第9章 燃?xì)馊紵纠碚揰第1頁
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文檔簡介

一、燃燒及燃燒反應(yīng)計量方程式對于氣體燃料,燃燒是指氣體中的可燃成分(CmHn、H2、CO等)在一定條件下與氧發(fā)生激烈的氧化作用,并產(chǎn)生大量的熱和光的物理化學(xué)反應(yīng)過程燃燒反應(yīng)計量方程式是進(jìn)行燃?xì)馊紵嬎愕囊罁?jù)。它可以表示出燃燒反應(yīng)前后,燃?xì)庵械母骺扇嘉镔|(zhì)與其燃燒產(chǎn)物之間的量值比例關(guān)系第一節(jié)燃?xì)獾娜紵嬎阋弧⑷紵叭紵磻?yīng)計量方程式任何一種形式的碳?xì)浠衔顲mHn的燃燒反應(yīng)方程式都可以用以下通式表示:

式中△H—1molCmHn完全燃燒時所放出的熱量第一節(jié)燃?xì)獾娜紵嬎愣?、燃?xì)鉄嶂档拇_定第一節(jié)燃?xì)獾娜紵嬎愕谝还?jié)燃?xì)獾娜紵嬎愣?、燃?xì)鉄嶂档拇_定三、燃燒所需空氣量第一節(jié)燃?xì)獾娜紵嬎愕谝还?jié)燃?xì)獾娜紵嬎闳?、燃燒所需空氣量三、燃燒所需空氣量第一?jié)燃?xì)獾娜紵嬎愕谝还?jié)燃?xì)獾娜紵嬎闳?、燃燒所需空氣量三、燃燒所需空氣量第一?jié)燃?xì)獾娜紵嬎愕谝还?jié)燃?xì)獾娜紵嬎闳?、燃燒所需空氣量四、完全燃燒產(chǎn)物的計算第一節(jié)燃?xì)獾娜紵嬎愕谝还?jié)燃?xì)獾娜紵嬎闼?、完全燃燒產(chǎn)物的計算四、完全燃燒產(chǎn)物的計算第一節(jié)燃?xì)獾娜紵嬎愕谝还?jié)燃?xì)獾娜紵嬎闼?、完全燃燒產(chǎn)物的計算四、完全燃燒產(chǎn)物的計算第一節(jié)燃?xì)獾娜紵嬎愕谝还?jié)燃?xì)獾娜紵嬎闼摹⑼耆紵a(chǎn)物的計算四、完全燃燒產(chǎn)物的計算第一節(jié)燃?xì)獾娜紵嬎愕谝还?jié)燃?xì)獾娜紵嬎闼?、完全燃燒產(chǎn)物的計算四、完全燃燒產(chǎn)物的計算第一節(jié)燃?xì)獾娜紵嬎阄?、運(yùn)行中過??諝庀禂?shù)的計算過??諝庀禂?shù)的大小是衡量燃燒設(shè)備性能及工作狀況的重要指標(biāo)實(shí)際運(yùn)行過程中,燃燒設(shè)備的過??諝庀禂?shù)往往與設(shè)計值并不時時相符常常需要通過對煙氣成分的分析計算,來確定運(yùn)行狀態(tài)的過??諝庀禂?shù)值,并及時對燃燒設(shè)備的運(yùn)行工況做出調(diào)整,以達(dá)到高效節(jié)能的要求第一節(jié)燃?xì)獾娜紵嬎懔?、燃?xì)馊紵郎囟燃办蕼貓D第一節(jié)燃?xì)獾娜紵嬎愕谝还?jié)燃?xì)獾娜紵嬎懔⑷細(xì)馊紵郎囟燃办蕼貓D六、燃?xì)馊紵郎囟燃办蕼貓D第一節(jié)燃?xì)獾娜紵嬎愕谝还?jié)燃?xì)獾娜紵嬎懔?、燃?xì)馊紵郎囟燃办蕼貓D六、燃?xì)馊紵郎囟燃办蕼貓D第一節(jié)燃?xì)獾娜紵嬎愕谝还?jié)燃?xì)獾娜紵嬎懔?、燃?xì)馊紵郎囟燃办蕼貓D第一節(jié)燃?xì)獾娜紵嬎懔?、燃?xì)馊紵郎囟燃办蕼貓D六、燃?xì)馊紵郎囟燃办蕼貓D第一節(jié)燃?xì)獾娜紵嬎愕谝还?jié)燃?xì)獾娜紵嬎懔?、燃?xì)馊紵郎囟燃办蕼貓D六、燃?xì)馊紵郎囟燃办蕼貓D第一節(jié)燃?xì)獾娜紵嬎恪纠恳阎烊粴獾娜莘e成分如下:CH492.1%;C2H63%;C3H81.5%;i-C4H100.05%;n-C4H100.05%;CO22%;N21%;O20.3%。天然氣與空氣的溫度℃;空氣的含濕量g/m3干空氣,天然氣的含濕量不計。試求:(一)高熱值及低熱值;(二)燃燒所需理論空氣量;(三)完全燃燒時的煙氣量(

