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第3章 燃料与燃烧化学

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课题初中物理第二册第三章第一节燃料及其燃烧值

课题初中物理第二册第三章第一节燃料及其燃烧值

课题：初中物理第二册第三章第一节燃料及其燃烧值一、教学目标：1、在物理知识方面要求：⑴、知道燃烧过程，是燃料的化学能转化为内能的过程⑵、知道什么是燃料的燃烧值及其单位，会查燃料燃烧值表。

2、通过学习，会计算某种燃料完全燃烧放出的热量。

3、阅读有关内容懂得利用燃料、节约能源的意义，二、重点、难点分析：1、重点是掌握燃烧值的概念和单位，根据燃烧值的定义会计算燃料燃烧时放出的热量。

2、燃烧值是用于反映燃料燃烧放热本领的物理量，在应用燃烧值定义计算问题时，在理解燃烧值的实际物理意义基础上解答问题，对初中学生来说有一定的困难，是教学难点。

三、主要教学过程：㈠、引入新课：1、复习内能、热量等概念，指出本章进一步学习内能的应用。

2、同学们是否知道“海湾战争”，为什么美国人大动干戈？除了一些政治原因外，中东地藏中最吸引工业发达国家的是什么？——石油。

石油经过分馏法可提练出汽油、煤油和柴油。

它们都是燃料。

生活中烧水、煮饭、取暖时，需要热量，它们大多是从哪里来的？内能是人类使用的最大量的一种能量，获得内能的途径之一是燃烧燃料。

㈡、新课教学板书：第三章：内能的利用热机一、燃料及其燃烧值：1、燃料的燃烧值：指导学生阅读，提问1：燃料燃烧过程是物理变化还是化学变化？提问2：在这个过程中能的转化情况怎样？板书：燃料燃烧过程中:燃料的化学能转化为内能,放出热量。

提问3：你说出燃料的种类和常用的燃料吗？分固体（木柴、煤等）液体（汽油、柴油、酒精等）气体（煤气、天燃气、氢气）组织学生看课本P30图3-1，并讨论图注中所出的问题。

四口之家一个月需要的内能，即吸收热量是一定的，这些热量由燃料燃烧放出。

用木柴需要150千克，煤只需75千克，而液化气只要30千克。

从某种意义上讲，木柴不如煤，煤不如液化气。

（提问：如何区别燃料之间上差异？）引入燃烧值的概念。

2、燃料值的定义，单位。

1千克的燃料完全燃烧放出的热量，叫燃料的燃烧值。

单位：焦耳/千克（读作：焦耳每千克）燃烧值是用来比较计算不同种类的等质量的燃料完全燃烧时放出的热量的多少。

燃料与燃烧

燃料与燃烧

【燃料及其燃烧过程】燃料与燃烧【燃料及其燃烧过程】燃料与燃烧本文从网络收集而来，上传到平台为了帮到更多的人，如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载本文档（有偿下载），另外祝您生活愉快，工作顺利，万事如意！第三章燃料及其燃烧过程与设备硅酸盐制品需要消耗大量的热量。

热量的来源：1、燃烧燃烧产生，即化学能转化为热能。

资源丰富，但价格低廉2、以电为热源，即电能转化为热能。

效率高，但相对短缺。

目前硅酸盐行业热源以燃烧为主。

第一节燃料的种类及组成燃料：在燃烧过程中能过发出热量并能利用的可然物质燃料的种类按状态分：固体燃料：木碳，煤等。

其中煤又分为泥煤、褐煤、烟煤、无烟煤。

液体燃料：石油及其制品。

气体燃料：天然气、人造煤气。

按来源分：天然原料：人工原料：一、固体燃料：煤的种类及特点：按国家标准，分为三类:褐煤、烟煤、无烟煤1）、褐煤：外观褐色，光泽黯淡。

水分含量高，热值低，密度较小，含氧量高，化学反应强，极易氧化和自然。

常作为加压气化燃料，锅炉燃料2）、烟煤：挥发份含量高、灰分及水分较少，发热量高。

可划分贫煤、焦煤、气煤3）、无烟煤：挥发份含量低，燃点较高，燃烧时没有粘结性。

、固体燃料的组成及换算:常用两种表示方法：元素分析法：C、II、0、N、S、A、M工业分析法：挥发分、固定碳、A、M1、元素分析法：C、H、0、N、S、A、MC：煤中含量最多的可燃元素，一般含量为15-90%以两种形式存在：碳氢化合物：碳与氢、氮、硫等元素结合成有机化合物碳呈游离状态:II、可燃元素，一般含量为3-6%以两种形式存在：化合氢自由氢：与化合物组成的有机物，如Cnllm空气干燥基干燥基干燥无灰基1）收到基:以实际使用的煤为基准而测出的煤各元素的质量百分组成。

