
2
3
VH

燃烧学—第3章3

燃烧学—第3章3

一个自由基H•参加反应后，经过一个链传递 形成最终产物H2O的同时产生三个H•。
安全工程学院：齐黎明
6
《燃烧学》--第三章
3.4.2 链锁自燃着火条件 链锁反应速度能否增长导致着火，取决于活
化中心浓度增加的速度。 活化中心浓度增大的两种因素：热运动的结
果和链锁分枝的结果。 着火条件的理论分析： 假设
安全工程学院：齐黎明
4
《燃烧学》--第三章
分为两大类： 直链反应（如H2＋Cl2） 支链反应（H2＋O2）
安全工程学院：齐黎明
5
《燃烧学》--第三章
支链反应举例：
2H 2 O2 2H 2O
（总反应）
（1） H 2 M 2H M
（链引发）
（2） H O2 OH O
自由基与分子中的某一基团同时争夺 分子的某一个成键的价电子时，竞争的结 果往往是分子中的这个键被破坏。
安全工程学院：齐黎明
13
《燃烧学》--第三章
烃类的氧化过程 首先生成的是烃的过氧化物或过氧化
物自由基（即R-O-O），而过氧化物也会分 解为自由基。
反应具有链反应性质，并且由于出现 分支而自动加速
燃烧学
《燃烧学》--第三章
燃烧学
安全工程学院：齐黎明
1
3.4链锁自燃理论
《燃烧学》--第三章
3.4.1 链式着火概念
热自燃理论无法解释的现象和实验结果
烃类氧化过程 氢－氧混合气的可燃界限， (“着火半 岛”现象 )
链式着火理论: 在氧化反应体系中， 一方面，随着热量的积累反应自动加速，但 也可以通过分枝的链锁反应，迅速增加活化 中心（自由基）来使反应不断加速直至着火 爆炸。

燃烧学

燃烧学

C
E RT
0
Pc RT
K 0 QVK
EP c x A x B
4 0
2
SRT
e
1
Pc T0
2
两边取对数、整理， 得：
ln Pc T0
ln
2
ln

E 2 RT 0

1 2
ln K 0 QVK
SR
1
Ex A (1 x B )

A T0

1 2
ln
B x A (1 x A )
t
8
《燃烧学》--第三章
着火的临界条件：2条曲线相切于B点。
q1 q 2
E RT
B
dq 1 dT

dq 2 dT
2 B E RT
B
K 0 QV C A C B e
2 式相除，有
S T B T 0
RT E
E 2R 1 4 RT 0 E
2 B
K 0 QV C A C B
a b
E / RT0
QV (C f 0 C fB ) V 0CV (TB T0 )

0CV (TB T0 )
Qk 0C f 0Cox0 e
a b E / RTo 中国矿业大学能源学院安全与消防工程系
13
《燃烧学》--第三章
2. 爆炸极限 爆炸浓度极限 如：甲烷/空气：5～15% 爆炸压力极限 如：甲烷/空气：小于0.065MPa，不爆炸 爆炸温度极限 如：甲烷/空气：小于690℃，不爆炸
：
T0--环境温度； h--对流换热系数； p--预混气压力； d--容器直径； u∞--环境气流速度

《燃烧学》习题

《燃烧学》习题

《燃烧学》习题第一章燃烧的化学基础习题1.解释下列基本概念:(1)燃烧(2)火灾(3)烟(4)热容(5)生成热(6)标准燃烧热(7)热值(8)低热值2.燃烧的本质是什么?它有哪些特征?举例说明这些特征.3.如何正确理解燃烧的条件?根据燃烧条件，可以提出哪些防火和灭火方法?5.物质浓度、体系温度和反应活化对反应速度速率有何影响?6.燃烧反应速度方程是如何得出的?在该方程中，KOS(KOS’)和ES是否有直接的物理意义?为什么?8.举例说明燃烧产物(包指烟)有哪些毒害作用?其危害性主要体现在哪几个方面?9.试求出在p＝1atm、T=273K下，1公斤苯(C6H6)完全燃烧所需要的理论空气量。

10.已知木材的组成为:C-46%、H-6.0%、O-37.0%、N-2.0%、W-9.0%，问在p＝1atm、T=273K下木材完全燃烧产物体积是多少?11.木材的组成为C-48%、H-5%、O-40%、N-2%、W-5%.试求在1.5atm、30℃的条件下燃烧5kg 这种木材的实际需要空气体积、实际产物体积和产物密度。

