燃烧题库答案

燃烧

1．为什么说能源与环境问题和燃烧学密切相关？

答：当今世界能源的获取超过86%来自于燃料的燃烧，而燃烧会释放出很多的气体：CO2，NOx，S化物等等。其中CO2是大气温室气体导致全球变暖；NOx，S化物是有害气体对人类的健康、工业、农业都有害。

2．试写出两个以上燃烧学者的名字：Zeldovich、Spalding、Williams、Robert Bensen

3．煤油和氢气的理论空气量各为多少？答：煤油约为15，氢气约为35

4．某燃料由C、H两种元素组成，则其含H量越高，理论空气量越大。

5．一般燃料的理论燃烧温度(空气)大约为多少？答：2000℃左右

6．油/气比？当量比？余气系数？相互关系？ RP-3燃料与空气化学恰当混合时，各自的值？

答：油/气比?：在燃烧过程中，参加反应的燃料质量与参加反应的空气质量之比。

当量比Φ：在燃烧过程中，实际的油气比与化学恰当的油气比之间的比值。

余气系数α：在燃烧过程中，实际的空气消耗量与化学恰当时的空气消耗量之比。

两者之间的关系：Φ= ?/?s（其中?s为化学恰当的油气比）、Φα =1

RP-3燃料，甲烷：?≈0.05882，汽油/煤油：?≈0.06667，氢气：?≈0.02857

7．影响燃料的理论燃烧温度的因素有哪些？答：燃料的种类、当量比、压力

8．不考虑离解时所计算的燃烧温度比理论燃烧温度高低？相差？答：离解时温度低，约100℃9．定压燃烧与定容燃烧的理论燃烧温度谁高？大约相差多少？答：定容理。大约相差600℃10．一般碳氢燃料化学恰当比下定容燃烧所造成的压力上升大约为？大约上升10atm 11．用空气和纯氧作助燃剂的燃烧温度谁高？相差？答：用纯氧高。相差3500℃

12．理论上，当量比1时，燃料绝热火焰温度T

f

达到最大值。实际上出现在当量比1.1 时。13．热力学第二定律对分析燃烧反应帮助？可根据熵增原理判断燃烧反应是否化学平衡。14．燃烧热力学和化学动力学各关心什么问题？

答：燃烧热力学：确定化学反应的热效率；分析化学平衡条件以及平衡时系统的状态。

化学动力学：确定各种化学反应速度以及各种因素（浓度、温度等）对反应速度的影响，从而提供合适的反应条件；研究各种化学反应机理。

15．影响燃烧反应速度的因素有哪些？答：压力、浓度、温度、活化能

16．判断燃烧反应是否化学平衡：熵增原理，熵达最大时化学平衡

17．何谓燃烧反应机理？如何用反应机理来预估燃烧反应级数？

答：从微观角度上讲，化学反应速度与有效分子的碰撞速度成正比，其中有效分子的碰撞速度与反应物的浓度成正比。根据整体化学反应方程式，在化学恰当时，燃料的系数与氧化剂的系数两者之和为反应级数。

18．用实验方法测定燃烧反应级数对分析燃烧反应机理有何帮助？

可验证燃烧反应级数分析是否正确，通过总体实验测定燃烧反应级数可验证机理正确性。19．某基元反应方程式为aA bB cC dD

+=+，其反应速率常数为k，根据质量作用定律，其反应速度方程可写成W= k[A]a[B]b，该反应的级数为 a+b 。

20．一般碳氢燃料的燃烧反应级数约为 1.7~2.2 。

21．何为Arrhenius公式？横纵坐标分别是？答：k = A exp (-E/RT)横坐标为1/T，纵坐标为lnk

22．活化能:普通分变活化分所需最小能量；分子碰撞须具一定的能量才有效，活化能反映这能量大小。

23．在温度改变时，反应A 与B相比A反应速度改变较少，A与B的活化能大小关系E

A

B

。

24．燃烧反应速度、火焰传播速度？

答：燃烧反应速度是指单位时间、单位体积内的有效碰撞分子数。是标量；

火焰传播速度指火焰沿垂直焰锋表面且朝着新鲜混合气方向的运动速度。是矢量

25．一般碳氢燃料层流火焰传播速度？0.4m/s；氢气的层流火焰传播速度多大？3m/s 26．用广义雷诺比拟二维平板？使组、动、能量方程无量纲化，具相同的方程形式，便于数值解

27．何为水面蒸发时的斯蒂芬流现象？

答：在空气和水的界面处，由于水份蒸发造成的作用在空气和水蒸气向外的整体流动。

作用在水上使蒸发量大于水蒸气浓度梯度所带来的理论扩散流；作用在空气上，使空气浓度所带来的扩散物质流得以平衡，从而表现出宏观上空气无流动现象。

28．何为D I D II数？D I流动与反应特征t比，小反应慢火焰宽；D II扩散与反应特征t比，小慢宽

29．在燃烧物理学中有四种守恒方程，即：总质量守恒、动量守恒、能量守恒及组份守恒方程。

30．什么叫扩散燃烧？它与预混燃烧不同？答：由燃料和助燃剂扩散快慢决定燃烧快慢的燃烧方式；

扩散燃烧前燃料与氧化剂并未接触，燃烧速度与扩散速度有关

预混燃烧前燃料与氧化剂已经混和，燃烧速度主要与燃料热值、热扩散系数和化学染应速率有

31．当余气系数 < 于1时，本生灯火焰将形成内、外锥。扩散火焰焰锋处余气系数等于1。32．层流火焰焰锋厚度越大，表明其火焰传播速度越小。

33．层流火焰高度随流量增加而增加；湍流火焰高度则随射流出口半径增加而增加。

34．其他条件相同时，层流火焰的最大高度比湍流火焰要高（约为15.6767倍）。35．影响层流火焰传播速度的因素有哪些？试举出3个以上因素，并说明其影响规律。

答：化学反应速率大，大；热扩散系数大，大；初始压力高，小；初始温度高，大

36．混合气初温降低时，火焰传播速度将减小。

37．测量层流火焰传播速度的方法有哪些？其原理是什么(至少举2例)？

本生灯法，调整可燃混和气流量大小使其在灯口形成稳定锥形火焰，通过测量燃气流速和火焰锥角可算得层流火焰传播速度。；对射驻定火焰法，当两股对射预混气燃烧在喷口前形成平行稳定火焰面时，预混气流速即火焰传播速度