時);(四)熱量計溫度(

時)。第一節(jié)燃?xì)獾娜紵嬎愕谝还?jié)燃?xì)獾娜紵嬎愕诙?jié)燃?xì)馊紵^程第二節(jié)燃?xì)馊紵^程第二節(jié)燃?xì)馊紵^程第二節(jié)燃?xì)馊紵^程第二節(jié)燃?xì)馊紵^程第二節(jié)燃?xì)馊紵^程第二節(jié)燃?xì)馊紵^程第二節(jié)燃?xì)馊紵^程第二節(jié)燃?xì)馊紵^程第二節(jié)燃?xì)馊紵^程第二節(jié)燃?xì)馊紵^程第二節(jié)燃?xì)馊紵^程第二節(jié)燃?xì)馊紵^程第二節(jié)燃?xì)馊紵^程第二節(jié)燃?xì)馊紵^程第二節(jié)燃?xì)馊紵^程第二節(jié)燃?xì)馊紵^程第二節(jié)燃?xì)馊紵^程第二節(jié)燃?xì)馊紵^程第二節(jié)燃?xì)馊紵^程第二節(jié)燃?xì)馊紵^程根據(jù)燃?xì)馀c空氣在燃燒前的混合情況,燃?xì)獾娜紵譃?擴(kuò)散式燃燒預(yù)混式燃燒(部分預(yù)混式燃燒和完全預(yù)混式燃燒)第三節(jié)燃?xì)馊紵椒ㄒ?、擴(kuò)散式燃燒點(diǎn)燃前,燃?xì)馀c空氣不相接觸(