(空气消耗系数数取1.5)l2.已知煤气成分为:C2H4-48%、H2-37.2%、CH4-26.7%、C3H6-1.3%、CO-4.6%、CO2-10.7%、N2-12.7%、02-2.0%，假定P=1atm、T=273K、空气处于干燥状态，问燃烧1m3煤气(1)理论空气量是多少m3？(2)各种燃烧产物是多少m3?(3)总燃烧产物是多少m3?l3.焦炉煤气的组成为:CH4-22.5%、H2-57%、C2H2-3.7%、CO–6.8%、CO2-2.3%、N2-4.7%、H20-3.0%，(体积百分数.在1.2atm、25℃的条件下燃烧3m3的这种煤气，实际需要空气体积、实际产物体积和产物密度分别是多少?(空气消耗系数取1.2)14.试求燃烧lkg甲醇、乙醇和丙醇的混合物(混合质量比为56:30:20)的理论需要空气味积.15.什么叫做恒压热容、恒容热容?什么叫做平均热容?16.在常压下1000Kg甲烷由260℃开温至538℃所需的热量QP是多少？17.已知某可燃物燃烧后的产物组成为：CO2-9%、N2-67%、H20-22%、O2-2%.试分别精确计算和粗略计算4m3的这种产物从0℃上升导1727℃所需要的热量.18.试求甲醇在25℃条件下的标准燃烧热.19.试用气相苯乙烯(C6H5C2H6)的标准燃烧热求它的标准生成热。

燃烧学习题 3

燃烧学习题 3

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。

燃烧学习题

燃烧学习题

11 复习题
1. 2. 3. 着火的机理有几种？ 什么是着火温度和着火？什么是点火温度和点火？着火与点 火的相同点与不同点是什么？ 根据下图：指出着火点、熄火点、低温稳定点、高温稳定点 与高温不稳定点？ 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.
11 复习题
什么是着火浓度界限？着火温度和着火浓度的界限的影响因 素有哪些？ 为什么发动机在高原、冬季难发动？ 可燃混合气易于着火的有利条件或提高可燃预混气体燃烧速 度的措施是什么？ 试解释为何着火和点火存在浓度界限？ 什么是热自燃，什么是链锁自燃？其区别是什么？热自燃需 要满足的条件是什么？链锁自燃需要满足的条件是什么？ 试解释气体燃料着火半岛的三限各自的着火机理？ 点燃煤气时，为了防止爆炸，是按气等火还是火等气操作形 式进行点火？
第四章复习题
1. 2. 3. 4. 燃料发热量(热值)与燃烧焓、反应焓的关系？ 什么是简单反应、复杂反应？ 什么是化学反应速度？其单位是什么？如何表示？ 什么是反应级数？化学反应级数和反应分子数有何区别？反应级数 与反应物初始浓度以及半衰期之间的关系如何？ 5. 常用的固体、液体和气体燃料的反应级数值的范围是多少？ 6. 根据化学反应速度、燃尽时间与压力之间的关系讨论涡轮增压装置 对汽车发动机的作用？ 7. 何为阿累尼乌斯定律？适用范围？ 8. 何为活化能E？活化能是如何影响反应速率的？活化能与何因素有关？ 9. 设某一反应温度由400℃增至410℃时，反应速率将增加至原来的 e(e=2.718)倍，试求该反应的活化能？ 10. 某反应从500K到510K化学反应速度增长了一倍，试求其活
2
2
2
23. 试写出完全以及不完全燃烧情况下干、湿烟气中气体 组成及三原子气体成分？ 24. RO'2与RO'2,大之间的关系及其推导？ 25. 试推导气体分析方程并说明其意义？ - O 26. 符合完全燃烧方程式 RO＝ 21 一定是完全燃烧吗？完全 1 燃烧烟气中组成一定要符合该式吗？该式是燃料完全 燃烧的必要条件还是充分条件？ 1.866(C 0.375S ) V RO CO 27. 试推导推导不完全燃烧时干烟气量的表达式： 21 O2 28. 已知完全燃烧方程为：RO2 1 请导出过剩空气系 21 数：

燃烧学第三章燃烧过程计算

燃烧学第三章燃烧过程计算

当量比
燃空比： FAR=L/F
当量比：
F L FV F L0 F V0
可知：

1

影响过剩空气系数的因素 燃料性质 燃烧器的性能 炉体密封性能 加热炉的测控水平 烟囱挡板
过剩空气系数的确定 自然通风式燃烧器 烧油 α=1.30 烧气α=1.25 预混式气体燃烧器 α=1.20 强制通风式燃烧器 烧油 α=1.15～1.20 烧气 α=1.10～1.15
H 2O(14.06)
过剩空气系数
空燃比：ALR=L/F 化学恰当比： ALR0=L0/F
实际入炉空气量与理论空气量之比
表达式
LF V F L0 F V0 F
过剩空气系数大小的影响：过剩空气系数太大，入炉空气 量多，相对降低了炉膛温度和烟气的黑度，影响传热效果。 在加热炉的排烟温度一定时，过剩空气系数大则排烟量大， 使烟气从烟囱带走的热量多，增加了热损失，全炉热效率 降低。过多的空气还会使烟气中含氧量高，加剧炉管表面 的氧化腐蚀，缩短管子的寿命。 减小过剩空气系数虽然有许多好处，但一个重要的 前提是：必须保证燃料完全燃烧。
加热炉热效率与燃烧放出的热 量和燃料、空气及雾化蒸 炉墙散热损失 汽带入的显热。 损失能量包括 排烟带走的热 量和散失的热 量。
综合热效率 供给的能 量中还应包括外界供给体 系的电和功。
热效率
烟气离开炉子带走的热量 入炉介质
全炉热负荷
出炉介质 燃烧热 燃料 空气 显热 雾化剂
燃烧1kg液体燃料需要的理论空气量为：
L0
气体燃料所需的理论空气用量：
V0 1 [0.5yH2 0.5yC O 0.21
1 (0.0267C 0.08H 0.01S 0.01O) 0.23