38．湍流与层流火焰传播速度谁大？湍流，因相同燃烧反应物性条件及实验装置时湍流焰表面积大

39．在燃料中加入惰性气体，湍流火焰高度不变，若将C

2H

6

换成等质量CH

4

火焰高度将不变。

40．燃烧模式有哪几种？各有何特点？扩散燃烧和预混燃烧，特点扩散燃烧燃烧速度与扩散速度有关；预混燃烧速度主要与燃料热值、热扩散系数和化学染应速率有关。生活中常见扩散燃烧。

41．若环境压力升高，可燃混气着火温度降低；若环境压力升高，电火花点火最小点火能量降低；若环境温度升高，电火花点火的最小点火能量降低。

42．若某燃烧装置在流速V及初温T下着火，则其熄火时的V及T有何变化？：V ,T 增大43．熄火距离？能维持预混火焰在通道内正常传播的最小通道尺寸，尺寸越小，火焰传播越困难。

44．旋流数？旋流数是流体切向动量的轴向通量与轴向动量通量之比，衡量流体旋转强弱的参数

45．试举出两种以上的产生旋流的方式。答：轴向叶片式、径向叶片式、离散孔式

46．什么叫强、弱旋流？旋流数大于0.6旋流流动叫强旋流，形成中心回流区；小于0.2弱旋流，射流各参数分布规律与无旋射流相似。当其他条件同，随旋流数增加，火焰长度将减小

47．油珠燃烧过程是先蒸发后燃烧。

48．随着油珠的蒸发燃烧，油珠直径逐渐变小，若其周围条件不变，则油珠直径随时间变化规律应满足直径平方规律 d2=d

2-kt 。

49．单颗油珠在定常环境中的蒸发量随时间的变化而变化吗？变大还是变小？答：是，变小。50．若油珠的蒸发潜热增加，则其外部火焰位置离油珠表面越近。若热值增加，则越远。51．什么叫Sauter平均直径？德国学者Sauter提出的一种衡量液雾中液滴尺寸大小的平均

直径（SMD）。其特点是按SMD计算的液雾总体积和表面积均与实际液雾的相等。

52．什么叫MMD？答：液雾中直径小于MMD的液滴总质量与大于MMD的液滴总质量相等。53．衡量液雾尺寸分布函数主要哪几种？定义和相互关系？答：数量微分分布、质量微分分布、数量积分分布、质量积分分布。关系：微分分布与积分分布存在微积分关系。

54．什么叫We数？单滴破碎的临界We数？德国学者Weber提出的一个无量纲量，气动力与液体表面张力之比，用来衡量液体破碎的难易程度。单滴破碎的临界We数大约是14。55．什么是Oh数？Oh数是一个无量纲量，即液体内部粘性力与液体表面张力之比。

56．试举出3种以上的液体雾化方法。气动、撞击、离心式、直流式、超声波雾化

57．一般碳氢燃料的可燃边界大约多大？氢气占总混合气体提及的2－15％

58．当环境压力增加时，燃料的可燃边界拓宽还是缩小？答：拓宽

59．为什么预混可燃气在空气中燃烧时，用U~Φ表示的回火特性与脱火特性不同？

答：因为，预混可燃气在空气中燃烧出现脱火时，扩散到当量比大于1的预混可燃气的空气将会增加火焰传播速度。而回火时则不会出现此情况。

60．哪些办法可以防止回火？

增加预混燃气的气流速度、使预混可燃气体的当量比偏离1、减小火焰传播通道的尺寸。61．火焰稳定的基本条件是什么？试分析本生灯稳定、钝体稳定、旋流稳定都是怎样满足该条件的？

答：火焰传播速度与可燃混合气体的流动速度相等方向相反。

本生灯可形成锥形稳定火焰，其条件是可燃混合气体流动的锥面法向速度等于火焰传播速度=ucosθ；

S

L

钝体稳定火焰的机理有两个方面：一方面是均匀高速气流流经钝体后速度分布发生了变化，离钝体下游不远处，截面气流从轴心处负值沿径向一直变到主流速度。因此，在钝体下游某一区域总能找到气流速度与火焰传播速度相等的平衡区；另一方面是由于在钝体后面产生了回流区，利用回流的高温气体，提供了预混可燃气体点火所必需的能量；

旋流射流和中心射流组合构成同轴射流，在旋流射流的内边界与中心射流的外边界相连处产生了回流区，调整中心射流的速度和旋流射流的旋流数总能找到气流速度与火焰传播速度相等的平衡区。

62．高速气流稳定火焰方法：钝体、台阶、强旋流、逆向射流、引燃火焰、大速度差同向射流稳定。

63．钝体稳定器特征尺寸越大，则吹熄速度越大。而压力越高，则吹熄速度越大。64．描述物体输运过程，其动量、能量、质量的输运分别满足Newton粘性定律、Fourier导

热定律、Fick扩散定律，且分别采用物性参数动力粘性系数v、导热系数λ、扩散系数D

AB 来衡量流体动量、能量及质量输运过程的快慢。这些物性参数的量纲均为m2/s