’=0),燃燒所需的氧氣完全依靠擴(kuò)散作用從周圍大氣獲得,燃?xì)馀c空氣在接觸面處邊混合邊燃燒。流態(tài)不同,擴(kuò)散的方式也不同。層流狀態(tài)下,擴(kuò)散燃燒依靠分子擴(kuò)散作用使周圍氧氣進(jìn)入燃燒區(qū);紊流狀態(tài)下,則主要依靠紊流擴(kuò)散作用來獲得燃燒所需的氧氣。兩種流態(tài)下的火焰結(jié)構(gòu)有很大的差異。第三節(jié)燃?xì)馊紵椒▽恿鲾U(kuò)散火焰的結(jié)構(gòu)燃?xì)鈴膰娍诹鞒?,著火后出現(xiàn)一圓錐形火焰面。在焰面以內(nèi)為燃?xì)?,焰面以外是靜止的空氣。氧氣從外部擴(kuò)散到焰面,燃?xì)鈴膬?nèi)部擴(kuò)散到焰面,燃燒反應(yīng)在焰面上進(jìn)行。而燃燒產(chǎn)物又不斷從焰面向內(nèi)、外兩側(cè)擴(kuò)散。氧氣濃度從靜止的空氣層朝著焰面方向逐步降低,至火焰面降為零;燃?xì)鉂舛葎t從射流核心朝焰面方向逐步降低,至火焰面處降為零;燃?xì)夂涂諝獾幕旌媳鹊扔诨瘜W(xué)計量比的那層表面便是火焰焰面,所有的燃燒反應(yīng)均在火焰面上進(jìn)行;火焰面上,燃燒產(chǎn)物的濃度最大,然后向內(nèi)、外兩側(cè)逐步降低。擴(kuò)散火焰中的多相過程一般來說,燃?xì)饣鹧媸遣话l(fā)光的透明火焰。擴(kuò)散火焰往往呈現(xiàn)出明亮的淡黃色的顏色。這是由于燃料氣在高溫缺氧的環(huán)境下發(fā)生熱分解而產(chǎn)生的固體碳的顆粒燃燒造成的碳?xì)浠衔镞M(jìn)行擴(kuò)散燃燒時,可能出現(xiàn)兩個不同的燃燒區(qū)域:一個是真正的擴(kuò)散火焰,它是從燃燒器出口向上伸展的一個很薄的反應(yīng)層,不發(fā)光;另一個是光焰區(qū),其中有固體碳粒的燃燒,呈現(xiàn)出明亮的淡黃色的光焰

碳?xì)浠衔镌诜纸鈪^(qū)內(nèi)發(fā)生著碳?xì)浠衔锏拿摎溥^程和碳原子的積聚過程。最后生成相當(dāng)多的固體碳粒,象霧一般分散在氣體中。在擴(kuò)散火焰中的碳粒,一旦接觸到氧氣,便出現(xiàn)固體和氣體之間的燃燒過程。這些碳粒燃燒時,呈現(xiàn)出明亮的淡黃色的光焰,這是碳?xì)浠衔镌跀U(kuò)散燃燒時的一個特征。如果碳粒來不及燃盡而被燃燒產(chǎn)物帶走,就形成所謂煤煙。第三節(jié)燃?xì)馊紵椒ǘ?、部分預(yù)混式燃燒燃燒前預(yù)先混入部分空氣(0<

’<1),一部分預(yù)先混合好的燃?xì)?空氣混合物一出口即可燃燒,而其余的燃?xì)鈩t需通過與周圍空氣的擴(kuò)散混合燃燒掉。擴(kuò)散式燃燒容易產(chǎn)生煤煙,燃燒溫度也相當(dāng)?shù)?。但?dāng)預(yù)先混入一部分燃燒所需的空氣后,火焰就變得清潔,燃燒得以強(qiáng)化,火焰溫度也提高了。因此,部分預(yù)混式燃燒得到了廣泛應(yīng)用。

第三節(jié)燃?xì)馊紵椒ú糠诸A(yù)混層流火焰由內(nèi)焰和外焰構(gòu)成一次空氣中的氧與燃?xì)庠趦?nèi)焰進(jìn)行反應(yīng),形成不發(fā)光的淡藍(lán)色錐形火焰一次空氣量小于燃燒所需的全部空氣量,因此在藍(lán)色錐體上僅僅進(jìn)行一部分燃燒過程。剩余的燃?xì)庠趦?nèi)焰面外部,按擴(kuò)散方式與空氣混合而燃燒一次空氣越少,外錐就越大。如果二次空氣及其他的條件都能滿足要求,則在該區(qū)完成燃燒,并生成二氧化碳和水蒸氣紊流火焰可分為三個區(qū)焰核是燃?xì)?空氣混合物尚未點(diǎn)著的冷區(qū)焰面為著火與燃燒區(qū),大約90%的燃?xì)庠谶@里燃燒在燃盡區(qū)完成全部燃燒過程,這個區(qū)的邊界是看不見的,要通過氣體分析來確定紊流火焰的結(jié)構(gòu)1-燃盡區(qū);2-焰面;3-焰核第三節(jié)燃?xì)馊紵椒ú糠诸A(yù)混紊流火焰三、完全預(yù)混式燃燒按一定比例先將燃?xì)夂涂諝饩鶆蚧旌?,再?jīng)燃燒器火孔噴出進(jìn)行燃燒。由于預(yù)先混合均勻,可燃混合氣一到達(dá)燃燒區(qū)就能在瞬間燃燒完畢,燃燒火焰極短且不發(fā)光,常??床坏?,故也稱為無焰燃燒。由于預(yù)先混合均勻,所以完全預(yù)混式燃燒能在較小的過??諝庀禂?shù)下

