工程燃燒復(fù)習(xí)

1、工程燃燒學(xué) 課程總結(jié)課程總結(jié)1期末考試期末考試 考試時(shí)間：考試時(shí)間：11月月27日下午日下午1:103:10。地點(diǎn)：。地點(diǎn)：逸夫樓逸夫樓A202 考核的方式：筆試考核的方式：筆試70%+平時(shí)成績(jī)（作業(yè)平時(shí)成績(jī)（作業(yè)+出出勤）勤）10%+實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)報(bào)告10%+文獻(xiàn)閱讀文獻(xiàn)閱讀10% 答疑時(shí)間：答疑時(shí)間：11月月17日下午日下午8:3011:00 11月月21日上午日上午8:3011:10 答疑地點(diǎn)：交通樓四樓熱能系答疑地點(diǎn)：交通樓四樓熱能系425室室2主要題型與分?jǐn)?shù)分布主要題型與分?jǐn)?shù)分布 填空題填空題2分分10=20分。主要考核基本常識(shí)和概念。分。主要考核基本常識(shí)和概念。 選擇題選擇題2分分5

2、=10分。主要考核基本概念和知識(shí)，以及運(yùn)分。主要考核基本概念和知識(shí)，以及運(yùn)用知識(shí)進(jìn)行簡(jiǎn)單分析的能力。用知識(shí)進(jìn)行簡(jiǎn)單分析的能力。 簡(jiǎn)答題簡(jiǎn)答題5分分8=40分?；締栴}的論述與分析。分?；締栴}的論述與分析。 計(jì)算題計(jì)算題10分分3=30分。工程燃燒計(jì)算及基本理論推導(dǎo)分。工程燃燒計(jì)算及基本理論推導(dǎo)3學(xué)習(xí)的要點(diǎn)基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí)熟悉基本概念，掌握相關(guān)熟悉基本概念，掌握相關(guān)的定律的定律基本技能基本技能推導(dǎo)一些關(guān)鍵的關(guān)系式，推導(dǎo)一些關(guān)鍵的關(guān)系式，計(jì)算重要的物理量計(jì)算重要的物理量分析擴(kuò)展分析擴(kuò)展具備具備分析處理問題的能力分析處理問題的能力4第第2 2章章 燃料概論燃料概論學(xué)習(xí)目的：學(xué)習(xí)目的： 掌握燃料的組

3、成和特性掌握燃料的組成和特性 掌握燃料分析方法掌握燃料分析方法 2.1 燃料的分類與形成燃料的分類與形成 2.2 燃料的化學(xué)組成和特性燃料的化學(xué)組成和特性 2.3 固體燃料固體燃料 2.4 液體燃料液體燃料 2.5 氣體燃料氣體燃料以固體燃料煤為例，經(jīng)歷三個(gè)作用階段：以固體燃料煤為例，經(jīng)歷三個(gè)作用階段：植物質(zhì)堆積階段植物質(zhì)堆積階段菌解作用階段菌解作用階段在隔絕空氣下，細(xì)菌作用緩慢分解腐爛過程：在隔絕空氣下，細(xì)菌作用緩慢分解腐爛過程：碳化作用階段碳化作用階段泥煤形成后，若所在地質(zhì)變化（如地殼下沉等），在地?zé)帷毫ψ饔孟履嗝盒纬珊?，若所在地質(zhì)變化（如地殼下沉等），在地?zé)?、壓力作用下近一步變質(zhì)、壓實(shí)

4、近一步變質(zhì)、壓實(shí)褐煤。褐煤。天然天然燃料燃料的形成過程的形成過程一部分分解一部分分解腐植酸；腐植酸；一部分分解一部分分解，等氣體逸出等氣體逸出。一部分木質(zhì)素、纖維素等未分解，保留原有形態(tài)（根、莖、皮）殘留體氫氧相對(duì)一部分木質(zhì)素、纖維素等未分解，保留原有形態(tài)（根、莖、皮）殘留體氫氧相對(duì)炭素含量相對(duì)炭素含量相對(duì)完成煤形成第一階段完成煤形成第一階段泥煤（最年輕）泥煤（最年輕）各煤種組分變化表各煤種組分變化表 思考題：為什么煙煤思考題：為什么煙煤Qnet，daf最大？最大？煤的成分表示方法煤的成分表示方法煤煤質(zhì)質(zhì)分分析析工業(yè)分析工業(yè)分析Proximate AnalysisProximate Analy

5、sis灰分灰分( (Ash-AAsh-A) )水分水分( (Moisture-MMoisture-M) )揮發(fā)份揮發(fā)份( (Volatile-VVolatile-V) )固定碳固定碳( (Fixed Carbon-Fixed Carbon-FC-FC) )元素分析元素分析Ultimate AnalysisUltimate Analysis碳碳( (Carbon-CCarbon-C) )氫氫( (Hydrogen-HHydrogen-H) )氧氧( (Oxygen-OOxygen-O) )氮氮( (Nitrogen-NNitrogen-N) )硫硫( (Sulfur-SSulfur-S) )10

6、元素分析的成分基準(zhǔn)及換算元素分析的成分基準(zhǔn)及換算收到基收到基 arar空氣干燥基空氣干燥基 adad灰分灰分干燥基干燥基 d d干燥無灰基干燥無灰基 dafdaf固定炭固定炭水分水分揮發(fā)分揮發(fā)分揮發(fā)部分揮發(fā)部分焦炭焦炭A A（包括（包括硫酸鹽硫酸鹽硫硫S SS S）CH HO ON NS SM Mf fM MinhinhC%100arararararararMASNOHC11 我國煤的技術(shù)型分類法（我國煤的技術(shù)型分類法（GB5751-86）是采用表征煤的煤）是采用表征煤的煤化程度的主要參數(shù)，即干燥無灰基揮發(fā)分化程度的主要參數(shù)，即干燥無灰基揮發(fā)分Vdaf作為分類指標(biāo)，作為分類指標(biāo)，將煤分為三大類

7、，褐煤、煙煤和無煙煤。凡將煤分為三大類，褐煤、煙煤和無煙煤。凡Vdaf 9%的煤的煤為為無煙煤無煙煤， Vdaf =940%的煤為的煤為煙煤煙煤， Vdaf 40%的的煤為煤為褐煤褐煤。 Vdaf =919%的煤習(xí)慣上也稱為的煤習(xí)慣上也稱為貧煤貧煤。 煤的類別煤的類別CdafHdafOdafNdaf褐褐 煤煤60774.56.615301.02.5煙煙 煤煤73934.06.82150.72.2無煙煤無煙煤89980.84.0130.31.5氣體燃料干濕成分組分的換算氣體燃料干濕成分組分的換算 設(shè)設(shè)100 m3濕氣體濕氣體 H2Os m3 100- H2Os m3 干氣體干氣體 （相對(duì)量變，絕

8、對(duì)量不變）（相對(duì)量變，絕對(duì)量不變）)OH100%(100%s2gsXX%100OH100%s2gsXX?OHs2 飽水蒸氣含量表飽水蒸氣含量表含濕量含濕量h（g/m3干氣體）即查出干氣體）即查出對(duì)應(yīng)下對(duì)應(yīng)下1m3干氣體所吸收的水蒸氣重量，然后換干氣體所吸收的水蒸氣重量，然后換算成水蒸汽體積算成水蒸汽體積(重量重量體積體積) ：干氣體）33/(00124. 01000184 .22mmhhVq10000124. 0100124. 02hhOHs2.2.5 燃料的熱值燃料的熱值 固體，液體燃料發(fā)熱量計(jì)算固體，液體燃料發(fā)熱量計(jì)算 算據(jù)元素分析用經(jīng)驗(yàn)式估氧彈熱量計(jì)測(cè))(經(jīng)驗(yàn)公式很多，其中較為精確且應(yīng)用