收到基收到基水分Mar有两种：外在水和内在水2）空气干燥基：以实验室使用的风干煤样为基准而测出的煤各元素的质量百分组成。

空气干燥基分析基干燥基：以无水的煤为基准而测出的煤各元素的质量百分组成。

3 燃料与燃烧

3 燃料与燃烧

87.91 5.49 5.49 0.55 0.55 100Car=Cad（100-Mar,f） 100Car=Cdaf（100-Mar-Aar） 其转化关系见表5-2（改错）
总量
100% 100% 100% 100%
材料工程基础-lvshuzhen
3.1.4 燃料有哪些热工性质？（掌握）
1、基本热工性质——发热量（简称:热值） 2、其它热工性质
3.1.1 燃料是如何分类的？（掌握） 3.1.2 燃料的组成有哪两种表示方法？其基准 内容 有哪些？各种基准之间如何换算？（掌握） 3.1.3 燃料有哪些热工性质？（掌握） 3.1.4 如何选择燃料？（了解）
材料工程基础-lvshuzhen
3.1.燃料的种类和组成
3.1.1 燃料是如何分类的？（掌握） 气体燃料：天然气、煤气、液化气等 液体燃料：汽油、煤油、柴油、重油 固体燃料：煤、柴禾等
根据化学反应计算空气量、烟气量、烟气组成 根据热平衡原理计算火焰温度 计算方法：分析计算法、近似计算法、操作计算法
材料工程基础-lvshuzhen
3.2.2.1 设计计算
分析计算法：已知燃料的种类和元素分析成分，通过化学 反应，根据质量守衡进行定量计算。 假定：
–气体的体积均以标准状态计算； –气体均为理想气体； –计算的基准温度为0℃； –计算时固体、液体燃料用收到基（ar），气体燃料用湿基 – 均在完全燃烧条件下计算空气量 ； – 空气由氧气和氮气组成，其体积百分比为21:79。
（2）实际空气量的计算（掌握）
Va Va0 1.2 5.08 6.09(Nm3 Kg)
例题
材料工程基础-lvshuzhen
（3）理论烟气量V0的计算（掌握）
理论烟气由以下两部分组成:

燃烧过程的理论基础

燃烧过程的理论基础
550
烟煤Vdaf=40%
650
烟煤Vdaf=30%
750
烟煤Vdaf=20%
840
贫煤Vdaf=14%
900
无烟煤Vdaf=4%
1000
挥发分越高的煤，着火温度越低，即越容易着火； 挥发分越低的煤，着火温度越高，越不容易着火。
着火热
一次风：现代大中容量锅炉广泛燃用煤粉，为了使煤粉气流被更快加热到煤粉颗粒的着火温度，总是不把煤粉燃烧所需的全部空气都与煤粉混合来输送煤粉，而只是用其中一部分来输送煤粉，这部分空气称为一次风。
只有粗煤粉在炉膛高温区才可能处于扩散。
其他区域为动力或过渡区，故提高炉膛温度可强化煤粉燃烧。
一次反应：式3-26；一次产物
燃烧机理：在碳粒的吸附表面进行的多相燃烧反应。
二次反应：式3-27；二次产物
碳粒的燃烧
02
不同温度下的碳粒燃烧过程：
图3-6 低于1200℃； 高于1200℃；
气流速度影响：
影响煤粉气流着火的因素
煤粉空气混合物经燃烧器喷入炉膛后，通过湍流扩散和回流，卷吸周围的高温烟气，同时又受到炉膛四壁及高温火焰的辐射，被迅速加热，热量达到一定温度后就开始着火。
1．燃料的性质 挥发分：含量低，煤粉气流的着火温度高，着火热增大，着火所需时间长，着火点离燃烧器喷口的距离也增大。 水分：水分大，着火热也随之增大，炉内温度水平降低，从而使煤粉气流卷吸的烟气温度以及火焰对煤粉汽流的辐射热也相应降低，对着火不利。 灰分：灰分在燃烧过程中不能放热还要吸热，灰分在着火和燃烧过程中使得炉内烟气温度降低，同样使煤粉气流的着火推迟，并进一步影响了着火的稳定性。 煤粉细度： 煤粉愈细，着火愈容易。（这是因为在同样的煤粉浓度下，煤粉愈细，进行燃烧反应的表面积就会越大，而煤粉本身的热阻却减小，在加热时，细煤粉的温升速度就比粗煤粉要快，这样就可以加快化学反应速度，更快地着火。）

