西安交通大學(xué)_燃燒復(fù)習(xí)題_答案詳解

1、燃燒學(xué)復(fù)習(xí)題2011版第一章 燃燒化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)基礎(chǔ)1、 什么叫燃燒？ 答：燃燒標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)定義：燃燒是一種發(fā)光發(fā)熱的劇烈的化學(xué)反應(yīng)燃燒的廣義定義：燃燒是指任何發(fā)光發(fā)熱的劇烈的化學(xué)反應(yīng)，不一定要有氧氣參加2、 濃度和化學(xué)反應(yīng)速度正確的表達(dá)方法？ 答：濃度：單位體積內(nèi)所含某種物質(zhì)的量1.分子濃度  ni =Ni /V     Ni為分子數(shù)     1 /m32.摩爾濃度  Ci =Mi /V    Mi 為摩爾數(shù)    mol / m33.質(zhì)

2、量濃度  i=Gi /V                kg / m34.相對濃度  摩爾相對濃度：質(zhì)量相對濃度：燃燒的反應(yīng)速度：通常用單位時間單位體積內(nèi)消耗的燃料量或者氧量來表示。     化學(xué)反應(yīng)速度既可以用反應(yīng)物濃度的減少來表示，也可以用生成物濃度的增加來表示。但均取正值。W=±d C / d3、 什么是簡單反應(yīng)、復(fù)雜反應(yīng)、總包反應(yīng)？ 答：簡單反應(yīng)：由反應(yīng)物經(jīng)一步反應(yīng)直接

3、生成產(chǎn)物的反應(yīng)。（也叫基元反應(yīng)）復(fù)雜反應(yīng)：反應(yīng)不是經(jīng)過簡單的一步就完成，而是通過生成中間產(chǎn)物的許多反應(yīng)步驟來完成的反應(yīng)，其中每一步反應(yīng)也稱為基元反應(yīng)?？偘磻?yīng)，也稱為總的化學(xué)反應(yīng)，整體化學(xué)反應(yīng)，是一系列若干基元反應(yīng)的物質(zhì)平衡結(jié)果，不代表實際的反應(yīng)歷程，是經(jīng)過各個基元反應(yīng)過程后的終極結(jié)果。4、 質(zhì)量作用定律的適用范圍？試用質(zhì)量作用定律討論物質(zhì)濃度對反應(yīng)速度的影響。 答：反應(yīng)應(yīng)為簡單反應(yīng)嚴(yán)格講，質(zhì)量作用定律僅適用于理想氣體。對于多相反應(yīng)，僅考慮氣相物濃度，對于固相或液相物質(zhì)蒸汽分壓不考慮。按質(zhì)量作用定律，如果反應(yīng)方程式是aA+bB=cC+dD（簡單反應(yīng)）則反應(yīng)速度和反應(yīng)物濃度AB成如下關(guān)系：

4、60;                            W =kAa Bb即：當(dāng)溫度不變時，某化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速度與該瞬間各反應(yīng)物濃度的冪的乘積成正比，如果該反應(yīng)按照某化學(xué)反應(yīng)方程式一步完成（簡單，基元反應(yīng)），則每種反應(yīng)物濃度的方次即等于化學(xué)反應(yīng)方程式中的反應(yīng)比例常數(shù)。5、 什么是反應(yīng)級數(shù)？反應(yīng)級數(shù)與反應(yīng)物濃度（半衰期）之間

5、的關(guān)系如何？ 答：化學(xué)反應(yīng)速度表達(dá)式中濃度指數(shù)之和n=a+b就是反應(yīng)級數(shù)，它反映了反應(yīng)物濃度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響程度反應(yīng)級數(shù)與反應(yīng)物初始濃度無關(guān)。由于    w =-dC/d=kCn ,可推得：零級反應(yīng)：   0一級反應(yīng)：  與C0無關(guān) 二級反應(yīng)：6、 常用的固體、液體和氣體燃料的反應(yīng)級數(shù)值的范圍是多少？ 燃    料反應(yīng)級數(shù)煤氣輕油重油煤粉             

6、      2                 1.52                   1         

7、60;         1 由此看出越接近氣體，反應(yīng)級數(shù)越大127、 試用反應(yīng)級數(shù)的概念，討論燃盡時間與壓力之間的關(guān)系。 答： 設(shè)化學(xué)反應(yīng)級數(shù)為n化學(xué)反應(yīng)速率（以物質(zhì)的量濃度表示的）燃盡時間的倒數(shù)：對于一定量的理想氣體 代入燃盡時間的倒數(shù)表達(dá)式得：8、 惰性組分如何影響化學(xué)反應(yīng)速率？以雙原子氣體基元反應(yīng)為例說明：A+B=C+D化學(xué)反應(yīng)速率代入得對雙組份混合氣體當(dāng)含有惰性氣體組份b，且有效氣體組份為e，e+b=1化學(xué)反應(yīng)速率因惰性氣體的參入而減小的比例等于有效氣體成分e9、 Arrhenius定律的內(nèi)容是什

8、么？適用范圍？ 答：溫度對化學(xué)反應(yīng)速度的巨大影響反映在反應(yīng)常數(shù)上，這個關(guān)系稱為阿累尼烏斯定律，表達(dá)為 ，其中k0是頻率因子，E是活化能，與反應(yīng)物溫度及濃度無關(guān)。適用范圍為：A簡單化學(xué)反應(yīng)（基元反應(yīng)），或復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)中的每一步基元反應(yīng)B有明確反應(yīng)級數(shù)n和速度常數(shù)k的復(fù)雜反應(yīng)C 不適用于活化能太小，以至于溫度的影響主要體現(xiàn)在了前置因子，自由基化合反應(yīng)（這種需要第三者帶走反應(yīng)放出的能量，從而第三者參與化合反應(yīng)的速率）10、 什么是活化能？什么是活化分子？它們在燃燒過程中的作用？ 答：活化能：使普通分子（平均能量）變?yōu)榛罨肿铀枘芰俊？梢詼y定反應(yīng)級數(shù)根據(jù)圖解法和計算法來見解求得。（詳見課本P10）活

9、化分子：能量達(dá)到或超過活化能E的分子活化分子濃度決定了化學(xué)反應(yīng)速度 當(dāng)溫度時，分子平均動能，活化分子數(shù) ，化學(xué)反應(yīng)速度急劇 。一定溫度下，E越小，活化分子數(shù)越多，反應(yīng)速度越大11、 圖解吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)的活化能和反應(yīng)放熱（吸熱）之間的關(guān)系。放熱：從左向右看垂直距離上半段是E，下半段為Q吸熱：從右向左看垂直距離全段高度是E，下半段為Q12、 什么叫鏈?zhǔn)椒磻?yīng)？它是怎樣分類的？鏈反應(yīng)一般可以分為幾個階段？答：鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是一種在反應(yīng)過程中含有自由原子或自由基等活化物質(zhì)的特殊反應(yīng)，如果通過某一種方式（如光照射等)將其引發(fā)，便相繼發(fā)生一系列的鏈鎖反應(yīng)，使反應(yīng)一環(huán)扣一環(huán)的不斷進(jìn)行下去。鏈?zhǔn)椒磻?yīng)分為不分支鏈反