9、較廣的是門捷列夫經(jīng)驗(yàn)公式很多，其中較為精確且應(yīng)用較廣的是門捷列夫經(jīng)驗(yàn)式經(jīng)驗(yàn)式， )(2630081187. 4,ararararargrSOHCQkJ/kg6)(2624681187. 4,ararararararnetMSOHCQkJ/kg準(zhǔn)且方便2.2.5 燃料的熱值燃料的熱值%23383%59482%35906%10794%1264424242SHHCCHHCOQnet(KJ/Nm3) %25364%63438%39842%12753%1264424242SHHCCHHCOQgr(KJ/Nm3) 氣體氣體H2COCH4C2H4C2H6H2S.KJ/Nm310794 1264435906

10、59482 6439723383.可燃?xì)怏w可燃?xì)怏w （kJ/Nm3）netQ標(biāo)準(zhǔn)煤標(biāo)準(zhǔn)煤標(biāo)準(zhǔn)燃料（假想），人為規(guī)定（收到基）熱值標(biāo)準(zhǔn)燃料（假想），人為規(guī)定（收到基）熱值 33,/29309Kcal/Nm7000187. 4:kJ/kg 29309Kcal/kg7000187. 4:NmkJQQarnetarnet氣體燃料固體燃料煤的工業(yè)分析煤的工業(yè)分析用途用途方法方法計(jì)算計(jì)算灰灰熔熔點(diǎn)點(diǎn)角角錐錐法法DT變形溫度變形溫度T1ST軟化溫度軟化溫度T2FT流動(dòng)溫度流動(dòng)溫度T3組組成成氣氣氛氛在氧化氣氛下的灰熔點(diǎn)比在還原在氧化氣氛下的灰熔點(diǎn)比在還原氣氛下高氣氛下高40170燃煤裝置爐膛出口煙氣溫度應(yīng)低

11、于燃煤裝置爐膛出口煙氣溫度應(yīng)低于T2150液體燃料分類及加工方法液體燃料分類及加工方法 天然液體燃料天然液體燃料石油及其加工產(chǎn)品石油及其加工產(chǎn)品 人造液體燃料人造液體燃料從煤中提煉出的各種燃料油從煤中提煉出的各種燃料油重油的種類重油的種類 我國重油分四種牌號(hào)：我國重油分四種牌號(hào)：20，60，100，200號(hào)重油號(hào)重油 命名原則：根據(jù)該種重油在命名原則：根據(jù)該種重油在50時(shí)的恩式時(shí)的恩式粘度來確定的粘度來確定的評(píng)價(jià)油的使用安全性的參數(shù)評(píng)價(jià)油的使用安全性的參數(shù) 閃點(diǎn)閃點(diǎn)(flash point)：油加熱時(shí)，表面油蒸氣與空氣混合，：油加熱時(shí)，表面油蒸氣與空氣混合，當(dāng)與火焰接觸，發(fā)生閃火現(xiàn)象時(shí)油的最低

12、溫度。閃點(diǎn)分當(dāng)與火焰接觸，發(fā)生閃火現(xiàn)象時(shí)油的最低溫度。閃點(diǎn)分開口閃點(diǎn)和閉口閃點(diǎn)。開口閃點(diǎn)和閉口閃點(diǎn)。重油的閃點(diǎn)為重油的閃點(diǎn)為80130 （開）；（開）；汽油在常溫下能達(dá)到閃點(diǎn)溫度（閉）汽油在常溫下能達(dá)到閃點(diǎn)溫度（閉） 燃點(diǎn)燃點(diǎn)(fire point)：閃火后能繼續(xù)燃燒而不熄滅時(shí)油的最：閃火后能繼續(xù)燃燒而不熄滅時(shí)油的最低溫度，低溫度，重油的燃點(diǎn)一般比閃點(diǎn)高重油的燃點(diǎn)一般比閃點(diǎn)高10-30左右左右 著火點(diǎn)著火點(diǎn)(autoignition temperature/ kindling point)：沒有：沒有點(diǎn)火源，油能自燃的溫度點(diǎn)火源，油能自燃的溫度 重油的著火點(diǎn)為重油的著火點(diǎn)為:500600, 閃

13、點(diǎn)低的燃料油著火點(diǎn)也越低閃點(diǎn)低的燃料油著火點(diǎn)也越低 粘度粘度Viscosity 粘度：質(zhì)點(diǎn)之間的摩擦力。評(píng)價(jià)油的流動(dòng)特性，粘度：質(zhì)點(diǎn)之間的摩擦力。評(píng)價(jià)油的流動(dòng)特性，與輸送和燃燒有關(guān)。與輸送和燃燒有關(guān)。 恩氏粘度（比粘度、條件粘度）恩氏粘度（比粘度、條件粘度） t時(shí)時(shí)200ml油流出時(shí)間油流出時(shí)間 Et= 20時(shí)時(shí)200ml水流出時(shí)間水流出時(shí)間 重油的粘度不能太大：重油的粘度不能太大： 泵前：泵前：30-40 Et 燒嘴前：燒嘴前：2.5-3.5Et（對(duì)于壓力霧化噴嘴）（對(duì)于壓力霧化噴嘴）其他粘度 動(dòng)力粘度（動(dòng)力粘度（Pa.s） 運(yùn)動(dòng)粘度（運(yùn)動(dòng)粘度（m2.s）=動(dòng)力粘度動(dòng)力粘度/密度密度 我國過

14、去燃料油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)用我國過去燃料油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)用80 和和100 恩氏粘度作為質(zhì)量控制指標(biāo)，現(xiàn)在用恩氏粘度作為質(zhì)量控制指標(biāo)，現(xiàn)在用40 （餾分型燃料油）和（餾分型燃料油）和100 （殘?jiān)堅(jiān)腿剂嫌停┻\(yùn)動(dòng)粘度型燃料油）運(yùn)動(dòng)粘度 運(yùn)動(dòng)粘度與恩氏粘度的關(guān)系：運(yùn)動(dòng)粘度與恩氏粘度的關(guān)系：410)063. 0073. 0(EE2.5 氣體燃料氣體燃料轉(zhuǎn)爐煤氣轉(zhuǎn)爐煤氣轉(zhuǎn)爐煉鋼過程的副產(chǎn)品，每噸鋼約產(chǎn)氣轉(zhuǎn)爐煉鋼過程的副產(chǎn)品，每噸鋼約產(chǎn)氣90m3高爐煤氣高爐煤氣高爐煉鐵過程得到的副產(chǎn)品，高爐的燃高爐煉鐵過程得到的副產(chǎn)品，高爐的燃料的熱量約有料的熱量約有60%轉(zhuǎn)移到高爐煤氣中轉(zhuǎn)移到高爐煤氣中焦?fàn)t煤氣焦?fàn)t煤氣煉焦生產(chǎn)

15、的副產(chǎn)品，也稱為荒焦?fàn)t煤氣煉焦生產(chǎn)的副產(chǎn)品，也稱為荒焦?fàn)t煤氣發(fā)生爐煤氣發(fā)生爐煤氣將固體燃料在煤氣發(fā)生爐中進(jìn)行氣化而將固體燃料在煤氣發(fā)生爐中進(jìn)行氣化而得到的人造氣體燃料得到的人造氣體燃料天然氣天然氣 優(yōu)質(zhì)氣體燃料，產(chǎn)地在石油產(chǎn)區(qū)或?yàn)閱蝺?yōu)質(zhì)氣體燃料，產(chǎn)地在石油產(chǎn)區(qū)或?yàn)閱渭兊奶烊粴馓锛兊奶烊粴馓镆夯蜌庖夯蜌馐蜔捴聘碑a(chǎn)品，開采石油、天然氣分石油煉制副產(chǎn)品，開采石油、天然氣分離得到離得到氣體燃料的成分氣體燃料的成分高爐煤氣高爐煤氣主要可燃成分為主要可燃成分為CO，25%-35%，H22%-3%,CH41%,還含有大還含有大量的量的N2和和CO2，占占63%-70%焦?fàn)t煤氣焦?fàn)t煤氣可燃成分為可燃