燃料与燃烧课后答案

燃料与燃烧课后答案

燃料与燃烧课后答案【篇一：燃料及燃烧除计算外的课后题(2) 】物质的碳化程度说明煤炭的种类及其特点。

答：根据母体物质炭化程度不同可将煤分为四大类，即泥煤、褐煤、烟煤和无烟煤。

泥煤：质地疏松、吸水性强、含氧量最多，含碳最少。

使用性能挥发分高，反应性强，含硫量低，机械性能很差，灰分、熔点很低。

碳量较高，氧和氢含量较少，挥发分产较低。

粘结性弱，极易氧化和自然，吸水性较强。

烟煤：与泥煤相比，挥发分较少，密度较大，吸水性较小，含碳增加，氢和氧含量减少，具有粘结性。

无烟煤：含碳量高，密度大，吸水性小，挥发分极小，组织致密而坚硬，热值大，灰分少，含硫量低。

2、说明煤的化学组成。

答： c h o n s灰分（a）、水分（w）5、说明煤炭灰分的定义，怎样确定煤炭灰分的熔点和酸度？煤炭灰分的酸度与灰分的熔点有什么关系？答：灰分（ a）所谓灰分，指的是煤中所含的矿物杂质在燃烧过程中经过高温分解和氧化作用后生成一些固体残留物。

灰分的熔点：灰分是多种化合物构成的，因此没有固定的熔点。

它是指灰分在软化到一定程度的温度。

灰分的酸度：是指灰分中的酸性成分与碱性成分之比。

酸度越大，灰分熔点越高。

7、煤的化学组成有几种表示方法？答：应用基c%+h%+o%+n%+s%+a%+w%=100%分析基 c%+h%+o%+n%+a%+w%=100%干燥基 c%+h%+o%+n%+s%+a%=100%可燃基 c%+h%+o%+n%+s%=100%煤的工业分析内容是测定水分，灰分，挥发分和固定碳的百分含量。

8、煤的发热量： 1kg 煤完全燃烧后所放出的燃烧热叫它的发热量。

单位 kj/kg 。

9、什么是煤的高发热量和低发热量？答：高发热量：指燃料完全燃烧后燃烧产物冷却到使其中的水蒸气凝结成 0℃的水时所放出的热量。

低发热量：指燃料完全燃烧后燃烧产物中的水蒸气冷却到 20 ℃时放出的热量。

煤的耐热性是指煤在加热时是否易于破碎而言。

12、什么是煤的粘粘性和结焦性？答：粘粘性指的是粉碎后的煤在隔绝空气的情况下加热到一定温度时，煤的颗粒互相粘结形成焦块的性质。

《燃料与燃烧》部分习题答案

《燃料与燃烧》部分习题答案

一《燃料与燃烧》习题解答第一篇 燃料概论1. 某种煤的工业分析为：M ar =3.84, A d =10.35, V daf =41.02, 试计算它的收到基、干燥基、干燥无灰基的工业分析组成。

解：干燥无灰基的计算：02.41=daf V98.58100=-=daf daf V Fc ;收到基的计算 ar ar ar ar V M A FC ---=10036.35100100=--⨯=arar daf ar A M V VA ar = 9.95 FC ar = 50.85干燥基的计算： 35.10=d AV d = 36.77;88.52100=--=d d d A V FC2. 某种烟煤成分为：C daf =83.21 H daf =5.87 O daf =5.22 N daf =1.90 A d =8.68 M ar =4.0; 试计算各基准下的化学组成。