《高等燃烧学》习题集与解答

《高等燃烧学》习题集与解答

《高等燃烧学》习题集与解答第一章绪论1、什么叫燃烧？答：燃烧标准化学定义：燃烧是一种发光发热的剧烈的化学反应。

燃烧的广义定义：燃烧是指任何发光发热的剧烈的化学反应，不一定要有氧气参加。

2、燃烧的本质是什么？它有哪些特征？举例说明这些特征。

答：燃烧的本质是一种氧化还原反应。

它的特征是：放热、发光、发烟并伴有火焰。

3、如何正确理解燃烧的条件？根据燃烧条件，可以提出哪些防火和灭火方法？答：可燃物、助燃物和点火原始燃烧的三要素，要发生燃烧，可燃物和助燃物要有一定的数量和浓度，点火源要有一定的温度和足够的热量。

根据燃烧的条件，可以提出一下防火和灭火的方法：防火方法：a、控制可燃物；b、隔绝空气；c、清除点火源灭火方法：a、隔离法；b、窒息法；c、冷却法；d、抑制法4、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？答：我国目前能源环境现状：一、能源丰富而人均消费量少我国能源虽然丰富，但是分布不均匀，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。

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第三章作业
使用编程语言求解常微分方程的方法，求解零维系统自燃问题：
k0——频率因子，初值取100.0
E——活化能，初值取1.E5
R——气体常数，初值取8.314
C——可燃混合物中反应物浓度，初值取1.0
n——反应级数，初值取1.0 V——容器体积，初值取1.0 Q——可燃混合物的燃烧热，初值取2.E7
T——容器内可燃混合物温度，初值取与T0相等的数值。

h——散热系数，初值取5.0
S——容器壁散热面积，初值取6.0
T0——容器壁温度，初值取800.0
定解条件：t=0时，T=T0。

以上方程描述了一个零维系统的温度从t=0开始随时间变化的过程。

a)使用在第一章已经介绍过的Euler法，求解上述定解条件下的常微分方程，获得系统温度T随时间t的变化曲线。

b)分别令系统初温T0=300、400、500、600、700、800、900、1000、1100（其他参数不变），获得不同初始温度下的系统升温曲线，并讨论系统初温对热自燃过程的影响。

c)分别令散热系数h＝1.0～10.0（T0保持800K），获得不同初始温度下的系统升温曲线，并讨论散热系数对热自燃过程的影响。

问题求解过程如下：
一：程序如下：
#include<stdio.h>
#include<math.h>
#include<fstream>
#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
ofstream ofile;
ofile.open("f:\\myfile.txt"); //打开文件
double k0 = 100, R = 8.314, C = 1.0, n = 1.0, V = 1.0, yita = 5.0, S = 6.0;//定义参数
double rou = 1.0, cv = 4.02;
double E = 1.0e5, Q = 2.0e7;
double d, tao[101], T[101];
double h = 0.1; //设置时间间隔
int i;
double f(double x, double y[100]);
tao[0] = 0.0, T[0] = 800.0; //设置初值
printf("%f,%f\n", T[0], tao[0]);
for (T[0] = 300; T[0]<= 1100; T[0] = T[0] + 100) //求解方程在T0=300到1100
时的温度变化值
{
if (T[0]==800) //当初始温度为800度时改变η使其在1.0至10变化
for (yita = 1.0; yita <= 10; yita++)
{
ofile << yita<< endl;
ofile << '\n'<< endl;
for (i = 0; i < 100; i++)
{
d = (k0*exp(-E / R / T[i])*pow(C, n)*V*Q - yita*S*(T[i] - T[0])) / V / rou / cv; //求解温度随时间变化率
T[i + 1] = T[i] + h*d; //计算下一时刻温度值
tao[i + 1] = tao[0] + h*i;
printf("%f,%f\n", T[i + 1], tao[i + 1]);
ofile << T[i] << endl; //输出T 至文件myfile.txt
}
}
else
for (i = 0; i < 100; i++) //若T0不等于800，使yita=5.0，不改变yita值
{
yita = 5.0;
d = (k0*exp(-E / R / T[i])*pow(C, n)*V*Q - yita*S*(T[i] - T[0])) / V / rou / cv;
T[i + 1] = T[i] + h*d;
tao[i + 1] = tao[0] + h*i;
printf("%f,%f\n", T[i + 1], tao[i + 1]);
ofile << T[i] << endl;
}
ofile << '\n' << endl;
}
ofile.close(); //关闭文件
}
二：程序求解结果
图一：反应温度与初始温度、散热系数关系图
图二：反应温度与散热系数关系图图三：反应温度与初始温度关系图
四：结果分析
由图二易知，随着散热系数的增大，燃烧稳定性下降，从正常燃烧的状态变为不能燃烧的工况；
由图三易知，随着初始温度的增加，燃烧稳定性改善，从不能着火的状态变为能燃烧的工况。