16、成分為H2，55%-60%；CH4，24%-28%，CO，6%-8%發(fā)生爐煤氣發(fā)生爐煤氣（氣化爐煤氣）（氣化爐煤氣）空氣發(fā)生爐煤氣：氣化劑：空氣。空氣發(fā)生爐煤氣：氣化劑：空氣。CO，20%-30%H2，15%，N2，50%-60%水煤氣：氣化劑：水蒸氣。水煤氣：氣化劑：水蒸氣。 CO,40%-45%H2,45%-53%混合發(fā)生爐煤氣：氣化劑：空氣水蒸氣?；旌习l(fā)生爐煤氣：氣化劑：空氣水蒸氣。CO和和H2,40%天然氣天然氣甲烷甲烷80%-90%以及乙烷等飽和碳?xì)浠衔镆约耙彝榈蕊柡吞細(xì)浠衔镆夯蜌庖夯蜌?丙烷、丁烷、丙烯、丁烯丙烷、丁烷、丙烯、丁烯氣體燃料的發(fā)熱量氣體燃料的發(fā)熱量高爐煤氣

17、高爐煤氣不高，不高，37624180KJ/m3理論燃燒溫度：理論燃燒溫度：14001500焦?fàn)t煤氣焦?fàn)t煤氣很高，很高，1589017140KJ/m3多與高爐煤氣或發(fā)生爐煤氣混合使用多與高爐煤氣或發(fā)生爐煤氣混合使用發(fā)生爐煤氣發(fā)生爐煤氣空氣發(fā)生爐煤氣：空氣發(fā)生爐煤氣：3780-4620KJ/m3水煤氣：水煤氣：10080-11340KJ/m3，高熱值煤氣高熱值煤氣混合發(fā)生爐煤氣：混合發(fā)生爐煤氣：5040-6720KJ/m3天然氣天然氣 熱值最高，熱值最高，3344041800KJ/m3液化石油氣液化石油氣45.1-15.9MJ/kg（液態(tài)），（液態(tài)），87.8-108.7MJ/kg （氣（氣態(tài)）態(tài)

18、）Q高：Q焦：Q天： Q液化=1：4：10 ：25 第第3章章 工程燃燒計(jì)算工程燃燒計(jì)算 學(xué)習(xí)目的：學(xué)習(xí)目的： 掌握燃燒空氣量的計(jì)算掌握燃燒空氣量的計(jì)算 掌握煙氣量的計(jì)算掌握煙氣量的計(jì)算 掌握燃燒溫度的計(jì)算掌握燃燒溫度的計(jì)算 3.2 燃燒空氣量的計(jì)算燃燒空氣量的計(jì)算 則則 1kg燃料完全燃燒所需的燃料完全燃燒所需的O2的體積量（的體積量（m3）為：）為： VO2=(1.866Car5.56Har0.7Sar0.7Oar)/100 1kg燃料燃燒所需的燃料燃燒所需的理論空氣量體積數(shù)和質(zhì)量數(shù)理論空氣量體積數(shù)和質(zhì)量數(shù)可按下式計(jì)算：可按下式計(jì)算： V0= VO2/0.21=0.0889Car0.265

19、Har0.0333Sar0.0333Oar m3空氣空氣/kg燃料燃料 L0=1.293 V0= 0.115Car0.343Har0.043Sar0.043Oar kg空氣空氣/kg燃料燃料 式中，式中， 1.293干空氣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（干空氣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（0,101.3kPa）下的密度，）下的密度，kg/m3.如如 1kg燃料中收到基碳含量為燃料中收到基碳含量為Car/100（kg），氫含量為），氫含量為Har/100 （kg），硫含），硫含量為量為Sar/100 （kg），）， Oar/100 （kg）3.2 燃燒空氣量的計(jì)算燃燒空氣量的計(jì)算 煙氣分析中常將碳和硫的煙氣分析中常將碳和硫的燃燒產(chǎn)物

20、燃燒產(chǎn)物CO2和和SO2的容積一起測(cè)定的容積一起測(cè)定，記，記為為RO2， 可將可將碳和硫碳和硫的完全燃燒反應(yīng)式寫成的完全燃燒反應(yīng)式寫成通式通式RO2RO2， 其中其中Rar Car0.375Sar，相當(dāng)于，相當(dāng)于1kg燃料中的燃料中的當(dāng)量碳量當(dāng)量碳量： V0= 0.0889Rar0.265Har-0.0333Oar (3-9) L0= 0.115Rar0.343Har-0.043Oar (3-10) 對(duì)于氣體燃料（設(shè)含對(duì)于氣體燃料（設(shè)含H2、CO、H2S、CnHm、O2），應(yīng)按其），應(yīng)按其收到收到基濕成分為基準(zhǔn)基濕成分為基準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算：進(jìn)行計(jì)算： V0=4.760.5H2s +0.5COs +1

21、.5H2Ss +(n+m/4) CnHms -O2s/100 (3-11)式中式中 H2s、COs、H2Ss、CnHms、O2s 為氣體燃料中各組分的濕成分體為氣體燃料中各組分的濕成分體積百分?jǐn)?shù)，積百分?jǐn)?shù)，%。式（。式（3-11）中）中V0是指不含水蒸氣的干空氣。是指不含水蒸氣的干空氣。理論空氣量?jī)H取決于燃料成分，當(dāng)燃料確定后其理論空氣量?jī)H取決于燃料成分，當(dāng)燃料確定后其V0 為常數(shù)。為常數(shù)。3.3 燃燒煙氣量的計(jì)算燃燒煙氣量的計(jì)算 3.3.1 理論煙氣量的計(jì)算理論煙氣量的計(jì)算 1kg固體或液體燃料固體或液體燃料在在 1的情況下的情況下完全燃燒完全燃燒，所生成的煙氣量稱，所生成的煙氣量稱為為理論

22、煙氣量（理論煙氣量（m3/kg）： Vy0=VRO2+VH2O0+VN20 (3-19) 根據(jù)燃燒反應(yīng)式，式（根據(jù)燃燒反應(yīng)式，式（3-19）右邊各項(xiàng)可按下列各式計(jì)算：）右邊各項(xiàng)可按下列各式計(jì)算： VRO2=0.01866 Car0.007Sar= 0.01866 (Car0.375Sar) (3-20) VH2O0=0.111Har0.0124Mar+0.0161V0 (3-21) VN20=0.008Nar+0.79V0 (3-22) 1m3（標(biāo)況下）氣體燃料（標(biāo)況下）氣體燃料在在 1的情況下的情況下完全燃燒完全燃燒，所生成的理，所生成的理論煙氣量，可由氣體燃料的論煙氣量，可由氣體燃料的濕成

23、分濕成分按式（按式（3-23）計(jì)算：）計(jì)算： Vy0=CO2s+COs+2 H2Ss +(n+m/2) CnHms + H2s+H2Os+N2s/100 +0.806 V0 (3-23) 3.3 燃燒煙氣量的計(jì)算燃燒煙氣量的計(jì)算 3.3.2 完全燃燒時(shí)的實(shí)際煙氣量計(jì)算完全燃燒時(shí)的實(shí)際煙氣量計(jì)算 如果如果 1，則，則1kg固體燃料在固體燃料在實(shí)際空氣量實(shí)際空氣量Vk下下完全燃燒完全燃燒所產(chǎn)生的所產(chǎn)生的煙氣量稱為煙氣量稱為實(shí)際煙氣量實(shí)際煙氣量。 與理論煙氣量相比，在煙氣組分上與理論煙氣量相比，在煙氣組分上多了一項(xiàng)多了一項(xiàng)O2； 在在煙氣總量煙氣總量上，多了上，多了過量空氣過量空氣( 1)V0以及隨