解：干燥无灰基：80.3100=----=daf daf daf daf daf N O H C S收到基： 33.8100100=-⨯=ard ar M A A95.72100100=--⨯=arar daf ar M A C C H ar =5.15 O ar =4.58 N ar =1.67 S ar =3.33 M ar =4.0干燥基： 68.8=d A 99.75100100=-⨯=ddaf d A C C 36.5913.0=⨯=daf d H H 77.4913.0=⨯=daf d O ON d = N daf ×0.913 =1.7447.3913.0=⨯=daf d S S干燥无灰基：C daf =83.21 H daf =5.87 O daf =5.22 N daf =1.90 S daf =3.80二3. 人工煤气收到基组成如下：H 2 CO CH 4 O 2 N 2 CO 2 H 2O 48.0 19.3 13.0 0.8 12.0 4.5 2.4计算干煤气的组成、密度、高热值和低热值；解：干煤气中： H 2，d = 48.0×[100/（100-2.4）]=49.18 CO ，d = 19.3×1.025=19.77 CH 4，d = 13.31 O 2，d = 0.82 N 2，d = 12.30 CO 2，d = 4.61ρ＝M 干/22.4＝(2×49.18%+28×19.77%+16×13.31%+32×0.82%+28×12.30%+44×4.61%)/22.4＝ 0.643 kg/m 3Q 高 ＝4.187×（3020×0.1977+3050×0.4918+9500×0.1331）＝14.07×103 kJ/m 3＝ 14.07 MJ/ m 3Q 低 ＝4.187×（3020×0.1977+2570×0.4918+8530×0.1331）＝12.55×103 kJ/m 3＝ 12.55 MJ/ m 3第二篇 燃烧反应计算第四章 空气需要量和燃烧产物生成量5. 已知某烟煤成分为（%）：C daf —83.21,H daf —5.87, O daf —5.22, N daf —1.90,S daf —3.8, A d —8.68, W ar —4.0,试求：（1） 理论空气需要量L 0（m 3/kg ）； （2） 理论燃烧产物生成量V 0（m 3/kg ）;（3） 如某加热炉用该煤加热，热负荷为17×103kW ，要求空气消耗系数n=1.35，求每小时供风量，烟气生成量及烟气成分。

燃烧学第三章课件

（2）混合煤气的发热量计算
Q
net ,ar
=
xQ
1
+
(1 −
x )Q
2
KJ m
3
按各成分气体发热量之和计算
查表获得各成分气体的发热量 燃料发热量的测试 实验测定：容克式量热计
第三节 高炉煤气
组成成分 炼铁炉的副产品，在冶炼过程中主要生成CO，其 体积百分含量约为20%~30%。气体中含有大量 N2和CO2，其体积百分含量占63-70%左右，含尘 也很高60-80g/m3，使用前要除尘。 是一种无色无味、无臭的气体，主要可燃成分是 CO，所以毒性极大。注意：使用中特别要防止 煤气中毒。
H 2 O 湿 = 100 ×
பைடு நூலகம்
干 0.00124 g H 2 O 干 1 + 0.00124 g H 2 O
H O
2
湿
= 0 . 124 g
干
H O
2
100 100 + 0 . 124 g
g H O
2
很多数据表只有各温度下水蒸汽的饱和蒸 汽压，而没有直接的水蒸汽含量数据，此 时如何确定水蒸汽的含量
气体的过程。 发生炉煤气的热值一般为3780-11340KJ/m3。工业炉 中最常用的是混合发生炉煤气。发生炉煤气的成分主 要是CO、H2、CH4、N2等。
第六节 天然气
种类 干天然气：气田 伴生天然气或油性天然气：油田，含石油蒸汽 组成 CH4等碳氢化合物占90％以上、少量H2S、N2 、CO2 、 CO等。 发热量： 很高，33440-41800kg/m3 用途 工业燃料、化工原料、生活煤气、动力煤气、液化天然气
63680
10750
12630