10、應(yīng)（或直鏈反應(yīng)）和分支鏈反應(yīng)兩類。鏈?zhǔn)椒磻?yīng)一般分為鏈的激發(fā)（引發(fā)）、鏈的傳遞和鏈的斷裂（中斷）三個階段。13、 試用活化中心繁殖速率和銷毀速率的數(shù)學(xué)模型，結(jié)合圖線，解釋氫燃燒的幾種反應(yīng)的情況。分支鏈反應(yīng)為什么能極大地增加化學(xué)反應(yīng)的速度？氫原子H是H2燃燒反應(yīng)中的活化中心，故研究氫原子H濃度的變化 ： 氫原子濃度變化；，氫原子初生濃度；氫原子繁殖速率；H氫原子銷毀速率解此一階線性常微分方程 活化中心（H原子）銷毀比例常數(shù)g >繁殖比例常數(shù) f ，CH很小的定值,反應(yīng)可以忽略 活化中心（H原子）銷毀比例常數(shù)g =繁殖比例常數(shù) f 活化中心（H原子）銷毀比例常數(shù)g <繁殖比例常數(shù) f 氫

11、原子濃度CH隨時間線性增加，由于斜率很小，故增加緩慢 隨時間呈指數(shù)增加，正比于反應(yīng)速率（右圖為當(dāng)考略反應(yīng)物耗盡）分支鏈反應(yīng)中反應(yīng)活化中心繁殖速度f比較大, 隨時間呈指數(shù)增加，極大地加快了化學(xué)反應(yīng)的速度.14、 烴類燃燒的基本過程是什么，什么情況下會發(fā)生析碳反應(yīng)？如何進(jìn)行解釋？什么樣的烴類燃燒時更容易發(fā)生析碳反應(yīng)？高C級的烷同一C級的醛低一C級的烷 ·····甲醛，甲醛分解為一氧化碳和氫氣燃燒或直接燃燒.析炭反應(yīng)是烴類熱裂解過稱中的二次反應(yīng)，二次反應(yīng)是一次反應(yīng)產(chǎn)生足夠的中間產(chǎn)物才顯著起來。裂解的過程包括脫氫反應(yīng)和斷鏈反應(yīng)， C/H比大的高碳烴（烷

12、）裂解析炭反應(yīng)速度比甲烷快得多。且C/H愈大析炭愈嚴(yán)重 不飽和烴（烯、炔）比飽和烴（烷）更容易裂解析 C。15、 圖解催化劑對化學(xué)反應(yīng)的作用。對反應(yīng)的作用有改變的只有兩點：活化能E下降，反應(yīng)途徑的變化16、 什么叫化學(xué)平衡？平衡常數(shù)的計算方法？呂·查德里反抗規(guī)則的內(nèi)容是什么？ 答：化學(xué)平衡的，可逆反應(yīng)此時系統(tǒng)內(nèi)各組成成分不變計算方法：見書P23P24系統(tǒng)變化遵循呂·查德里反抗規(guī)則：當(dāng)化學(xué)平衡由于某一外因（T,p或成分含量）而被破壞時平衡將向反抗這一外因的方向移動。溫度升高，平衡將向吸熱方向移動，抵抗溫度升高的影響；溫度降低，平衡將向放熱方向移動，抵抗溫度降低的影響17、 什

13、么是燃料的低位發(fā)熱量和高位發(fā)熱量？高位發(fā)熱量：亦稱“高熱值”，簡稱“高發(fā)熱量”。指燃料中的水分在燃燒過程結(jié)束后以液態(tài)水形式存在時的燃料發(fā)熱量。低位發(fā)熱量：亦稱“低熱值”，簡稱“低發(fā)熱量”。指燃料中的水分在燃燒過程結(jié)束后以水蒸氣形式存在時的燃料發(fā)熱量。恒容低位發(fā)熱量即由高位發(fā)熱量減去水（燃料中原有的水和煤中氫燃燒生成的水）的氣化熱后得到的發(fā)熱量。18、 試用本章的知識解釋，渦輪增壓裝置對汽車發(fā)動機(jī)的作用是什么？答：渦輪增壓裝置能提高壓強(qiáng)，因而不僅能提高發(fā)動機(jī)內(nèi)的燃料氣體的化學(xué)反應(yīng)速度，而且能減少氣體的燃盡時間，綜合提高發(fā)動機(jī)的功率。（汽油的反應(yīng)級數(shù)一般為2）。渦輪增壓裝置的另一種作用是增大一個沖

14、程中氣缸吸進(jìn)空氣的量，從而增大汽缸中的氧氣濃度，根據(jù)惰性組分對化學(xué)反應(yīng)速率影響的公式，增大氧濃度有利于減少惰性組分對化學(xué)反應(yīng)速率的削弱作用。19、 過量空氣系數(shù)（a）與當(dāng)量比（b）的概念？答：過量空氣系數(shù)是反應(yīng)供應(yīng)空氣（氧氣）與反應(yīng)恰好完全反應(yīng)所需空氣（氧氣）之比當(dāng)量比是兩種參加反應(yīng)的反應(yīng)物的質(zhì)量之比第二章 燃燒空氣動力學(xué)基礎(chǔ)混合與傳質(zhì)1 什么是傳質(zhì)？傳質(zhì)的兩種基本形式是什么？ 答：物質(zhì)由高濃度向低濃度方向的轉(zhuǎn)移過程叫做傳質(zhì)，也叫質(zhì)量傳遞。      傳質(zhì)的兩種基本方式是分子擴(kuò)散傳質(zhì)和對流傳質(zhì)。2 什么是“三傳”？分子傳輸定律是怎樣表述的？它們

15、的表達(dá)式如何？（牛頓粘性定律、傅立葉導(dǎo)熱定律、費克擴(kuò)散定律） 答：動量傳遞、質(zhì)量傳遞、熱量傳遞。分子傳輸定律即牛頓內(nèi)摩擦定律，傅里葉導(dǎo)熱定律和fick擴(kuò)散定律牛頓內(nèi)摩擦定律傅里葉導(dǎo)熱定律fick擴(kuò)散定律3 湍流中，決定“三傳”的因素是什么？湍流中，動量交換過程和熱量、質(zhì)量交換的強(qiáng)烈程度如何？怎么用無量綱準(zhǔn)則數(shù)的數(shù)值來說明這一點？速度脈動w´決定湍流中的“三傳”過程，由于湍流的動量，熱量和質(zhì)量擴(kuò)散均源于脈動和漩渦，可近似認(rèn)為:：Dt » nt » at= lw¢， Prt » Sct » Let » 1但嚴(yán)格來講，實驗發(fā)現(xiàn) （

