《燃烧学》参考答案

2010级《燃烧学》参考答案

一、名词解释（每题2分）

1.火焰传播界限：可燃物在混合物中的浓度低于某值而使正常火焰传播速度为零的浓

度值称为下限，而高于某值而使正常火焰传播速度为零的浓度值称为上限，此为火焰传播界限。

2.活化分子：能量达到或超过活化能的分子称为活化分子。。

3. 反应级数：若反应速率为：w = k CαA CβB C cC……,且：v = α+ β+ c …… 则称反应为v 级反应。

4. 斯蒂芬流：只要在相界面上存在物理或化学变化，而这种变化在不断产生或消耗质

量流，则这种物理或化学的变化过程与气体组分扩散的综合作用下，会在相界面的法线方向产生一股与扩散物质流有关的总质量流。这是一股宏观的物质流动，以速度Ug离开液面表面。这一现象称为斯蒂芬流。

5.层流燃烧：预混可燃气体在流速不高的层流状态下火焰传播称为层流燃烧。

二、填空题（每题2分）

1.燃烧过程的特点：剧烈氧化反应，发光发热。

2.盖斯定律：反应的热效应只与起始状态和终了状态有关，与反应的途径无关。

3.标准燃烧热是指：1mol的燃料和氧化剂在等温等压条件下完全燃烧释放的热量称为

燃烧热。标准状态时燃烧热称为标准燃烧热。

4.活化能是指为使某一化学反应能够进行，分子所需获得的最低能量。

5.焦炭是指：煤在析出挥发分后的剩余物质即固定碳与灰分的混合物。

6.根据反应机理，稳定的火焰传播分为层流火焰传播和紊流火焰传播。

7.过量空气系数接近于1时，气流速度过高则脱火，过低则回火。

8.液滴的燃烧和蒸发的时间都遵循直径平方—直线定律。

9.根据燃烧理论，煤粉炉炉膛卫燃带脱落后，导致着火困难，其原因是炉内温度水

平降低。

10.火焰传播速度是指火焰传播，指当可燃混合物在某一区域被点燃后，火焰从这个区

域以一定速度往其它区域传播开去的现象。该速度称为火焰传播速度。

11.对于碳氢燃料燃烧时生成的炭黑，按其生成机理及其特殊形式，有气相析出型炭黑，

剩余型炭黑，雪片型炭黑以及积炭等几种形式。

12.均相着火是指挥发分先着火，燃尽之后碳粒着火。

三、判断题（每题2分）

1、正确

2、正确

3、错误

4、错误

5、正确

四、选择题

1、C

2、A

3、ABCD

4、ACD

5、AC

6、ABCD

7、ABCD

8、ABCD

五、简答题

1.简要分析说明点燃与自燃的差别

答：自燃着火与点燃着火的差别主要体现在着火方式和着火条件的差异。首先，自燃着火是可燃物在瞬间整体着火，而点燃着火首先是局部点燃着火，然后再扩散传播成整体着火。

另外，自燃着火一般不需要特别施加外界能量，而强迫着火则必须外界能量的激发才能着火。

2.简述灰分对煤粒燃烧的影响

答：（1）热效应。大量的灰改变了煤粒的热特性，灰也要随煤粒一起被加热到高温，消耗了热量；

（2）辐射特性。灰的辐射特性不同于煤粒和烟气，灰的存在给碳燃尽提供了一个辐射传热的介质；

（3）颗粒尺寸。焦炭在燃烧过程中往往会破裂成小碎片，这一破碎过程与焦炭中灰的含量与特性有关；

（4）催化效应。焦炭中不同矿物质能是焦炭的反应性增加，尤其是在低温的条件下；

（5）障碍效应。灰为氧的扩散增加了障碍，氧必须克服这个障碍才能达到焦炭表面，

尤其是在接近燃尽时，高灰含量将阻碍燃烧。

3.简要回答直流等温自由射流与旋转自由射流的概念，并分析它们的速度分布特性的异同答：直流等温自由射流是指气流射入一个相当大的空间，气流不受固体边界的限制，可在这个大空间自由扩散，同时气流温度和周围介质温度相同，并且气流不存在旋转特性，这种气流为直流等温自由射流。其速度分布如图所示。

旋转自由射流是指在相同的大空间中，气流存在一定的旋转特性，这种气流为旋转自由射流。其速度分布如图所示。

旋转射流的流动区域与直流射流是不同的，其最大的特点是射流内部有一个反向的回流区。旋转射流不但从射流外侧卷吸周围介质，而且还从内部回流区卷吸介质。

4.简要分析影响热力型NOx生成的因素

答：热力型NOx是指燃烧用空气中的氮在高温下氧化而生成的氮氧化物。其生成的影响因素包括温度、过量空气系数、停留时间、燃料种类、燃烧压力。

（1）温度：当燃烧温度低于1800 K时，热力型NOx生成极少，而当温度高于1800K 时，随着温度的升高，NOx生成量急剧升高。

（2）过量空气系数：热力型NOx的生成量与氧浓度的平方根成正比。随着过量空气系数的增加，热力型NOx的生成量先增加，到一个极值后会下降。

（3）停留时间：气体在高温区停留时间延长会导致NOx生成量迅速增加，达到化学平衡浓度后，停留时间的增加对NOx浓度不再有影响。

（4）燃料种类：燃料种类对总NOx排放影响非常大，但对于热力型NOx影响不是很大。

（5）压力：热力型NOx的生成速率与压力的1.5次方成正比。

5.简要分析说明动力控制燃烧、扩散控制燃烧、过渡区燃烧特性及其差异性。

答：参考教材P52.

动力控制燃烧：碳表面化学反应速度远小于氧气向表面的扩散速度，氧气供应充分，足够反应所需，燃烧速度取决于化学反应速度，反应处于动力控制区，氧气多，可忽略扩散系数对燃烧速度的影响。

扩散控制燃烧：随着温度的增加，反应速度加大，耗氧量增加，此时燃烧速度取决于扩散，反应处于扩散控制区，可忽略反应速度对燃烧速度的影响，此时温度对反应没有影响，提高氧的扩散速度是强化燃烧的唯一方法。

过渡区燃烧：温度和扩散都对燃烧速度有影响，扩散系数和化学反应速度都不能忽略，此时燃烧受化学反应和扩散阻力两者共同控制。