化学《燃烧与燃料》优质教案、教学设计

《燃烧与燃料》讲评课教学设计教学目标：1、对燃烧与灭火、能源利用、二氧化碳制取及性质进行巩固。

2、引导学生剖析错因，提高审题、分析问题、解决问题的能力，总结方法和规律。

培养学生自我评价、自我调整、自我完善的能力。

3、对学生进行答题策略的训练，培养规范答题的习惯。

教学重点：引导学生剖析错因，提高审题、分析问题、解决问题的能力，总结方法和规律。

并养成规范答题的习惯。

学生课前准备：根据试卷中存在的问题，主动复习教材，查阅相关资料。

1. 知道试卷中考到了哪些知识点，自己已掌握了哪些，还有哪些尚未真正掌握；2. 在失误的问题上，哪些是记忆失误，哪些是理解性失误，哪些是方法不当或粗心大意所致；3. 这次考试中哪些知识是自己的最大障碍，其原因是什么；4. 准备重点听老师评讲哪些知识，自己将如何做好补救工作。

学生课外延续：1．改正错题，并分析自己在考试过程中出错的原因。

2．统计得失分率。

学生分析本人卷面的得失分情况，对自己掌握某些知识点的情况作简要分析，并做出相应的调整和制定对策；统计非智力因素造成的丢分，算出比率，引起学生的重视，并提出改进措施。

比如学生对属于理解和运用一些知识点方面存在问题的，要求学生有所针对性进行知识的再认识，通过复习教材、适量练习，巩固自己掌握的知识体系；对于因时间不够、考试心理紧张、马虎等非智力因素影响学生答题效果而造成的丢分（如“正确”和“不正确”的选择时学生的不认真、不仔细而造成的丢分），则要求学生把平时练习当作考试，做到认真审题时的“眼到”、“手到”和“心到”，解题过程中的细心仔细，解题后检查的一丝不苟等等，从而提高解题的效率，最大限度地减少因非智力因素影响学生答题效果而造成的丢分。

要求学生写试卷分析，目的在于让学生通过完成这样的作业，反思且评价自己的学习情况和方法，总结自己在学习上的收获，了解自己的实际情况，发现自身优势或认清自身不足，避免学生处于一种模模糊糊的学习状态而没有及时地反思与总结。

九年级化学上册《专题四燃料与燃烧》教案、教学设计

2.通过展示燃料燃烧的图片和视频，激发学生对燃料与燃烧的兴趣，为新课的学习营造良好的氛围。
3.提问方式引导学生回顾已学的化学知识，为新课的学习做好铺垫。
（二）讲授新知
1.燃料的分类与性质：教师详细讲解各种燃料的分类、性质、用途，并结合实例进行分析，让学生深入理解燃料的特点。
2.燃烧原理：教师运用动画、实验演示等方法，讲解燃烧过程中的化学反应、能量变化等知识点，帮助学生掌握燃烧的基本原理。
3.实验教学方面，注重培养学生的实验操作技能和安全意识，提高实验观察能力。
设想：组织学生进行分组实验，设置具有挑战性的实验任务，鼓励学生自主探究，培养其实践操作能力。
4.结合能源、环保等社会热点问题，设计课堂讨论和实践活动，提高学生的社会责任感和环保意识。
设想：组织学生进行燃料与环境问题的调查研究，引导学生关注能源可持续发展，培养其社会责任感。
（四）课堂练习
1.教师设计具有针对性的练习题，帮助学生巩固所学知识，如燃料的分类、燃烧原理等。
2.学生独立完成练习题，教师对学生的解答进行点评，指出错误原因，引导学生正确解题。
3.教师挑选部分典型题目进行讲解，提高学生的解题能力和知识运用能力。
（五）总结归纳
1.教师引导学生回顾本节课所学的内容，总结燃料与燃烧的知识点，梳理知识体系。
2.学生分享自己在课堂上的收获和感悟，相互学习，共同提高。
3.教师强调本节课的重点和难点，提醒学生加强课后复习，为下一节课的学习做好准备。
4.教师布置课后作业，巩固所学知识，并鼓励学生进行拓展阅读，提高学科素养。
五、作业布置
1.请学生完成课本上关于燃料与燃烧的相关练习题，巩固课堂所学知识，特别是燃料的分类、性质、燃烧原理等核心概念。
（二）教学设想