16、1） 與 均小于1，說明：動量交換過程不如熱量和質(zhì)量交換更強(qiáng)烈，溫度和濃度混合邊界層比速度邊界層發(fā)展得快。（2）由于，Let=a/D1說明：溫度和濃度邊界層的發(fā)展十分相近，可以用傳熱過程的基本規(guī)律近似描寫質(zhì)量交換。4 試推導(dǎo)一個靜止圓球在無限大空間之中，沒有相對運動的情況下，和周圍氣體換熱的Nu數(shù)。詳見課本P44 ，Nu=25 如圖所示：兩股射流在大空間中交匯。射流的初始溫度T1=60，T2=室溫20，實測xy點的Txy=50。氣流中的初始濃度為C1=3mol/m3，C2=2mol/m3,求點的xy點的濃度Cxy。利用熱交換過程比擬性，用溫度場模擬濃度場帶入求解，結(jié)果省略6 湍流自由射流的主要

17、特征是什么？圖解射流斷面上的速度分布相似性。自由射流指流體從噴口射入（1）無限大靜止空間（空間流體速度為0）（2）不受固體邊壁限制，而淹沒在周圍流體介質(zhì)中（3）流體介質(zhì)與空間介質(zhì)相同自由射流有兩個基本特點：n 自由射流中任意斷面的軸向速度wx>>橫向速度wy。射流中的速度w軸向速度wx。n 自由射流內(nèi)部壓力p=周圍介質(zhì)壓力p¥。7 把熱射流射入冷空間中，和把冷射流射入熱空間中，射流的軸線速度、溫度差和濃度差衰減的情況有何區(qū)別？這對工程燃燒的一次風(fēng)、二次風(fēng)參數(shù)的選取有何指導(dǎo)意義？(1) 把熱射流（T1）射入冷空間（T2）中 無量綱軸心速度wzs衰減快，且隨q­有w

18、zs¯¯ 無量綱軸心溫差DTzs衰減快，且隨q­有DTzs¯¯ 無量綱軸心濃度差DCzs衰減快，混合強(qiáng)烈，且隨q­有DCzs¯¯(2) 把冷射流（T1）射入熱空間（T2）中 三個無量綱量wzs，DTzs，DCzs衰減慢，混合慢，射程長。隨q¯ 衰減很慢。對于二次風(fēng)，從燃燒供O2的角度應(yīng)用高T1（q盡可能高）的空氣，以加強(qiáng)湍流混合和傳質(zhì)（供O2），有利于燃燒從組織爐內(nèi)氣流流動工況角度，相反，應(yīng)用q低一些的空氣（T1¯），衰減慢，有足夠的擾動范圍，保證氣流流動 組織鍋爐內(nèi)氣流流動時，應(yīng)用值低一些的一

19、次風(fēng)，從而保證較慢的衰減速度，有足夠的擾動范圍，以保證氣流流動。而從燃燒供氧的角度講應(yīng)用值高一些的一次風(fēng)，以加強(qiáng)湍流混合和傳質(zhì)，有利于燃燒。8 當(dāng)自由射流中含有固體或液體顆粒的時候，射流特性如何變化？這對工程中固體或液體顆粒的燃燒有何指導(dǎo)意義？由于射流中有固（液）顆粒，相當(dāng)于增大了射流的密度，射流軸心線上速度衰減減慢（即與周圍介質(zhì)混合傳質(zhì)減慢），射流（火焰長度）變長，但由于顆粒微小，隨風(fēng)流動，對射流流場不影響，可視為自由射流燃燒的理論燃盡火焰長度的大小取決于于一次風(fēng)中燃料的初始濃度C1，C1越大，需要越長的射流射程來完成燃燒；空氣和燃料的分布是不均勻匹配的，要使得射流中各處的燃料都有充足氧氣，

20、必須總過量空氣系數(shù)大于1因此：n 不能依靠簡單的單股自由射流同時完成投送燃料和供應(yīng)氧氣的任務(wù)，因為氧量和燃料濃度在空間中難以精確匹配。解決方案：把投送燃料和供氧的功能分開，使用專門的一次風(fēng)投送燃料，使用專門的二次風(fēng)供應(yīng)氧氣。n 要避免使用大尺寸或者高流速的一次風(fēng)，當(dāng)燃燒設(shè)備的功率增大時，不能簡單增大單股自由射流的尺寸或流速。因為這樣會使得火焰變長、燃盡困難。解決方案：將供應(yīng)燃料的一次風(fēng)分割為多股較小的射流，縮短射程。n 專門負(fù)責(zé)供氧的二次風(fēng)，則可以視情況選用不同的尺寸和流速。當(dāng)供氧目標(biāo)較近時，使用低流速；當(dāng)供氧目標(biāo)較遠(yuǎn)時，使用高流速。當(dāng)供氧需求量大時，使用大尺寸；當(dāng)供氧需求量小時，使用小尺寸。

21、9 根據(jù)以下物理模型，推導(dǎo)旋轉(zhuǎn)射流中心線上負(fù)壓的值。假定旋轉(zhuǎn)射流的橫截面如圖所示，流體是無粘性流體，流動區(qū)域可以劃分為兩個區(qū)域：外圍的自由旋轉(zhuǎn)區(qū)（可以按勢流處理）和中心的剛體旋轉(zhuǎn)區(qū)（不能按勢流處理），其分界線為r=r1。射流斷面上分成兩部分： n 射流內(nèi)部：有旋運動 r®0， wj®0 按伯努利方程及左邊所寫的邊界條件可得： r®r1， wj® wj1 , 交界處的壓力pr0比大氣低 n 外側(cè)部分無旋運動 r®r1， wj® wj1 徑向壓力梯度dp/dr=慣性離心力= r®¥， wj®0 在此區(qū)域定常積

22、分可得：即：對此區(qū)域內(nèi)任意位置故核心區(qū)中心處壓力比大氣壓力p¥要低交界處動壓頭的兩倍,即10 什么是旋流強(qiáng)度，其物理意義是什么？旋流強(qiáng)度的計算公式？ 旋流強(qiáng)度S：工程上用旋流強(qiáng)度來反映旋流射流的強(qiáng)弱程度，即正比于旋流的切向速度與軸向速度之比 R為定性尺寸， G角動量的軸向通量的（旋轉(zhuǎn)動量矩），Gx軸向動量矩G，Gx，均遵守守恒條件，在已定的流場中為常數(shù)。11 圖示無擴(kuò)口、有擴(kuò)口的強(qiáng)旋轉(zhuǎn)射流流場的主要特征回流量回流區(qū)直徑半張角長度l/d不帶擴(kuò)口小小00帶擴(kuò)口大大35度12所以，擴(kuò)口不僅有助于增加回流量回流長度，還有助于增加回流區(qū)的張角，12 圖示鈍體流場的主要特征。流體經(jīng)過鈍體時，在鈍