24、過量空氣帶入煙氣以及隨過量空氣帶入煙氣內(nèi)的內(nèi)的水蒸氣水蒸氣。 實(shí)際煙氣量可用式（實(shí)際煙氣量可用式（3-24）計(jì)算）計(jì)算： Vy=VCO2+VSO2+VN2+VO2+VH2O=VRO2+VN2+VO2+VH2O (3-24) VN2= VN20+0.79 ( 1) V0=0.008 Nar+0.79 V0 (3-25) VO2=0.21 ( 1) V0 (3-26)VH2O= VH2O0+0.0161( -1) V0=0.111 Har0.0124Mar+0.0161 V0(3-27) 1時(shí)時(shí)1m3（標(biāo)況下）氣體燃料完全燃燒的實(shí)際煙氣量，可由氣體（標(biāo)況下）氣體燃料完全燃燒的實(shí)際煙氣量，可由氣體燃

25、料的濕成分按式（燃料的濕成分按式（3-28）計(jì)算：）計(jì)算： Vy=Vy0 +1.0161 ( 1) V0 (3-28)產(chǎn)物成分的計(jì)算產(chǎn)物成分的計(jì)算 為與燃料成分相區(qū)別，上標(biāo)為與燃料成分相區(qū)別，上標(biāo) （體積百分?jǐn)?shù)）（體積百分?jǐn)?shù)） %100%22222ONOHOSOC按前公式（固液按前公式（固液or氣）求氣）求 各產(chǎn)物成分各產(chǎn)物成分yV%100%100%100%100%100%2222222222yOyNyOHySOyCOVVOVVNVVOHVVOSVVOC%100產(chǎn)物密度產(chǎn)物密度 有兩種方法計(jì)算有兩種方法計(jì)算1按燃料量算（按參加反應(yīng)物質(zhì)重量）按燃料量算（按參加反應(yīng)物質(zhì)重量）(1kg燃料應(yīng)除去灰分

26、，燃料應(yīng)除去灰分，1.293空氣標(biāo)態(tài)下密度，空氣標(biāo)態(tài)下密度，)固、液體燃料固、液體燃料 kg/m3氣體燃料氣體燃料yyVmmVm空燃產(chǎn)物ykVVA293. 11001ykVVHCO293. 11004 .2221004 .22282kg/m32按產(chǎn)物量計(jì)算按產(chǎn)物量計(jì)算%100%22222OOSNOHOC32222222kg/m10022.4O32N28O64SO18HO44C100OH22.418100OC22.4443.4 燃燒溫度計(jì)算燃燒溫度計(jì)算 燃燒產(chǎn)物擁有的燃燒產(chǎn)物擁有的物理顯熱物理顯熱Qy對(duì)于對(duì)于1kg燃料可記做燃料可記做hy(kJ/kg) Qy =hycy ty Vy (3-45)

27、Cy煙氣的平均比熱容，煙氣的平均比熱容，KJ/（m3. ） ty 實(shí)際燃燒溫度，實(shí)際燃燒溫度， Vy 煙氣量，煙氣量， m3/kg。()()netrkljcrwryyyQhhQQQtc V 假設(shè)燃料在假設(shè)燃料在絕熱系統(tǒng)絕熱系統(tǒng)中燃燒，且完全燃燒，此時(shí)燃燒產(chǎn)物的溫中燃燒，且完全燃燒，此時(shí)燃燒產(chǎn)物的溫度稱為度稱為理論燃燒溫度理論燃燒溫度，即，即 ()netrkljadyyQhhQtc V (3-47) (3-46) 實(shí)際燃燒溫度實(shí)際燃燒溫度：3.4 燃燒溫度計(jì)算燃燒溫度計(jì)算 理論燃燒溫度又稱理論燃燒溫度又稱絕熱燃燒溫度絕熱燃燒溫度，表示某種燃料在某一燃燒條，表示某種燃料在某一燃燒條件下所能達(dá)到的最

28、高溫度。件下所能達(dá)到的最高溫度。 如果忽略高溫氣體分解熱如果忽略高溫氣體分解熱Qlj，可簡(jiǎn)化為，可簡(jiǎn)化為 netrkadyyQhhtc V 如果將燃燒條件規(guī)定為空氣和燃料均不預(yù)熱，且規(guī)定過量空氣如果將燃燒條件規(guī)定為空氣和燃料均不預(yù)熱，且規(guī)定過量空氣系數(shù)系數(shù) 1，則，則燃燒溫度只與燃料性質(zhì)燃燒溫度只與燃料性質(zhì)有關(guān)，稱為有關(guān)，稱為理論發(fā)熱溫度理論發(fā)熱溫度： 0netfyyQtc V 引入引入修正系數(shù)修正系數(shù)，則實(shí)際燃燒溫度，則實(shí)際燃燒溫度ty可按式（可按式（3-50）計(jì)算，即）計(jì)算，即 ty = tad (3-50) (3-48) (3-49) 3.4 燃燒溫度計(jì)算燃燒溫度計(jì)算 三、理論燃燒溫度的

29、計(jì)算三、理論燃燒溫度的計(jì)算 計(jì)算理論燃燒溫度：計(jì)算理論燃燒溫度： 影響理論燃燒溫度的因素影響理論燃燒溫度的因素主要有：主要有：（1）燃料的種類和熱值：理論燃燒溫度正比于）燃料的種類和熱值：理論燃燒溫度正比于Qnet/Vy；（2）過量空氣系數(shù)：）過量空氣系數(shù)：越大，煙氣量越大，煙氣量Vy越大，理論燃燒溫度越低越大，理論燃燒溫度越低（3）空氣和燃料的預(yù)熱溫度：越大，理論燃燒溫度越高）空氣和燃料的預(yù)熱溫度：越大，理論燃燒溫度越高（4）空氣的富氧程度：）空氣的富氧程度： 相同空氣量下，氧濃度越大，理論燃燒溫相同空氣量下，氧濃度越大，理論燃燒溫度越高。度越高。()netrkljadyyQhhQtc V3

30、.5 燃燒檢測(cè)及燃燒效率燃燒檢測(cè)及燃燒效率 3.5.2 燃燒方程式燃燒方程式-用于驗(yàn)證煙氣成分分析的正確性用于驗(yàn)證煙氣成分分析的正確性（1）完全燃燒方程式）完全燃燒方程式 RO2(1+)+O2 = 21 燃料特性系數(shù)燃料特性系數(shù) (3-74)（2）不完全燃燒方程）不完全燃燒方程 RO2(1+)+O2 +(0.605+)CO= 21 (3-75)（3）氣體分析方程氣體分析方程RO2(1+)+O2 +(0.605+)CO-0.185H2-(0.58-)CH4= 21 (3-76) 在現(xiàn)代電站鍋爐中在現(xiàn)代電站鍋爐中，燃燒較充分，燃燒較充分，CO含量很低，用奧氏煙含量很低，用奧氏煙氣分析儀難以測(cè)準(zhǔn)?？?/p>