燃烧与燃料


燃料的合理利用和开发
新能源的利用和开发
3、开发新能源 目前，人们正在利用和开发的新能源有： 太阳能、核能、风能、地热能和潮汐能。 优点：可以部分解决化石能源面临耗尽的问 题，还可以减少对环境的污染。
中考链接
C 下列关于“燃烧和灭火”的叙述正确的是（ ） A．煤炉生火时，用木材引燃是为了提高煤的着火点 B．档案室着火用水基型灭火器（泡沫灭火器）灭火 C．把煤做成蜂窝煤是增大煤与空气的接触面积，使煤燃烧更充分 D．炒菜时油锅着火，立即向油锅内浇水 有关燃料的下列说法中，不正确的是（ A ） A．化石燃料都是可再生的能源 B．氢气是理想的清洁、高能燃料 C．石油是由不同物质组成的混合物 D．煤燃烧时会产生二氧化硫等污染物 下列混合物遇火不可能发生爆炸的是（ D ） A、氢气和空气 B、一氧化碳和空气 C、混有面粉的空气 D、二氧化碳和空气
降温 清除可燃物
燃烧与灭火
灭火的原理
用嘴吹灭燃着的生日蜡烛，利用的主要灭火原理是 （ D） A、隔绝空气 B、降低可燃物的着火点 C、清除可燃物 D、使可燃物温度降到着火点以下
注意：着火点是物质本身固有的属性，因 此很难通过降低可燃物的着火点来灭火， 而只能降低温度到可燃物的着火点以下。
燃烧与灭火
知识网络
燃烧及其条件 燃烧与灭火 灭火的原理 易燃易爆物的安全知识 化学反应中的能量变化 燃料的合理 化石燃料 利用和开发 使用燃料对环境的影响 新能源的利用和开发
燃 烧 与 燃 料
燃烧与灭火
燃烧条件的探究 现象：铜片上的白磷燃烧， 红磷和热水中的白磷不燃烧。 氧气 铜片上的白磷和红磷相比， 证明可燃物与 空气（氧气） 接 触，达到 着火点 才能燃烧。 水中的白磷达到 ，但 着火点 没有 ，不能燃烧。
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汽车发动机原理
Principle of Automotive Engine
汽车发动机原理
第三章
燃料与燃烧化学
汽车发动机原理
主要内容
• 第一节 • 第二节 • 第三节 • 第四节 发动机的燃料 燃料的使用特性 燃烧热化学 燃烧的基本理论
• 作业及思考题
汽车发动机原理
第一节 发动机的燃料
汽车发动机原理
按化学成分分类
含氧燃料
汽车发动机原理
第二节 燃料的使用特性
汽车发动机原理
一、柴油 • 1、凝点：指柴油失去流动性，开始凝结的温度。 • 牌号：轻柴油国标：10号、0号、-10、-20、-35、-50六级 • 凝点分别不高于：10℃、0℃。。。 • 选用：最低环境温度高出凝点5 ℃以上。 • 2、十六烷值：评价自燃性的指标，与起动性和粗暴性相关。 • 测定：十六烷与α-甲基萘混合液做标准液，十六烷易自燃， 规定其十六烷值为100，α-甲基萘规定为0；待测燃料与标准 液自燃性相同时，标准液中十六烷的含量即为待测燃料值。 • 十六烷值↑，则自燃性好，着火延迟↓，着火落后期中混合 气少，燃烧柔和，起动性好；但烷烃随分子量↑，十六烷值 ↑ 分子量也增大，则蒸发性↓粘度↑ ，燃烧冒烟，经济性↓。 • 国产柴油十六烷值40-50之间。
汽车发动机原理
• 发动机传统的燃料是汽油和柴油,它们是石油的炼 制品. • 石油产品是以多种碳氢化合物的混合物的形式出 现的,分子式为CnHm,通常称为烃.根据烃分子中碳 原子数的不同,可构成不同相对分子质量,不同沸点 的物质. • 炼制汽油与柴油最简便的方法是利用沸点不同直 接进行分馏,依次得到石油气-汽油-煤油-轻\重柴 油-渣油.
汽车发动机原理
过量空气系数是反映混合气形成和完善程度及整 机性能的一个重要标志，在保证完全燃烧的前提 下，应力求使过量空气系数小。 2 空燃比
混合气中空气质量 燃料量 L 0 L0 空燃比= A / F 混合气中燃料质量 燃料量
汽油理论上完全燃烧时的空燃比约为14.9。 应用空燃比直观方便，其数值即为每千克燃料燃 烧时实际供给空气量的千克数。
汽车发动机原理