23、體下游的減速擴(kuò)壓流動中，由于反壓力梯度的作用，引起邊界的脫離而形成負(fù)壓，造成回流旋渦區(qū)。在主流區(qū)與回流區(qū)進(jìn)行著強(qiáng)烈的動量、熱量和質(zhì)量的交換。鈍體半張角a­，回流區(qū)寬度H，長度L和回流量R都­；阻塞率（(b/B)2）升高R升高，L/d減小13 兩股平行射流湍流混合的強(qiáng)弱取決于那些因素？為什么？ 兩者的動壓比 是湍流擴(kuò)散（三傳）的動力（能量）來源，它的增加會導(dǎo)致流體微團(tuán)可在更大尺度范圍內(nèi)湍流相關(guān)，即動壓比愈大愈有利于湍流混合，且混合邊界層偏向于動壓小的一側(cè)， 射流自身動壓 是射流內(nèi)部進(jìn)行三傳的動力（能量）源分布特征，自身動壓越大越有利于加強(qiáng)湍流混合， 射流噴口的結(jié)構(gòu)特征和速度1

24、4 兩股相交射流湍流混合的強(qiáng)弱取決于那些因素？相交射流混合傳質(zhì)的動力學(xué)條件是兩射流的動量（流率）比M=1時混合最強(qiáng)烈；交角越大混合邊界層被壓扁地越厲害（相交射流以一定角度相交，在各自慣性力作用下相互碰撞和混合，完成“三傳”，這個慣性力比湍流切應(yīng)力要大得多）第三章 著火理論1. 什么是熱著火？什么是鏈?zhǔn)街穑科鋮^(qū)別是什么？熱著火需要滿足的條件是什么？化學(xué)鏈著火需要滿足的條件是什么？熱著火：可燃混合物由于本身氧化反應(yīng)放熱大于散熱，或由于外部熱源加熱，溫度不斷升高導(dǎo)致化學(xué)反應(yīng)不斷自動加速，積累更多能量最終導(dǎo)致著火。大多數(shù)氣體燃料著火特性符合熱著火的特征。鏈?zhǔn)街穑河捎谀撤N原因，可燃混合物中存在活化中

25、心，活化中心產(chǎn)生速率大于銷毀速率時，導(dǎo)致化學(xué)反應(yīng)速度不斷加速，最終導(dǎo)致著火。 某些低壓下著火實驗（如 H2+O2，CO+O2的著火）和低溫下的“冷焰”現(xiàn)象符合鏈?zhǔn)街鸬奶卣?。熱著火過程與鏈?zhǔn)街疬^程區(qū)別：i. 著火的微觀機(jī)理不同，熱著火過程：本身氧化反應(yīng)放熱大于散熱，溫度不斷升高導(dǎo)致化學(xué)反應(yīng)不斷自動加速；鏈?zhǔn)街穑夯罨行募铀俜敝骋鸬幕瘜W(xué)反應(yīng)速度實現(xiàn)自動加速ii. 熱著火通常比鏈?zhǔn)街疬^程強(qiáng)烈得多，因為熱著火系統(tǒng)中整體的分子動能增加，超過活化能的活化分子數(shù)按指數(shù)規(guī)律增加化學(xué)反應(yīng)自動加速；鏈?zhǔn)街疬^程：主要是活化中心局部增加并加速繁殖引起的，由于活化中心會被銷毀，所以鏈?zhǔn)街鹜ǔ＞窒拊诨罨行?/p>

26、的繁殖速率大于銷毀速率的區(qū)域iii. 著火的外部條件也有所不同，在高溫下一般以熱著火為主，低溫下，鏈?zhǔn)阶匀紕t是著火的主要原因條件：熱著火過程：溫度升高引發(fā)的，將使得系統(tǒng)中整體的分子動能增加，超過活化能的活化分子數(shù)按指數(shù)規(guī)律增加。導(dǎo)致 燃燒反應(yīng)自動加速。鏈?zhǔn)街疬^程：主要是活化中心局部增加并加速繁殖引起的，由于活化中心會被銷毀，所以鏈?zhǔn)街鹜ǔ＞窒拊诨罨行牡姆敝乘俾蚀笥阡N毀速率的區(qū)域，而不引起整個系統(tǒng)的溫度大幅度增加，形成“冷焰”。但是，如果活化中心能夠在整個系統(tǒng)內(nèi)加速繁殖并引起系統(tǒng)能量的整體增加，就形成爆炸。2. 自燃（自發(fā)著火）與強(qiáng)迫著火的區(qū)別是什么？為什么自燃溫度和強(qiáng)迫點燃溫度不是一種燃

27、料的物性常數(shù)？自燃：自發(fā)的著火，依靠系統(tǒng)自身化學(xué)反應(yīng)的放熱量>散熱，熱量的積累了維持整個系統(tǒng)的升溫。強(qiáng)燃：強(qiáng)迫著火，借助外部熱源，使熱源的邊界層先著火，然后火焰?zhèn)鞑サ秸麄€可燃混合物中。3. 自燃充分必要條件的兩個判據(jù)表達(dá)式是什么？物理意義是什么？燃料的活化能、系統(tǒng)初始溫度、散熱系數(shù)、燃料的濃度、容器的體積對自燃溫度的影響如何？請圖示。不僅放熱量和散熱量要相等，而且兩者隨溫度的變化率也要相等：1. 對流換熱系數(shù)a：a，散熱直線qs的斜率， qs直線將以橫軸上T0點為軸心向右轉(zhuǎn)動，自燃溫度下降，更容易發(fā)生自燃。1.&2. 3. 2. 散熱面積F：F，與減小對流換熱系數(shù)效果相同。3.

28、可燃物濃度C：C p ，放熱曲線qf向左上方移動，與散熱直線qs相切，自燃溫度下降，更容易發(fā)生自燃。4. 初始溫度，易于著火5. ， 球形容器的直徑d ，則pc ，提高可燃物質(zhì)的著火性能，那Tc4. 什么是著火的孕育時間？請圖示。在可燃物質(zhì)已達(dá)到著火的條件下，由初始狀態(tài)到溫度驟升的瞬間所需的時間，直觀上既可燃物質(zhì)由開始反應(yīng)到燃燒出現(xiàn)的一段時間。數(shù)學(xué)上講，對于初始溫度T0<Tc的升溫曲線，就是拐點（二階導(dǎo)數(shù)d2T/dt2=0的點）。5. 圖示著火溫度與燃料空氣混合物的濃度（過量空氣系數(shù)）的關(guān)系。并解釋：1）為什么在點燃?xì)怏w燃料的時候必須“火等氣”？2）煤礦巷道中發(fā)生瓦斯爆炸的原理是什么，如