31、按下式計(jì)算出煙氣中氣分析儀難以測(cè)準(zhǔn)。可按下式計(jì)算出煙氣中CO含量：含量：2221 (1)0.605ROOCO（4）燃料特性系數(shù)）燃料特性系數(shù) 燃料特性系數(shù)燃料特性系數(shù)是一個(gè)無因次數(shù)，僅取決于燃料的元素成分是一個(gè)無因次數(shù)，僅取決于燃料的元素成分C、H、O、N、S。 (3-77) 3.5 燃燒檢測(cè)及燃燒效率燃燒檢測(cè)及燃燒效率 3.5.3 過量空氣系數(shù)的檢測(cè)計(jì)算過量空氣系數(shù)的檢測(cè)計(jì)算 在燃燒設(shè)備的在燃燒設(shè)備的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)中，中，過量空氣系數(shù)過量空氣系數(shù) 是根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)與工藝條是根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)與工藝條件或參考相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選取的。件或參考相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選取的。 對(duì)于對(duì)于運(yùn)行運(yùn)行中的燃燒設(shè)備，其中的燃燒設(shè)備，其過量空氣系

32、數(shù)過量空氣系數(shù)是根據(jù)是根據(jù)煙氣分析測(cè)得煙氣分析測(cè)得的煙氣成分確定的的煙氣成分確定的。 過量空氣系數(shù)：過量空氣系數(shù)： 固體液體燃料不完全燃燒時(shí)固體液體燃料不完全燃燒時(shí)過量空氣計(jì)算式：過量空氣計(jì)算式： (3-86) 氣體燃料不完全燃燒時(shí)氣體燃料不完全燃燒時(shí)的過量空氣計(jì)算式：的過量空氣計(jì)算式： (3-91) 3.5 燃燒檢測(cè)及燃燒效率燃燒檢測(cè)及燃燒效率 燃燒效率燃燒效率c100q3q4 (3-94)q3為可燃?xì)怏w不完全燃燒熱損失；為可燃?xì)怏w不完全燃燒熱損失；q4為固體燃料不完全燃燒熱損失；為固體燃料不完全燃燒熱損失；243(12600108003580059100)gynmrVCOHCHC HqQ4

33、33727100100100fhfhcjcjarlzlzrfhlzcja Ca CAa CqQCCC414 4 燃燒理論基礎(chǔ)燃燒理論基礎(chǔ) 學(xué)習(xí)目的：學(xué)習(xí)目的： 掌握燃燒反應(yīng)的熱力學(xué)知識(shí)掌握燃燒反應(yīng)的熱力學(xué)知識(shí) 確定化學(xué)反應(yīng)的速度以及各種因素對(duì)反應(yīng)確定化學(xué)反應(yīng)的速度以及各種因素對(duì)反應(yīng)速度的影響速度的影響 研究化學(xué)反應(yīng)的機(jī)理研究化學(xué)反應(yīng)的機(jī)理-從反應(yīng)物到生成從反應(yīng)物到生成物的所經(jīng)歷路徑。物的所經(jīng)歷路徑。 424.1 4.1 燃燒反應(yīng)的熱力學(xué)基礎(chǔ)燃燒反應(yīng)的熱力學(xué)基礎(chǔ)燃料燃燒所釋放的能量以焓燃料燃燒所釋放的能量以焓( (等壓燃燒等壓燃燒) )或內(nèi)能或內(nèi)能 ( (等容燃燒過程等容燃燒過程) )的變化形式

34、表現(xiàn)出來。的變化形式表現(xiàn)出來。燃燒過程的能量轉(zhuǎn)換：化合物的生成焓、反應(yīng)焓及燃燒燃燒過程的能量轉(zhuǎn)換：化合物的生成焓、反應(yīng)焓及燃燒焓焓概念的區(qū)別與判斷概念的區(qū)別與判斷任意溫度下反應(yīng)焓的計(jì)算任意溫度下反應(yīng)焓的計(jì)算基爾霍夫定律基爾霍夫定律 反應(yīng)焓隨溫度的變化率等于恒壓下生成物和反應(yīng)物反應(yīng)焓隨溫度的變化率等于恒壓下生成物和反應(yīng)物恒壓熱容差恒壓熱容差pPrR d HdTpCrCRppPPR| 反應(yīng)焓與溫度的關(guān)系反應(yīng)焓與溫度的關(guān)系)(12,RPTRTRhrhpHH積分后積分后4.2 化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)4.2.1 基 本 概 念4.2.2 化學(xué)反應(yīng)速度4.2.3 鏈鎖反應(yīng)理論 4.2.4 化

35、 學(xué) 平 衡 45化學(xué)反應(yīng)速度既可以用反應(yīng)物濃度的減少化學(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來表示，也可以用生成物濃度的增加來表示。但均示。但均為為正值。正值。 dCwd , , ,a Ab Bg Gh Ha b g h 為各物質(zhì)的分子數(shù)例：例： .ABGd Ad Bd Gwwwddd 定比定律定比定律 1111ABGHwwwwabgh一般實(shí)際中以較容易測(cè)一般實(shí)際中以較容易測(cè)得的物質(zhì)的濃度變化來得的物質(zhì)的濃度變化來表示反應(yīng)速度。表示反應(yīng)速度。 mw46質(zhì)量作用定律：反應(yīng)物濃度與反應(yīng)速度的關(guān)系 一、表述：一、表述：當(dāng)溫度不變時(shí)，某化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速度與該瞬當(dāng)溫度不

36、變時(shí)，某化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速度與該瞬間各反應(yīng)物濃度的乘積成正比例，如果該反應(yīng)按照某化學(xué)間各反應(yīng)物濃度的乘積成正比例，如果該反應(yīng)按照某化學(xué)反應(yīng)方程式一步完成（簡(jiǎn)單，基元反應(yīng)），則每種反應(yīng)物反應(yīng)方程式一步完成（簡(jiǎn)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)。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)。a Ab Bg Gh H abmwk AB注意此時(shí)應(yīng)是簡(jiǎn)單反應(yīng)注意此時(shí)應(yīng)是簡(jiǎn)單反應(yīng)或基元反應(yīng)或基元反應(yīng) k：化學(xué)反應(yīng)速度常數(shù)，也稱：化學(xué)反應(yīng)速度常數(shù)，也稱比速度。（比速度。（意義：意義：反應(yīng)物濃度反應(yīng)物濃度均為單位均為單位1時(shí)的反應(yīng)速度）時(shí)的反應(yīng)速度）書書中符號(hào)中符號(hào)kn

37、反映了進(jìn)行燃燒化學(xué)反應(yīng)難易反映了進(jìn)行燃燒化學(xué)反應(yīng)難易的性質(zhì)（活性，反應(yīng)能力），的性質(zhì)（活性，反應(yīng)能力），該值僅與反應(yīng)物的種類和溫度該值僅與反應(yīng)物的種類和溫度有關(guān)，與壓力和濃度無關(guān)。有關(guān)，與壓力和濃度無關(guān)。 反應(yīng)級(jí)數(shù)反應(yīng)級(jí)數(shù) 化學(xué)反應(yīng)速度表達(dá)式中濃度指數(shù)之和化學(xué)反應(yīng)速度表達(dá)式中濃度指數(shù)之和 a Ab Bg Gh H mwk ABnn n 就是反應(yīng)級(jí)數(shù)就是反應(yīng)級(jí)數(shù) nab 對(duì)于基元反應(yīng)對(duì)于基元反應(yīng) n n 代表了反應(yīng)快慢，由實(shí)驗(yàn)測(cè)定（整數(shù)，分?jǐn)?shù)，代表了反應(yīng)快慢，由實(shí)驗(yàn)測(cè)定（整數(shù)，分?jǐn)?shù)，0 0）。）。a+ba+b是化學(xué)方程式反應(yīng)比例系數(shù)，方程的是化學(xué)方程式反應(yīng)比例系數(shù)，方程的質(zhì)量平衡。兩者概念不同，