(通常

=1.05~1.10)實(shí)現(xiàn)完全燃燒,因此燃燒溫度可以很高。完全預(yù)混火焰的傳播速度很快,火焰穩(wěn)定性較差,很容易發(fā)生回火。為了防止回火,必須盡可能使氣流的速度場均勻,以保證在最低負(fù)荷下各點(diǎn)的氣流速度都大于火焰?zhèn)鞑ニ俣?。采用小火孔,增大火孔壁對火焰的散熱,從而降低火焰?zhèn)鞑ニ俣?,是防止發(fā)生回火的有效措施。小火孔燃燒器在熱負(fù)荷不是很大的民用燃具上有著廣泛的應(yīng)用。但對于熱強(qiáng)度很大的工業(yè)燃燒器,大量的小火孔會大大地增加燃燒器頭部尺寸,就變得不合適了??梢圆捎盟鋮s燃燒器頭部的方式來加強(qiáng)對火焰的散熱,從而降低火焰?zhèn)鞑ニ俣?。第三?jié)燃?xì)馊紵椒ǖ谒墓?jié)燃?xì)馊紵廴镜目刂频臀廴救紵椒ǖ谒墓?jié)燃?xì)馊紵廴镜目刂圃肼晛碓磁c控制方法一、燃?xì)饣Q性與燃具適應(yīng)性

任何燃具都是按一定燃?xì)獬煞衷O(shè)計的。當(dāng)燃?xì)獬煞职l(fā)生變化而導(dǎo)致其熱值、密度和燃燒特性發(fā)生變化時,燃具燃燒器的熱負(fù)荷、燃燒穩(wěn)定性、火焰結(jié)構(gòu)、煙氣中有害成分的含量等燃燒工況就會改變。

設(shè)某一燃具以

燃?xì)鉃榛鶞?zhǔn)進(jìn)行設(shè)計,由于某種原因要以

燃?xì)庵脫Q

燃?xì)?,如果燃燒器此時不加任何調(diào)整而能保證燃具正常工作,則表示

燃?xì)饪梢灾脫Q

燃?xì)?,或稱

燃?xì)鈱τ?/p>

燃?xì)舛跃哂小盎Q性”。

燃?xì)夥Q為“基準(zhǔn)氣”,

燃?xì)夥Q為“置換氣”。

但是,互換性并不總是可逆的,即

燃?xì)饽苤脫Q

燃?xì)?,并不代?/p>

燃?xì)庖欢苤脫Q

燃?xì)?。第五?jié)燃?xì)獾幕Q性

所謂燃具適應(yīng)性,是指燃具對于燃?xì)庑再|(zhì)變化的適應(yīng)能力。

研究燃?xì)饣Q性與燃具適應(yīng)性問題具有很大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)意義。它最大限度地從擴(kuò)大使用各種氣源的角度對燃?xì)馍a(chǎn)部門和燃具制造部門同時提出了要求

一般來說,工業(yè)燃具對燃?xì)獾幕Q性要求較低,在考慮燃?xì)饣Q性時,主要應(yīng)考慮燃?xì)庠诿裼萌季呱夏軌蚧Q。民用燃具又廣泛采用引射式大氣燃燒器,因此,研究燃?xì)饣Q性,主要是研究燃?xì)庠谂?/p>

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