29、何防范瓦斯爆炸？ 兩圖中：將橫坐標(biāo)改為，且最低點略向右為=1處 “火等氣”是出于安全原因考慮的，如果讓燃?xì)庀柔尫诺娇諝庵泻涂諝饣旌希瑒t很有可能在空間很大的區(qū)域中，燃?xì)夂涂諝獾呐浔日迷诒紖^(qū)，此時遇到到明火，極易發(fā)生爆燃甚至爆炸。而如果用明火先放在燃?xì)鈬娍诘母浇細(xì)鈬姵鲋笫紫扔龅矫骰?，而不是先和空氣混合到一定的比例，這樣就能形成噴口上附著的火苗，而不是在空間中形成大范圍的爆燃。煤礦巷道中發(fā)生瓦斯爆炸的原理是：氧氣與燃?xì)馔咚沟幕旌衔锏臐舛缺嚷湓诹水?dāng)?shù)販囟葘?yīng)的著火界限內(nèi)，很容易發(fā)生熱自燃。防范瓦斯爆炸的措施主要是充分保持通風(fēng)，使得一定溫度下的瓦斯?jié)舛冗h(yuǎn)離爆燃區(qū)。6. 什么叫強(qiáng)迫著火？請圖示熱

30、壁面強(qiáng)迫點燃的臨界條件，并解釋其物理意義是什么？ 強(qiáng)迫點燃即強(qiáng)迫著火，點燃和熱自然在本質(zhì)上沒有多大的差別，但在著火方式上存在較大的差別。借助外部能量點燃，可燃物質(zhì)的局部受到外來高溫?zé)嵩吹淖饔枚鹑紵？扇嘉镔|(zhì)的溫度較低，只有很少一部分可燃物質(zhì)受到高溫點火源的加熱而反應(yīng)，而在可燃物質(zhì)的大部分空間內(nèi)，其化學(xué)反應(yīng)速率等于零。點燃是在局部地區(qū)首先發(fā)生的，然后火焰向可燃物質(zhì)所在其他地區(qū)傳播。熱壁面強(qiáng)迫點燃的臨界條件：若Tw升高，則可燃?xì)怏w化學(xué)反應(yīng)速度w，放熱量，(dT/dx)w ，陰影區(qū)域擴(kuò)大，總可以找到這樣的一個溫度Tw2，使熾熱物體表面與氣體沒有熱量交換，在壁面處(dT/dx)w=0，(在熾熱物體

31、壁面的溫度梯度等于0，熾熱物體的點燃條件)，邊界層處放熱=散熱。Tw2臨界溫度，稱為強(qiáng)迫點燃溫度。7. 試根據(jù)強(qiáng)迫點燃溫度的方程討論：1）熾熱球體的直徑d；2）對流換熱Nu數(shù)；3）氣體的導(dǎo)熱系數(shù)；4）燃料的活化能；5）燃料的發(fā)熱量；6）氣流的壓力；7）氣流的初始溫度；對強(qiáng)迫點燃難易程度的影響。1. 熾熱球體的直徑dd，Tw2. 對流換熱Nu數(shù)Nu不變而（散熱增大），Tw3. 氣體的導(dǎo)熱系數(shù) （氣體導(dǎo)熱能力變強(qiáng)），Tw4. 燃料的活化能k0（燃料的頻率因子）、E（燃料活性下降），Tw5. 燃料的發(fā)熱量Q, Tw6. 氣流的壓力P（C）, Tw7. 氣流的初始溫度T0 ，Tw8. 燃用高活性的褐煤

32、的鍋爐中，常出現(xiàn)以下現(xiàn)象：一次風(fēng)溫度大約150，風(fēng)管道中漏出的煤粉在地面堆積，有時能呈現(xiàn)暗紅色燃燒的狀態(tài)（溫度大約700），而一次風(fēng)管內(nèi)的煤粉卻不燃燒或爆炸。請用自燃和強(qiáng)燃著火的模型給予解釋。原因:由自燃的臨界條件看，煤場上的煤發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時產(chǎn)熱不易散去，即Q1Q2，在常溫下隨產(chǎn)熱蓄積溫度不斷升高，孕育時間不會很長，故而易著火自燃。相應(yīng)地，一次風(fēng)管道中的煤粉流動快，散熱也快，盡管當(dāng)溫度高于150，仍無法蓄熱以進(jìn)一步提高溫度，故孕育時間無限長，最終也不會自然。從強(qiáng)迫點燃來看：新從風(fēng)管道中漏出的煤粉，相當(dāng)于煤堆的點火源，煤堆保溫條件好，周圍溫度較高有利于點燃；而風(fēng)管道中的煤粉流，速度快，散熱量大，

33、新進(jìn)入的溫度較高的煤粉氣流難以點燃管中流動的氣流風(fēng)管中漏出而堆積在地面的煤粉堆，更適用熱自燃的物理模型，而風(fēng)管中懸浮流動的煤粉，應(yīng)該適用強(qiáng)迫點燃模型。9. 根據(jù)零維燃燒熱工況的模型，系統(tǒng)的產(chǎn)熱率的計算式是什么？系統(tǒng)散熱率的計算式是什么？請圖示爐膛容積、燃料流量、燃料發(fā)熱量、氣流初溫、爐膛吸熱和煙氣回流量對系統(tǒng)燃燒穩(wěn)定性的影響。并討論，如果一臺燃?xì)忮仩t燃用的燃料熱值降低，在不能改動鍋爐主體結(jié)構(gòu)的時候，應(yīng)該如何改進(jìn)鍋爐的運行狀況？如果可以改動鍋爐的主體結(jié)構(gòu)，又應(yīng)該如何改進(jìn)鍋爐的運行狀況？ 系統(tǒng)產(chǎn)熱量按氣流可燃成分的消耗率計算消去C得Q燃料與空氣混合物的發(fā)熱量；r氣流的密度； 產(chǎn)熱率q1=Q1/qv

34、系統(tǒng)散熱量散熱率q2=Q2/qv討論部分，詳見老師最后一節(jié)課的作業(yè)點評ppt但，這個題目是“燃?xì)忮仩t”，不是“燃油鍋爐”，所以要進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。10. 根據(jù)一維燃燒系統(tǒng)的模型，圖示以下4種配風(fēng)方案的升溫曲線。1）空氣完全由一次風(fēng)送入；2）一半的空氣從二次風(fēng)送入，但較早送入二次風(fēng)；3）一半的空氣從二次風(fēng)送入，但較遲送入二次風(fēng)；4）二次風(fēng)也分為兩次送入，而且較遲送入。 （1）空氣完全由一次風(fēng)送入（2）一半的空氣從二次風(fēng)送入，但較早送入二次風(fēng)（3）一半的空氣從二次風(fēng)送入，但較遲送入二次風(fēng)（1） 二次風(fēng)也分為兩次送入，而且較遲送入四種方案比較第四章 氣體燃料燃燒 1. 火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊亩x式是什么？隨各

35、個主要影響因素的變化規(guī)律是什么？火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊亩x式 主要影響因素： 可燃混合氣自身的特性 ，過量空氣系數(shù)的影響：在= 1附近時Tr最高氣體介質(zhì)平均熱導(dǎo)率的平方根成正比，而與氣體介質(zhì)的比定壓熱容的平方根成反比 壓力 火焰?zhèn)鞑ニ俣榷鄶?shù)碳?xì)浠衔锏膎<2，故其VL隨著壓力p的升高而下降 i. n < 2 VL隨著 p 的升高而減小ii. n =2，VL與 p 的變化無關(guān)iii. n > 2，VL隨著 p 的升高而增大但流過火焰表面的可燃混合氣質(zhì)量流速0vL(kg·m-2·s-1) 與壓力p的關(guān)系 溫度 i. 可燃混合氣初始溫度T0 ，VLii. 火焰溫度Tr