38、請(qǐng)注意區(qū)別。質(zhì)量平衡。兩者概念不同，請(qǐng)注意區(qū)別。48一、一、0 0級(jí)反應(yīng)：級(jí)反應(yīng)：n=0n=0 0 cdCwk Ckd 00,CC0:0 : CCC0CCk 積分：積分：001/21/2 22CCCk C線性變化1/20C半衰期半衰期：49二、二、1 1級(jí)反應(yīng)：級(jí)反應(yīng)：n=1n=111 cdCwk Cd 00,CC0:0 : CCC01lnlnCCk 積分：積分： 01/21/21ln2 2CCk半衰期半衰期501/20C與初始濃度無關(guān) 全部燃盡時(shí) 煤，重油燃燒時(shí) n=1.0 51三、三、2 2級(jí)反應(yīng)：級(jí)反應(yīng)：n=2n=222 cdCwk Cd 00,CC0:0 : CCC2011kCC積分：

39、積分：01/21/2201 2CCk C半衰期半衰期：521/ C線性變化1/201/C 烴類烴類n=2，輕油燃燒時(shí)，輕油燃燒時(shí)n=1.52.0 k53壓力對(duì)化學(xué)反應(yīng)速度的影響壓力對(duì)化學(xué)反應(yīng)速度的影響 mwk AB/iiiiiCMVpRTpxpiipCxRT對(duì)于理想氣體對(duì)于理想氣體 一級(jí)反應(yīng)一級(jí)反應(yīng) 11mpwkCkxRT21212()mpwkC Ckx xRT 二級(jí)反應(yīng)二級(jí)反應(yīng) n n 級(jí)反應(yīng)級(jí)反應(yīng) nmwp nmRTpxkxw)(21BA Ap54引入燃盡時(shí)間的概念引入燃盡時(shí)間的概念 單位時(shí)間的反應(yīng)（整個(gè)燃燒體積內(nèi)的）單位時(shí)間的反應(yīng)（整個(gè)燃燒體積內(nèi)的） 11nnmwVppp 燃盡時(shí)間：燃盡

40、時(shí)間：111rjnmwVp550 prjn1 prjn 12 rjnp因此有 mwp2prj1/ p無關(guān)無關(guān)燃?xì)猓ㄓ停┤細(xì)猓ㄓ停?微正壓微正壓n=2燃煤燃煤 (常壓常壓)n=1燃煤：燃煤：rjrj對(duì)燃油燃?xì)忮仩t，允許正壓燃燒：對(duì)燃油燃?xì)忮仩t，允許正壓燃燒：rj與壓力無關(guān)與壓力無關(guān)56二、阿累尼烏斯定律二、阿累尼烏斯定律 ArrheniusArrhenius在一系列等溫條件下實(shí)驗(yàn)測(cè)定了反應(yīng)物濃在一系列等溫條件下實(shí)驗(yàn)測(cè)定了反應(yīng)物濃度隨時(shí)間變化關(guān)系，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)常數(shù)度隨時(shí)間變化關(guān)系，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)常數(shù)k k與溫度的關(guān)系，與溫度的關(guān)系，溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速度的巨大影響主要表現(xiàn)在反應(yīng)常數(shù)溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速度的巨大影響主

41、要表現(xiàn)在反應(yīng)常數(shù)上，建立了阿累尼烏斯定律：上，建立了阿累尼烏斯定律： 0exp()EkkRTk0：頻率因子頻率因子（書中符號(hào)（書中符號(hào)A），與溫度有關(guān)），與溫度有關(guān)E：活化能，與反應(yīng)物溫度及濃度無關(guān)活化能，與反應(yīng)物溫度及濃度無關(guān) 57活化分子起化學(xué)反應(yīng)時(shí)的能量變化：活化分子起化學(xué)反應(yīng)時(shí)的能量變化： 反應(yīng)初，分子吸收一批能量，反應(yīng)初，分子吸收一批能量，每每mol吸收吸收E 隨著反應(yīng)進(jìn)行，再放出大量能量；隨著反應(yīng)進(jìn)行，再放出大量能量； 放出能量放出能量E化學(xué)反應(yīng)燃燒熱化學(xué)反應(yīng)燃燒熱QEQ活化絡(luò)合物活化絡(luò)合物活化絡(luò)合物的過渡態(tài)理論活化絡(luò)合物的過渡態(tài)理論58催化劑能加快化學(xué)反應(yīng)速度的實(shí)質(zhì)是催化劑有效地

42、降低了反應(yīng)活化能E 加入催化劑后，并不改變反加入催化劑后，并不改變反應(yīng)物和生成物的相對(duì)能量，應(yīng)物和生成物的相對(duì)能量，除活化能降低外，不改變反除活化能降低外，不改變反應(yīng)物和生成物的初始態(tài)和終應(yīng)物和生成物的初始態(tài)和終態(tài)。態(tài)。特別指出：特別指出：催化劑只能加快催化劑只能加快熱力學(xué)上認(rèn)為可能進(jìn)行的反熱力學(xué)上認(rèn)為可能進(jìn)行的反應(yīng)。對(duì)熱力學(xué)上計(jì)算不能進(jìn)應(yīng)。對(duì)熱力學(xué)上計(jì)算不能進(jìn)行的反應(yīng)，任何催化劑都是行的反應(yīng)，任何催化劑都是沒用的。沒用的。 能能 量量 水水 平平 反應(yīng)進(jìn)程反應(yīng)進(jìn)程 Q 不變 E1 E2 催化作用 59鏈鎖反應(yīng)鏈鎖反應(yīng) 由反應(yīng)本身所創(chuàng)造的活化分子數(shù)目遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過麥由反應(yīng)本身所創(chuàng)造的活化分子數(shù)目遠(yuǎn)遠(yuǎn)

43、超過麥-玻玻定定律所決定的分子數(shù)目。律所決定的分子數(shù)目。 定義：是一種在反應(yīng)過程中含有自由原子或自由基等定義：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將其引發(fā)，活化物質(zhì)的特殊反應(yīng)，如果通過某一種方式將其引發(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。不斷進(jìn)行下去。 鏈鎖反應(yīng)過程可分為直鏈反應(yīng)和分鏈鎖反應(yīng)過程可分為直鏈反應(yīng)和分枝鏈反應(yīng)。枝鏈反應(yīng)。60一、鏈一、鏈鎖鎖反應(yīng)基本過程反應(yīng)基本過程 a) 鏈的激發(fā)（引發(fā)）鏈的激發(fā)（引發(fā)）b）鏈的傳遞）鏈的傳遞（傳播）（傳播）c）鏈的斷裂（中斷）鏈的斷裂（

44、中斷）61直直鏈鏈分分枝枝鏈反應(yīng)鏈反應(yīng)鏈中斷鏈中斷62氫的鏈鎖反應(yīng)一、燃燒化學(xué)反應(yīng)機(jī)理一、燃燒化學(xué)反應(yīng)機(jī)理 H2分解成氫原子分解成氫原子H 活化中心的形成活化中心的形成 其中其中M 是是除除H2以外的其他高能分子以外的其他高能分子MHHOMOH22263 氫原子氫原子H（活化中心）與（活化中心）與 O2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)發(fā)生化學(xué)反應(yīng) 2HOOOH2OHHOH活化能活化能=75.4kJ/mol （2） 活化能活化能=41.9kJ/mol （1） 活化能活化能=25.1kJ/mol （3） 總反應(yīng)方程為總反應(yīng)方程為 222323HHOH OH22222HOH OOHHHOH2264二、討論二、討論質(zhì)量作

45、用定律和阿雷尼烏斯定律適用于式（1）-（3）的每一步反應(yīng)。而不能套用到總反應(yīng)方程 式(2)決定了整個(gè)反應(yīng)的速度，所以氫燃燒化學(xué)反應(yīng)速度為2HOOOH)1054. 7exp(40RTkk22OHOHmCkCddCw65氫原子氫原子H是是H2燃燒反應(yīng)中的活化中心，故研究氫燃燒反應(yīng)中的活化中心，故研究氫原子原子H濃度的變化濃度的變化 HHHHdCwfCgCd氫原子氫原子濃度變化濃度變化氫原子初氫原子初生生速度速度氫原子繁氫原子繁殖速度殖速度氫原子銷氫原子銷毀速度毀速度繁殖繁殖比例常數(shù)比例常數(shù)銷毀銷毀比例常數(shù)比例常數(shù)66fgHwgfHCfgfglim( 1)HHHwwCfggfHHCwexpHCAfg