• 汽油的蒸发性用汽油蒸发量为10％、50％、90％和 100％时所对应的温度来评定。 • 用10％馏出温度低，汽油的起动品质越好。 • 50％馏出温度低，说明汽油的中间馏分容易蒸发， 有利于汽油机的加速和由冷的状态很快转入工作状 态。 • 90％馏出温度高，表明汽油中不易蒸发的重质含量 多。汽油中这些重质成分在混合气形成的过程中很 难蒸发，它们附着在进气管和气缸壁上，将增加燃 油消耗、稀释气缸壁上的润滑油和加大气缸磨损。
汽车发动机原理
第三节
燃烧热化学
汽车发动机原理
燃油中的主要成分是C，H，O，其它成分数量很少，计算时 可略去不计。 若以质量成分表示1kg燃料中各元素的含量，则
gC gH gO 1 kg
其中，gC, gH, gO分别是1kg燃料中C,H,O的质量成分 另外，空气中的主要元素是O2和N2，按体积（物质的量） 计，则O2约占21%,N2约占79%;按质量计，O2约占 23%,N2约占77%.
燃料 空气 燃烧产物 工质对ICE影响： 工质的热力学性质 ICE的工质
cv、c p
k
t
Pe
be
et
Pe
be
燃料热值
Hu
燃料理化特性
着火方式 混合气形成方式 负荷调节方式
t c
Pe
be
汽车发动机原理
一、车用ICE燃料及其分类 ICE对燃料的要求： 价格低、资源丰富； 理化特性适合ICE需要； 高热值（能量密度大）； 对人体、环境无害； 对ICE损伤小。 常规燃料(Conventional Fuel )：汽油、柴油 ICE燃料 代用燃料(Alternative Fuel )：其他燃料
液体代用燃料 固体代用燃料
汽车发动机原理
ICE代用燃料分类
分类方法 燃料种类 烃类代用燃料 燃料 CNG、LNG、LPG、BTL、CTL、 GTL等
醇类燃料 甲醇、乙醇等 甲基叔丁基醚（MTBE）、乙基叔丁 基醚（ETBE）、甲基叔戊基醚 醚类燃料 （TAME）、二甲醚（DME）、二异 丙基醚（DIPE）、二正戊基醚 （DNPE）等 脂类燃料 BDF、合成脂 氢气代用燃料 氢气
汽车发动机原理
3、雾化蒸发性：馏程：表示柴油的挥发性，常用50%、 90%、 95%馏出温度表示。 50%馏出温度：表明轻馏分的含量，该温度越低，轻馏分越多 90%馏出温度：表明重馏分的含量，该温度越高，重馏分越多 4、粘度：燃料粘稠程度和流动性的指标，表明燃料内部摩擦 力的大小。 影响喷雾质量，粘度↑，则雾化后油滴直径↑ 5、闪点：柴油加热后挥发成蒸汽，与火焰接触发生闪火的最 低温度。表明储存、运输和使用中的安全性。
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过量空气系数α>1时完全燃烧的产物：
1.燃烧前混合气的量 汽油机 柴油机
矿物质代用燃料 （不可再生）
按来源分类
生物质代用燃料 （可再生）
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ICE代用燃料分类
分类方法 燃料种类 汽油代用燃料 （SI-ICE） 按着火方式分类 柴油代用燃料 （CI-ICE） 气体代用燃料 按形态分类 BDF、DME、BTL、CTL、GTL等 氢气、CNG、LNG、LPG、DME、煤气、 沼气等 甲醇、乙醇、BDF、BTL、CTL、GTL等 煤粉（与燃料油或乳化剂混合使用） 燃料 CNG、LNG、LPG、甲醇、乙醇、氢气 等
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辛烷值马达法和研究法的测量
调整压缩比
蜗杆轴
RON > MON 燃料敏感性Sa＝ RON－MON 抗爆指数Ai=(RON+MON)/2
专用的带有爆震传感 器的可变压缩比单缸 发动机：缸径/冲程＝ 85/115
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VCR辛烷值试验机
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馏程与蒸气压——蒸发性
• 液态汽油汽化的难易程度称为汽油的蒸发性。 • 汽油的蒸发性越强，越容易汽化，要求汽油必须具 有良好的蒸发性。但蒸发性也不能太强，否则易形 成供油系“气阻”，甚至发生供油中断现象。 • 蒸发性很弱的汽油，难以形成良好的混合气，这样 不仅会造成发动机起动困难、加速缓慢，而且未气 化的悬浮油粒还会使发动机工作不稳定，油耗上升。 如果未燃尽的油粒附着在气缸壁上，还会破坏润滑 油膜，甚至窜入曲轴箱稀释润滑油，从而使发动机 润滑遭破坏，造成机件磨损增大。