36、,VL 組成結(jié)構(gòu) 燃料分子結(jié)構(gòu)對VL影響很大,這是由于分子的熱擴(kuò)散性a引起的,與相對分子質(zhì)量有關(guān), 相對分子質(zhì)量越大可燃性范圍(火焰得以正常傳播的燃料濃度范圍)越窄 飽和烴的VL與C原子數(shù)n無關(guān),對于非飽和烴,n, VL 惰性氣體含量 惰性氣體體積分?jǐn)?shù)VL線性相關(guān) ,且熱擴(kuò)散率a小的惰性氣體對VL影響更大2. 什么是緩燃？什么是爆燃？緩燃（正常傳播）：火焰鋒面以導(dǎo)熱和對流的方式下傳熱給可燃混合物引起的火焰?zhèn)鞑ィ部赡苡休椛?傳播速度較低，傳播過程穩(wěn)定;爆燃：絕熱壓縮引起的火焰?zhèn)鞑ィ且揽考げǖ膲嚎s作用使未燃混合氣的溫度升高而引起化學(xué)反應(yīng)，從而使燃燒波不斷向未燃?xì)馔七M(jìn)，傳播速度很快。3. 層流火

37、焰?zhèn)鞑サ乃俣仁窃趺炊x的？答：層流火焰?zhèn)鞑サ乃俣榷x為流動狀態(tài)為層流時的火焰鋒面在其法線方向相對于新鮮混合氣的傳播速度。4. 本生燈火焰穩(wěn)定的機(jī)理是什么？圓錐形火焰形成的原理？如何使用本生燈測量層流火焰?zhèn)鞑ニ俣?？試寫出測量的過程和計算式。本生燈出口Re較小一般屬層流，火焰鋒面以vL傳播，可燃混合氣以w速度前進(jìn)，合成速度的結(jié)果就是形成了的圓錐面。燃?xì)?、空氣混合，形成均勻可燃混合?點燃后，形成穩(wěn)定的錐體形層流火焰 使用本生燈測量層流火焰?zhèn)鞑ニ俣确椒?如圖所示，當(dāng)火焰穩(wěn)定時，混合氣體在火焰鋒面法向的分速度就等于氣體火焰的傳播速度。測量空氣與燃?xì)饬髁浚傻没旌蠚怏w流量，根據(jù)已知的噴嘴直徑，可計算出混

38、合氣體的流速；再測量火焰的高度，算出火焰圓錐投影的半角，即可得到混合氣體在火焰鋒面法向的分速度 氣體火焰?zhèn)鞑ニ俣?。測量過程：    分別測出空氣與燃?xì)獾牧髁?Qkq和 Qrq（據(jù)流量計的不同可能需要修正），計算總的混合氣體流量 Q = Qkq + Qrq ；     測出噴嘴內(nèi)徑 R，計算出噴嘴截面積 A = R2，從而可算出混合氣體流速 W=Q/A ；     測量火焰高度 h，可計算出火焰圓錐投影半角綜上可得，測得的層流火焰?zhèn)鞑ニ俣缺磉_(dá)式為5. 燃燒速度（化學(xué)反應(yīng)速度w）與火焰?zhèn)鞑?/p>

39、速度vL的聯(lián)系和區(qū)別是什么？（應(yīng)該清楚火焰?zhèn)鞑ニ俣?、燃燒速度、新鮮混合氣流速之間的關(guān)系）答：燃燒速度（化學(xué)反應(yīng)速度）與火焰?zhèn)鞑ニ俣仁鞘裁搓P(guān)系？區(qū)別是什么？(火焰速度、燃燒速度、新混合氣速度關(guān)系)燃燒速度越大層流火焰?zhèn)鞑ニ俣仍酱?，燃燒的化學(xué)反應(yīng)速度w與火焰?zhèn)鞑ニ俣戎g近似滿足這個關(guān)系式。燃燒速度的單位是摩爾每立方米每秒，表示單位時間單位體積內(nèi)說消耗的燃料量，而火焰?zhèn)鞑ニ俣葐挝皇敲酌棵?，是化學(xué)反應(yīng)燃燒區(qū)在空間的移動。層流火焰?zhèn)鞑ニ俣榷x：火焰鋒面在其法線方向相對于新鮮混合氣的傳播速度。6. 燃料氣的熱擴(kuò)散系數(shù)、燃料的發(fā)熱量、燃料的活化能、可燃?xì)怏w初溫、火焰自身溫度、氣體的密度、氣體的壓力、惰性組分

40、的濃度等因素如何影響層流火焰?zhèn)鞑ニ俣龋客谝活}7. 過量空氣系數(shù)如何影響層流火焰?zhèn)鞑ニ俣?？火焰?zhèn)鞑サ臐舛认薜囊饬x是什么？見第一題，另外<1空氣多>1燃料多火焰?zhèn)鞑舛认薜囊饬x是，在一定的燃料濃度（即燃料氣與空氣的配比）范圍之內(nèi)，火焰才能傳播，超出這個濃度范圍之外（濃度太低或濃度太高），火焰不能傳播。8. 什么是淬熄距離？答：火焰?zhèn)鞑ミ^程中，在距離壁面很近的地方（邊界層），壁面溫度低，dT/dr較高，散熱強(qiáng)烈，使VL造成火焰無法傳播的臨界便捷厚度成為淬熄距離。9. 火焰鋒面厚度的計算式是什么？真實的火焰鋒面厚度大約是多少？ ，為將燃?xì)鈴腡0加熱到燃燒溫度Tr的時間從能量角度 從化學(xué)反

41、應(yīng)引起的消耗看10. 什么是擴(kuò)散火焰？什么是預(yù)混火焰？什么是全預(yù)混火焰？其火焰的形狀和結(jié)構(gòu)有何區(qū)別？請簡單進(jìn)行圖示說明。答：擴(kuò)散火焰：燃料和氧化劑邊混合邊燃燒，這時由于擴(kuò)散作用對燃燒起控制作用，又稱擴(kuò)散火焰。預(yù)混火焰：燃料和氧化劑預(yù)先混合好，這時化學(xué)動力學(xué)因素對燃燒起控制作用，亦稱動力燃燒。全預(yù)混火焰：若一次預(yù)混空氣系數(shù)1k>=1，一級空氣氧已足夠，此時也只有一個內(nèi)火焰鋒面，此時為全預(yù)混火焰。圖見4-1811. 什么是脫火和回火？圖解火焰的脫火區(qū)、回火區(qū)、穩(wěn)定區(qū)和黃色火焰區(qū)。v0氣流速度，vL火焰?zhèn)鞑ニ俣热魐0 < vL，即 v<0 ，火焰面將向混合氣來流方向移動（回火）若v