46、漸近線f=g是從穩(wěn)態(tài)向是從穩(wěn)態(tài)向自行加速的非穩(wěn)自行加速的非穩(wěn)態(tài)過渡的臨界條態(tài)過渡的臨界條件，所以此條件件，所以此條件為鏈鎖著火條件為鏈鎖著火條件67mwfgyuwyumw 反應(yīng)物耗盡反應(yīng)物耗盡 濃度上升濃度上升,鏈的鏈的孕育時(shí)間可以減小孕育時(shí)間可以減小。孕育。孕育期的長(zhǎng)短取決于活化中心的濃度、溫度、期的長(zhǎng)短取決于活化中心的濃度、溫度、容器形狀以及壁面材料等。容器形狀以及壁面材料等。68CO燃燒反應(yīng)燃燒反應(yīng) CO燃燒也是分支鏈反應(yīng)，燃燒也是分支鏈反應(yīng)，H2和水蒸氣對(duì)和水蒸氣對(duì)CO燃燒有觸媒作用。所以，燃燒有觸媒作用。所以，CO反應(yīng)分反應(yīng)分“干干燥燥”和和“潮濕潮濕”兩種情況。兩種情況。 烴的燃燒

47、反應(yīng)烴的燃燒反應(yīng) 一、 有O2燃燒反應(yīng)機(jī)理 高高C級(jí)的烷級(jí)的烷-同一同一C級(jí)的醛級(jí)的醛-低一低一C級(jí)的烷級(jí)的烷-甲醛甲醛 二、缺O(jiān)2燃燒反應(yīng)裂解69平衡常數(shù) CkCDkkABk kC C僅是溫度函數(shù)，與反應(yīng)物及生成物濃度無關(guān)，僅是溫度函數(shù)，與反應(yīng)物及生成物濃度無關(guān)，可用濃度來計(jì)算。因?yàn)榭捎脻舛葋碛?jì)算。因?yàn)镵 K+ +，K K均只是物料種類和均只是物料種類和溫度的函數(shù)。溫度的函數(shù)。 用成分分壓力來表示平衡常數(shù)：用成分分壓力來表示平衡常數(shù)： /AApAMVRTCDpABppkpppCkkRT 上標(biāo)表示反應(yīng)中分子的增加數(shù)目上標(biāo)表示反應(yīng)中分子的增加數(shù)目 4.2.4 化學(xué)平衡化學(xué)平衡70二、平衡常數(shù)與溫

48、度的關(guān)系二、平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系 E1QE2正向正向反向反向12exp()exp()EkRTEkRT71三、影響化學(xué)平衡因素外界條件改變，平衡被破壞。系統(tǒng)變化遵循呂外界條件改變，平衡被破壞。系統(tǒng)變化遵循呂查德里反抗查德里反抗規(guī)則：當(dāng)化學(xué)平衡由于某一外因（規(guī)則：當(dāng)化學(xué)平衡由于某一外因（T,PT,P或成分含量）而被破或成分含量）而被破壞時(shí)平衡將向反抗這一外因的方向移動(dòng)。壞時(shí)平衡將向反抗這一外因的方向移動(dòng)。 壓力增加，平衡將向分子數(shù)減少的方向移動(dòng)；壓力增加，平衡將向分子數(shù)減少的方向移動(dòng)； 壓力減小，平衡將向分子數(shù)增多的方向移動(dòng)；壓力減小，平衡將向分子數(shù)增多的方向移動(dòng)； 溫度升高，平衡將向吸熱方向移動(dòng)

49、，抵抗溫度升高溫度升高，平衡將向吸熱方向移動(dòng)，抵抗溫度升高 的影響；的影響； 溫度降低，平衡將向放熱方向移動(dòng)，抵抗溫度降低的影響；溫度降低，平衡將向放熱方向移動(dòng)，抵抗溫度降低的影響； 如果增加可逆反應(yīng)中某一種成分，平衡將向消耗這種組分方如果增加可逆反應(yīng)中某一種成分，平衡將向消耗這種組分方向移動(dòng)。向移動(dòng)。5 著火過程 5.1 著火過程和著火溫度著火過程和著火溫度5.2 點(diǎn)火過程點(diǎn)火過程5.3 著火濃度界限著火濃度界限5.4 燃燒室中的著火和熄滅燃燒室中的著火和熄滅1、絕熱條件下的自燃過程、絕熱條件下的自燃過程(1) 燃料濃度與溫度的變化關(guān)系燃料濃度與溫度的變化關(guān)系燃料在反應(yīng)過程中的放熱率（產(chǎn)熱率

50、）可燃料在反應(yīng)過程中的放熱率（產(chǎn)熱率）可用下式表示用下式表示00()()AAvQ CCc TT5.1 著火過程和著火溫度著火過程和著火溫度max0max0AATTCCTT2max()ERTdTTeTTdt熱自燃必要條件：速度的增長(zhǎng)率大于零，即熱自燃必要條件：速度的增長(zhǎng)率大于零，即0dwdt(3) 絕熱反應(yīng)的著火條件絕熱反應(yīng)的著火條件vdCdT-Qcdtdt( , )wf C T()()TCdwwdCwdTdtCdtTdt0dwdt熱自燃必要條件熱自燃必要條件絕熱反應(yīng)能量方程（絕熱反應(yīng)能量方程（5-1）絕熱反應(yīng)著火條件絕熱反應(yīng)著火條件物理意義：溫度升高物理意義：溫度升高使反應(yīng)速度的增加速使反應(yīng)速

51、度的增加速率超過燃料消耗引起率超過燃料消耗引起反應(yīng)速度的下降速率反應(yīng)速度的下降速率時(shí)，在絕熱條件下才時(shí)，在絕熱條件下才會(huì)發(fā)生熱自燃會(huì)發(fā)生熱自燃TcvCwTwcQ)()(2、散熱條件下的自燃過程、散熱條件下的自燃過程0EEnRTRTAQqwVqVk C eAe00()()AQTTB TTVW/m3 著火溫度的數(shù)學(xué)表達(dá)式著火溫度的數(shù)學(xué)表達(dá)式 設(shè)已知切點(diǎn)設(shè)已知切點(diǎn)C處相應(yīng)的溫度為著火溫度處相應(yīng)的溫度為著火溫度TB。則有則有T TB B的條件為：的條件為： BBTT2TT1QQBBTT2TT1TQTQ熱自燃的充熱自燃的充分必要條件分必要條件 將將T TT TB B代入上式代入上式： ）（0BBTTB)

52、RTEAexp(B)RTEexp(RTEA2B2B式相除得：式相除得： ERTTT2B0BRET4RE2RET022B取負(fù)號(hào)，故取負(fù)號(hào)，故 RET4RE2RET022B將根號(hào)展開為級(jí)數(shù)：將根號(hào)展開為級(jí)數(shù)： 330322020BETR4ETR2ERT21R2E2RETERTTT200B忽略忽略3 3次方以后的各項(xiàng)，由此將著火溫度次方以后的各項(xiàng)，由此將著火溫度或或ERTTT200B二、鏈鎖自燃理論二、鏈鎖自燃理論1、鏈鎖自燃問題的提出、鏈鎖自燃問題的提出熱自燃理論無法解釋一些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果熱自燃理論無法解釋一些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果氫氣氫氣+空氣的壓力極限空氣的壓力極限著火臨界壓力與溫度關(guān)系曲線著火臨界壓