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含氧燃料（可再生燃料—生物质） 甲醇、乙醇、二甲醚DME（Dimethyl ether） 氢气（可再生—内燃机最理想燃料） 开发中的燃料 生物柴油（Biodiesel Fuel，BDF，可再生） 动、植物油脂经过化工方法制成脂类化合物。 煤制柴油（Coal-to-liquids，CTL，不可再生） 煤气化（H2、CO）后经催化制成低分子烃类液体燃料。 天然气制柴油（Gas-to-liquids，GTL，不可再生） 将天然气部分氧化得到H2、CO后，经催化制成低分子 烃类液体燃料。
10个碳原子以上烃类的饱和蒸气压 接近于0→柴油的蒸气压接近0
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燃料特性引起发动机工作模式的差异
1) 混合气形成方式不同 ◎汽油—易气化，缸外低压喷射蒸发，与空气形成预制均质混合气 ◎柴油—难气化，缸内高压喷雾成细小液滴，与空气形成非均质(分层) 混合气 2) 着火及燃烧方式不同 ◎汽油—难自燃，易点燃(SI)，用高压电火花点燃 预混燃烧，火焰传播。可在a =1的条件下完全燃烧 ◎柴油—难点燃，易压燃(CI) 扩散燃烧，即边喷-边混-边燃，为了完全燃烧， 必须a >1.0（1.2） 3) 负荷调节方式不同 ◎汽油机—预混合， a基本保持不变，量调节 ◎柴油机—分层混合， a变化范围大（0~∞），质调节
汽车发动机原理
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（一）常规燃料 成分：C、H、O、N、S（很少） （二）代用燃料 汽油：C5 ～ C11 柴油：C16 ～ C23
清洁燃料：低碳燃料 NG（Natural Gas，主要成分：CH4，不可再生） LNG（Liquefied Natural Gas）—70%的汽油能量密度 常压下将气态的天然气冷却至-162℃，使之凝结成液体。 CNG（Compressed Natural Gas） —20%的汽油能量密度 将NG加压到20~25MPa凝结成液态。 LPG（Liquefied Petrol Gas，不可再生） 丙烷、丁烷、戊烷的混合物，丙烷含量90%以上。 将石油气加压到0.5~1.0MPa，制成液态。
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• 二、汽油 • 1、牌号：用辛烷值评定汽油抗爆性能，我国分为90、93、 97三个牌号。 • 2、抗爆性指标：辛烷值，在专门试验发动机上 ，用标准燃 料正庚烷（辛烷值0）和异辛烷（辛烷值100）的混合液与待 测汽油比较。 • 测定条件：马达法（MON）和研究法（RON）；马达法测 的值低 • 美国用抗爆指数=（MON+RON）/2 • 3、蒸发性指标：馏程（初馏点、10%蒸发温度、50%蒸发 温度、90%蒸发温度、终馏点、残留量等）和饱和蒸气压； • 4、化学安定性指标：实际胶质和诱导期； • 5、腐蚀性指标：酸度、硫量等。
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饱和蒸气压：在规定条件下燃 饱和蒸气压 油和燃油蒸气达到平衡状态 时，燃油蒸气的压力(Reid饱 和蒸气压 RVP) 蒸气压用来判断汽油发生气阻 倾向的大小。 蒸气压高，说明燃油中 轻质组分多，发动机冷起 动性能好，混合气形成速 度快，有利于燃烧 蒸气压过高，在储存和 运输过程中易产生蒸发损 失，着火的危险性大；也 容易在燃油供给系统中形 成“气阻Choking”
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燃油中的C和H完全燃烧，其化学反应方程式分别是
C O2 CO2
1 H 2 O2 H 2O 2
按照化学反应的当量关系，可求出1kg燃料完全燃烧所需的理 论空气量