42、0 > vL，即v>0 ，火焰面將被氣流吹向下游（脫火）u 黃色火焰區(qū)：純擴(kuò)散火焰，不可能回火，因為管道中沒有氧氣，火焰?zhèn)鞑ニ俣葹?。也不易脫火，因為，隨著燃料在環(huán)境中的擴(kuò)散，與氧氣混合，火焰?zhèn)鞑ニ俣壬仙?，而流速卻在擴(kuò)散過程中不斷下降，很容易出現(xiàn)火焰穩(wěn)定點。u 過量空氣系數(shù)1時，既容易回火，也容易脫火，火焰很不穩(wěn)定。 火焰?zhèn)鞑ニ俣群芸欤艿纼?nèi)供氧充分，很容易回火?；旌蠚饬麟x開噴嘴以后，火焰?zhèn)鞑ニ俣炔粩嘞陆担m然流速也不斷下降，但是，火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊南陆蹈?，很容易脫火。u 過量空氣系數(shù)=0.40.7，穩(wěn)定區(qū)域很大，運行較為可靠?；旌衔镏谢鹧?zhèn)鞑ニ俣群艿?，不容易回火。與純擴(kuò)散火焰類似，

43、隨著燃料在環(huán)境中的擴(kuò)散，與氧氣混合，火焰?zhèn)鞑ニ俣壬仙?，而流速卻在擴(kuò)散過程中不斷下降，很容易出現(xiàn)火焰穩(wěn)定點。12. 為什么說擴(kuò)散火焰不容易脫火也不容易回火？為什么全預(yù)混火焰既容易脫火也容易回火（即，為什么全預(yù)混火焰的穩(wěn)定區(qū)比較窄）？結(jié)合火焰?zhèn)鞑ニ俣群蜌饬魉俣仍谧杂缮淞髦凶兓?guī)律的圖進(jìn)行解釋。見11題中所述13. 常用的防止回火的措施有哪些？常用的防止脫火的措施有哪些？穩(wěn)焰方法 防止回火 喉口，冷卻防止脫火控制a，鈍體，旋流，穩(wěn)焰環(huán) 其它穩(wěn)焰方法 小型點火焰 反向射流穩(wěn)定火焰 旋轉(zhuǎn)射流穩(wěn)焰 燃燒室壁凹槽穩(wěn)定火焰 流線型物體穩(wěn)焰14. 氣體湍流擴(kuò)散火焰的形狀隨噴射流速如何變化？長度比層流火焰顯著縮短

44、，但隨氣流速度增加變化不大由湍流火焰?zhèn)鞑サ陌櫿郾砻嫒紵碚摲治鲋?) 小尺度湍流時，湍流混合長度<層流火焰厚度，火焰仍有明顯的烽面只是略顯模糊2) 大尺度弱湍流時，脈動速度<火焰?zhèn)鞑ニ俣?，火焰鋒面明顯彎曲，但還是連續(xù)的3) 大尺度強(qiáng)湍流時，脈動速度>火焰?zhèn)鞑ニ俣?火焰烽面不再是連續(xù)的，有燃燒的微團(tuán)第五章 液體燃料的燃燒1. 液體燃燒的過程是什么？液體燃燒是一個復(fù)雜的物理化學(xué)過程，對于沸點低于其燃點的液體燃料，液滴總是先蒸發(fā)成氣體，并以氣態(tài)的方式與空氣擴(kuò)散混合從而燃燒。霧化受熱蒸發(fā)擴(kuò)散混合燃燒2. 圖解單個液滴燃燒時的空間區(qū)域劃分，以及油蒸汽濃度、氧氣濃度和溫度分布。3. 油滴

45、燃燒屬于擴(kuò)散燃燒還是預(yù)混燃燒？為什么？ 擴(kuò)散燃燒，油滴的燃燒是油滴蒸發(fā)為油蒸氣，再與從環(huán)境中擴(kuò)散來的o2混合，并燃燒，油滴的表面是沒有氧氣的，故可看作擴(kuò)散燃燒。4. 液體燃料噴霧特征的評定指標(biāo)有哪幾項？a) 霧化角：包括條件霧化角和出口霧化角b) 霧化液滴細(xì)度度：表示油滴顆粒大小的指標(biāo)c) 霧化油滴均勻性d) 流量密度e) 噴霧射程：水平方向噴射時，噴霧液滴喪失動能時所能到達(dá)的平面與噴口之間的距離5. 畫出常用的壓力霧化、旋轉(zhuǎn)霧化和介質(zhì)霧化噴嘴結(jié)構(gòu)的簡單示意圖。6. 斯蒂芬流是什么？氣體在液滴表面或任一對稱球面以某一速度離開的對流流動被稱為斯蒂芬流，而是一種宏觀物質(zhì)的遷移，不是擴(kuò)散，只有在兩相

46、界面上有物理過程（液體的蒸發(fā)）或化學(xué)過程（液滴的燃燒）時發(fā)生。7. 請推導(dǎo)單個油滴燃燒時，粒徑與時間關(guān)系的表達(dá)式。并根據(jù)表達(dá)式討論，如何優(yōu)化油滴的燃燒。假設(shè) 油滴球形， ，其周圍溫度場(a)，濃度場均勻(D)油滴隨氣流而動，與氣流間無相對運動（Re=0）1) 熱量平衡方程：，火焰鋒面向內(nèi)向外導(dǎo)熱傳遞（忽略輻射），向內(nèi)導(dǎo)熱量=產(chǎn)生的油氣所需汽化潛熱量+油氣溫度升高所需熱量；且油滴表面溫度近似等于飽和溫度T0=Tb對上式從液滴表面向火焰鋒面積分：得： （*）2) 火焰外側(cè)氧量及燃料量平衡方程： O2 從遠(yuǎn)方擴(kuò)散而來在鋒面上全部消耗掉，鋒面O2 的濃度=0，且O2 擴(kuò)散到鋒面的量符含化學(xué)反應(yīng)中氧與油

47、的化學(xué)計量比；qm：氣化量，擴(kuò)散火焰單位時間消耗的燃料量從火焰鋒面向環(huán)境積分并化簡得火焰鋒面的位置：3) 代入(*)得： k：燃燒常數(shù)4) 油滴的直徑變化：對上式從油滴表面向任一空間位置積分得油滴燃燒的直徑平方定律 ： 提升油滴燃燒速度的措施：i. rk ，輕質(zhì)油的燃燒速度更快。ii. Cp,k ，氣體導(dǎo)熱性能好，燃燒更快。iii. Hk ，油的氣化潛熱少，燃燒更快。iv. Trk ，燃燒環(huán)境溫度高，燃燒更快。v. T0k ，油的飽和溫度低，燃燒更快。vi. Dk ，湍流傳質(zhì)能力強(qiáng)，燃燒更快。vii. Ck ，環(huán)境氧濃度高，燃燒更快。viii. k ，單位耗氧量低，燃燒更快ix. 燃盡時間 ，