53、力與溫度關(guān)系曲線著火半島著火半島3、著火半島現(xiàn)象、著火半島現(xiàn)象鏈的繁殖速度幾乎不隨壓力變化；鏈的繁殖速度幾乎不隨壓力變化；而鏈的中斷速度與壓力有關(guān)。而鏈的中斷速度與壓力有關(guān)。壓力低，活化分子向器壁擴(kuò)散容易，壓力低，活化分子向器壁擴(kuò)散容易，增加了與器壁碰撞失去活化的機(jī)會(huì)；增加了與器壁碰撞失去活化的機(jī)會(huì)；壓力升高，分子濃度增大，鏈鎖中斷壓力升高，分子濃度增大，鏈鎖中斷主要由內(nèi)部活化中心碰撞導(dǎo)致；主要由內(nèi)部活化中心碰撞導(dǎo)致；壓力進(jìn)一步升高，反應(yīng)放熱量大于散壓力進(jìn)一步升高，反應(yīng)放熱量大于散熱量，熱自燃理論占主導(dǎo)。熱量，熱自燃理論占主導(dǎo)。對(duì)于不可燃?xì)怏w，當(dāng)有熾熱物體靠近時(shí)，只帶來邊界處溫對(duì)于不可燃?xì)怏w，

54、當(dāng)有熾熱物體靠近時(shí)，只帶來邊界處溫升，沒有燃燒放熱帶來的溫升升，沒有燃燒放熱帶來的溫升 對(duì)于可燃?xì)怏w，當(dāng)有熾熱物體靠近時(shí)，既有溫差帶來的對(duì)于可燃?xì)怏w，當(dāng)有熾熱物體靠近時(shí)，既有溫差帶來的溫升，又有燃燒帶來的溫升溫升，又有燃燒帶來的溫升2、點(diǎn)燃機(jī)理、點(diǎn)燃機(jī)理不同溫度點(diǎn)火源附面層內(nèi)溫度分布示意圖不同溫度點(diǎn)火源附面層內(nèi)溫度分布示意圖T2為點(diǎn)火溫度為點(diǎn)火溫度T1T2T3惰性氣體惰性氣體溫度逐漸升高溫度逐漸升高著火條件：著火條件：0)(wdxdT5.3 著火濃度界限著火濃度界限無論自燃著火還是強(qiáng)制點(diǎn)火，著火條件都與可燃物的濃度有關(guān)。在一定壓無論自燃著火還是強(qiáng)制點(diǎn)火，著火條件都與可燃物的濃度有關(guān)。在一定壓力

55、和溫度下，存在一定的著火濃度范圍，超出這一范圍，混合氣便不能著力和溫度下，存在一定的著火濃度范圍，超出這一范圍，混合氣便不能著火，這個(gè)濃度范圍稱為火，這個(gè)濃度范圍稱為著火濃度界限著火濃度界限。著火濃度界限受壓力、溫度、流速、。著火濃度界限受壓力、溫度、流速、摻雜物等的影響摻雜物等的影響壓力對(duì)著火濃度界限的影響壓力對(duì)著火濃度界限的影響表表5-2溫度對(duì)著火濃度界限的溫度對(duì)著火濃度界限的影響影響流速和熾熱物尺寸影響著火濃度界限流速和熾熱物尺寸影響著火濃度界限流速越大，著火范圍越小，熾熱物尺流速越大，著火范圍越小，熾熱物尺寸越小，點(diǎn)火界限越小寸越小，點(diǎn)火界限越小摻雜物對(duì)著火濃度界限的影響摻雜物對(duì)著火濃

56、度界限的影響摻入不可燃?xì)怏w，著火范圍變窄摻入不可燃?xì)怏w，著火范圍變窄濃度（濃度（%）84假設(shè)某一空間，例如一個(gè)爐膛，內(nèi)部的氣體極強(qiáng)烈地?fù)交煲灾翣t內(nèi)溫度T、濃度C等物理參數(shù)非常均勻進(jìn)口體積流量：qV氣流溫度：T0燃料或氧的濃度：C0零元系統(tǒng)體積：V溫度：T濃度：C出口溫度：T濃度：C5.4 燃燒室中的著火和熄滅燃燒室中的著火和熄滅85系統(tǒng)產(chǎn)熱情況系統(tǒng)產(chǎn)熱情況 爐膛容積中的產(chǎn)熱率爐膛容積中的產(chǎn)熱率 按氣流可燃成分的消耗率計(jì)算按氣流可燃成分的消耗率計(jì)算 Q：燃料與空氣混合物的發(fā)熱量：燃料與空氣混合物的發(fā)熱量10exp()EQk CVQRT10()VQqCC QvvvqVk)RTE(QCq)RTE(-

57、Vk-C)Q(CCQq-C)Q(C)RTE(-VkCQQ1exp1exp11exp1000000186系統(tǒng)產(chǎn)熱情況系統(tǒng)產(chǎn)熱情況 如把產(chǎn)熱率分如把產(chǎn)熱率分?jǐn)偨o每攤給每1m3流流過爐膛的的氣過爐膛的的氣體，則得單位體，則得單位產(chǎn)熱量產(chǎn)熱量01100exp()1vC QQqEqRTk單位產(chǎn)熱量單位產(chǎn)熱量q1與溫度與溫度T的關(guān)系的關(guān)系停留時(shí)間0 = V/qV 0C0Qq1T87系統(tǒng)產(chǎn)熱情況系統(tǒng)產(chǎn)熱情況 如把產(chǎn)熱率分如把產(chǎn)熱率分?jǐn)偨o每攤給每1m3流流過爐膛的的氣過爐膛的的氣體，則得單位體，則得單位產(chǎn)熱量產(chǎn)熱量01100exp()1vC QQqEqRTk單位產(chǎn)熱量單位產(chǎn)熱量q1與溫度與溫度T的關(guān)系的關(guān)系停

58、留時(shí)間0 = V/qV 0C0Qq1T88系統(tǒng)散熱情況系統(tǒng)散熱情況 氣流所帶走的散熱量：氣流所帶走的散熱量： 每每1m3氣體的單位散熱量氣體的單位散熱量 ：220()pVQqc TTq20()VpQqcTTTT0q2單位散熱量單位散熱量q2與溫度與溫度 T 的關(guān)系的關(guān)系89系統(tǒng)的熱工況系統(tǒng)的熱工況a)如果交點(diǎn)是如果交點(diǎn)是A，氣流熄，氣流熄火，這是個(gè)穩(wěn)定點(diǎn)火，這是個(gè)穩(wěn)定點(diǎn)b）如果交點(diǎn)是）如果交點(diǎn)是C，氣流，氣流正常燃燒，這也是個(gè)穩(wěn)正常燃燒，這也是個(gè)穩(wěn)定點(diǎn)定點(diǎn)c）如果交點(diǎn)是）如果交點(diǎn)是B，是個(gè)不，是個(gè)不穩(wěn)定點(diǎn)，如果溫度脈動(dòng)穩(wěn)定點(diǎn)，如果溫度脈動(dòng)向低溫方向，則交點(diǎn)移向低溫方向，則交點(diǎn)移動(dòng)到動(dòng)到A點(diǎn)，發(fā)生熄火；如點(diǎn)，發(fā)生熄火；如果溫度脈動(dòng)向高溫方向，果溫度脈動(dòng)向高溫方向，則交點(diǎn)移動(dòng)到則交點(diǎn)移動(dòng)到C點(diǎn)，正常點(diǎn)，正常燃燒燃燒系統(tǒng)的燃燒熱工況系統(tǒng)的燃燒熱工況q2Cq1q2q2ACBAqT各種因素對(duì)零元系統(tǒng)燃燒穩(wěn)定性的影響各種因素對(duì)零