48、如 則 （故要提高霧化質(zhì)量）8. 燃油燃燒器的調(diào)風(fēng)器應(yīng)具備哪些功能？ 調(diào)風(fēng)器的功能：使空氣均勻分配，并可調(diào)節(jié)；使油霧空氣混合良好；穩(wěn)定火焰；油燃燒器有旋流，平流兩種第六章 煤的燃燒1. 圖示煤燃燒過程的主要特點。2. 典型的煤顆粒燃燒經(jīng)歷幾個階段，大約需要多少時間？預(yù)熱及揮發(fā)分著火：1.0s ；揮發(fā)分的燃燒：0.3s ； 焦炭預(yù)熱著火：0.4s；焦炭燃燒燃盡 ：5.0s3. 什么叫異相燃燒？異相化學(xué)反應(yīng)分為幾個步驟？ 氣固兩相間在固體或液體的表面上進(jìn)行的燃燒反應(yīng)第一步：O2必須通過擴(kuò)散到達(dá)固.液的表面被吸附第二步：在表面進(jìn)行燃燒的化學(xué)反應(yīng)并產(chǎn)生反應(yīng)產(chǎn)物第三步：反應(yīng)產(chǎn)物從表面上脫離（解吸），并從

49、表面向外擴(kuò)散開去4. 推導(dǎo)碳球異相燃燒速率的計算式，并結(jié)合圖線探討異相化學(xué)反應(yīng)速度隨溫度和質(zhì)量交換系數(shù)的變化規(guī)律。說明，什么是動力燃燒區(qū)？什么是擴(kuò)散燃燒區(qū)？什么是過渡燃燒區(qū)？設(shè)反應(yīng)級數(shù)為1，則 氧從遠(yuǎn)方向單位碳表面積單位時間內(nèi)擴(kuò)散的流量qm（mol/m2·s）為：擴(kuò)散到碳表面的O2與碳發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，當(dāng)達(dá)到平衡時，消耗的O2量就是qm ：把兩式中的消去: wo2=i. 溫度較低時： ，此時傳質(zhì)因素，不是影響燃燒速率的關(guān)鍵，應(yīng)當(dāng)通過提高系統(tǒng)溫度加快燃燒，此時燃燒處于動力燃燒區(qū)ii. 溫度較高時：化學(xué)反應(yīng)速率已很快，此時影響燃燒速率的主要是擴(kuò)散到煤粒附近的氧氣濃度，故，此時應(yīng)通過強(qiáng)化傳質(zhì)，

50、提高燃燒速率，此時燃燒處于擴(kuò)散燃燒區(qū)iii. 當(dāng)T適當(dāng)，kzl時過渡區(qū)，T和zl都能起到強(qiáng)化燃燒的效果。5. 顆粒直徑、溫度和顆粒與氣流之間的相對速度對燃燒區(qū)域（動力區(qū)、擴(kuò)散區(qū)）的影響是什么？顆粒直徑越小進(jìn)入擴(kuò)散區(qū)的溫度越高，溫度越高越偏向于擴(kuò)散區(qū)，氣流之間的相對速度越大越偏向于動力區(qū)。6. 簡述碳球燃燒的兩種機(jī)理。碳燃燒過程中的氧化反應(yīng)和氣化反應(yīng)是什么？圖示這兩種反應(yīng)的反應(yīng)速度常數(shù)k隨溫度變化的規(guī)律。機(jī)理1：碳和氧氣在中低溫下反應(yīng)，一次產(chǎn)物是二氧化碳和一氧化碳，一氧化碳再燃燒生成二氧化碳。機(jī)理2：在高溫下，C和CO2發(fā)生氣化反應(yīng)生成CO，CO再在碳球附近燃燒生成CO2。氧化反應(yīng)包括：一次反應(yīng)

51、C + O2 = CO2 ，2C + O2 = 2CO，二次反應(yīng)2CO+O2=2CO2 氣化反應(yīng)：二次反應(yīng)CO2+C=2CO氧化反應(yīng)是放熱反應(yīng)自我促進(jìn)機(jī)制 （正反饋），故k隨溫度而，指數(shù)增長氣化反應(yīng)是吸熱反應(yīng)自我抑制機(jī)制 （負(fù)反饋），故k隨溫度而，指數(shù)衰減7. 為什么說碳的氧化反應(yīng)是自我促進(jìn)的，而氣化反應(yīng)是自我抑制的？請圖示。8. 焦炭的反應(yīng)活性跟哪些因素有關(guān)？寫出常見固體燃料的焦炭活性的排序。水分，灰分，揮發(fā)分，碳球周圍氧氣濃度分布，內(nèi)比表面積一般情況下活性由高到低依次為：木炭，褐煤，煙煤，貧煤，無煙煤9. 解釋：碳燃燒的時候，在低溫下發(fā)生氧化反應(yīng)，而在溫度很高的情況下，氣化反應(yīng)將變得顯著。

52、氣化反應(yīng)的活化能較高，是吸熱反應(yīng)，需要高溫環(huán)境提供熱源，氧化反應(yīng)是自我促進(jìn)的放熱反應(yīng)，活化能較低，可以在溫度較低時發(fā)生。所以在低溫時發(fā)生氧化反應(yīng)，而當(dāng)氧化反應(yīng)積累了熱量，使系統(tǒng)升溫后，高的溫度促進(jìn)了氣化反應(yīng)的進(jìn)行，另外，CO2濃度的提高也促進(jìn)了氣化反應(yīng)的進(jìn)行，故高溫時，氣化反應(yīng)變得顯著。10. 請分別推導(dǎo)動力燃燒區(qū)和擴(kuò)散燃燒區(qū)中，理想碳球燃盡時間與直徑的關(guān)系。并根據(jù)其數(shù)學(xué)表達(dá)式討論，影響碳球燃盡速度的主要因素有哪些？如何影響？(一) 碳球表面擴(kuò)散燃燒的燃燒速度: Kg/(m2·s)單位時間單位C表面積上消耗的C量為：單位時間內(nèi)燒掉的C量為:由煤粒的直徑變化得：兩者相等，并積分之得：得碳球擴(kuò)散燃燒時的直徑平方直線定律：其中：此區(qū)域影響碳球燃盡速度的主要因素：a) 氧氣濃度，增加供氧有利于加快燃盡速率b) 增加湍動度，提高傳質(zhì)系數(shù)D，可以提高燃盡速度c) 煤的揮發(fā)分含量越高，p越小，燃盡速率越大d) 煤粉的直徑越小，燃盡時間越短，既要細(xì)化煤粉(二) 碳球表面動力燃燒的燃燒速度： Kg/(m2·s)單位時間單位C表面積上消耗的C量為：單位時間內(nèi)燒掉的C量為:單位時間內(nèi)，碳球質(zhì)量的減少量為:兩者相等，并積分之得:得碳球動力燃燒時的直徑直線定律：其中：此區(qū)域影響碳球燃盡速度的主要因素：a) 溫度T，提高溫度可以提高燃盡速率b) 煤粉的活性越好E越小，