燃烧学第1和2讲-导论和基础
高等燃烧学李晓东 第一讲：导论
第二讲：主要介绍化学热力学基础知识和化学动力学的基础知识;
第三讲：将对燃烧物理学基本方程进行分析，重点介绍斯蒂芬（Stefen）流和相分界面上边界条件，以加深对燃烧反应边界条件的认识
第四讲：经典的燃料的着火理论，内容包括经典的热力爆燃理论，点火理论和强迫着火理论。
第五讲：火焰传播理论，主要介绍正常火焰传播和火焰稳定的基本原理及这一理论用于燃烧稳定的方法的理论基础；
课程内容
第六讲：湍流燃烧理论与模型，这是目前发展较快的新
的理论成果，介绍经典的表面皱折和容积燃烧两种湍流燃烧模型；
第七讲：液体燃烧的燃烧理论，除了介绍经典的油滴蒸发燃烧的理论，如Stefan流等的影响等。
第八讲：讨论煤的热解和燃烧的理论，内容包括煤的热解、挥发份的组成和燃烧、热解动力学、煤的加热和着火、煤的着火模式理论、碳球的燃烧、煤燃烧过程、煤的燃烬及煤粉火焰传播等理论；
第九讲：针对燃烧过程中污染物的形成机理及其影响因素和控制方法进行介绍。 岑可法等著，高等燃烧学，浙江大学出版社，2002
傅维镳等著，燃烧学，高等教育出版社，2000参考书目
第一讲导论为什么学习燃烧学?
火是人类文明的标志
燃烧现象无处不在
燃烧是化学发展的主线
燃烧是能源贡献的主要方式
燃烧是大气环境污染的主要来源
燃烧的定义
燃烧—燃料和氧化剂两种组分在空间激烈地发生放热化学反应的过程
燃烧的两个特征：发光、发热
燃烧过程是一个复杂的物理、化学的综合过程，它包括燃料和氧化剂的混合、扩散、预热、着火以及燃烧、燃烬等过程燃烧科学的发展简史
燃烧是物质剧烈氧化而发光、发热的现象，这种现象又称为“火”
“摩擦生火第一次使人类支配了一种自然力，从而最终把人和动物分开”
火的使用是人类出现的标志之一
第一次产业革命(18 世纪60 年代)在英国出现，其标志就是蒸汽机的产生，这是人类在火(燃烧)现象的长期知识和经验积累的结果
火是神的贡献，是普鲁米修斯为了拯救人类的灭亡，从天上偷来的
在我国，燧人氏钻木取火的故事更为切合实际和动人
但这些离火的本质相距甚远
对火的认识
十七世纪末叶德国化学家贝歇尔(J.J.Becher)和斯塔尔(G.E.Stahl,1660～1734)提出燃素论解释燃烧现象
一切物质之所以能够燃烧，都是由于其中含有被称为燃素的物质
一切与燃烧有关的化学变化都可以归结为物质吸收燃素与释放燃素的过程
燃素论
燃素逸至空气中时就引起了燃烧现象，逸出的程度愈强，就愈容易产生高热、强光和火焰。物质易燃和不易燃的区别，就在于其中含有燃素量的多寡不同
这一学说对于许多燃烧现象无法说明：
燃素的本质是什么?
为什么物质燃烧重量反而增加?
为什么燃烧使空气体积减少?
1772年11月1日法国科学家拉瓦锡关于燃烧的第一篇论文发表了，其要点是由燃烧而引起的重量增加
这种“重量的增加”是由于可燃物同空气中的一部分物质化合的结果。燃烧是一种化合现象
拉瓦锡尚未完全弄清楚这空气的一部分是什么物质
燃烧学的不断发展
1774年，普利斯特列(英国)发现了氧
拉瓦锡很快在实验中证明，这种物质在空气中的比例为1/5，并命名这一物质为“氧”（原义为酸之源）
拉瓦锡正确的燃烧学说得到确立，并因此而引起了化学界的一大革新
这仅仅是揭开了燃烧的本质
燃烧学的不断发展(续）
19世纪，由于热力学和热化学的发展，燃烧过程开始被作为热力学平衡体系来研究，从而阐明了燃烧过程中一些最重要的平衡热力学特性，如燃烧反应的热效应、燃烧产物平衡组成、绝热燃烧温度、着火温度等
热力学成为燃烧现象认识的重要而唯一的基础
燃烧学的不断发展(续）
直到20世纪的30年代，美国化学家刘易斯(B.Lewis)和俄国化学家谢苗诺夫等人将化学动力学的机理引入燃烧的研究，并确认燃烧的化学反应动力学是影响燃烧速率的重要因素，且发现燃烧反应具有链锁反应的特点，这才初步奠定了燃烧理论的基础
燃烧学的不断发展(续）
随着上世纪初各学科的迅猛发展，在上世纪30年代和50年代之间，人们开始认识到影响和控制燃烧过程的因素不仅仅是化学反应动力学因素，还有气体流动，传热，传质等物理因素，燃烧则是这些因素的综合作用的结果，从而建立了着火、火焰传播、湍流燃烧的规律。
燃烧学的不断发展(续）
上世纪五十年代到六十年代，美国力学家冯·卡门(Vol. Karman)和我国力学家钱学森首先倡议用连续介质力学来研究燃烧基本过程，并逐渐建立了所谓的“反应流体力学”，学者们开始以此对一系列的燃烧现象进行了广泛的研究。
燃烧学的不断发展(续）
冯·卡门
斯波尔丁(D.B. Spalding ，国际计算流体与计算传热的主要创始人、英国帝国理工大学)在上世纪六十年代后期首先得到了层流边界层燃烧过程控制微分方程的数值解，并成功地接受了实验的检验；
遇到了湍流问题的困难，斯波尔丁和哈洛在继承和发展了普朗特，雷诺和周培源等人的工作，将“湍流模型方法”引入了燃烧学的研究，提出了一系列的湍流输运模型和湍流燃烧模型，并成功地对一大批描述基本燃烧现象和实际的燃烧过程进行了数值求解。
燃烧学的不断发展(续）
上世纪80年代，英、美、俄、日、德、中、法等的工作，形成了“计算燃烧学”；
定量预测燃烧过程和燃烧技术，使燃烧理论及其应用达到了一个新的高度；
燃烧过程测试手段的进展，先进的激光技术，现代质谱、色谱等光学，化学分析仪器，改进了燃烧实验的方法，提高了测试精度，研究燃烧过程的各种机理；
燃烧学在深度和广度上都有了飞跃的发展。
燃烧学的不断发展(续）
飞行时间质谱仪
原子吸收光谱仪
色质联机
红外热重色谱联用仪
激光诱导荧光仪（PLIF ）
通过检测火焰中活性分子在特定波长的脉冲激光照射下诱导发射出的荧光光谱信号，获知火焰中气态中间产物的分布以及温度分布等特性。
Simutaneous PLIF of CH2O & CH
动力来源：锅炉、蒸汽动力、发动机
热源：冶金、化工、玻璃、化肥、水泥、陶瓷、石油化工 生活：采暖、做饭
高温高压高速燃烧：火箭
燃烧的应用领域
新能源和可再生能源
新能源：
新能源又称非常规能源。是指传统化石能源之外的各种能源形式。新能源通常指核能、太阳能、风能、地热能、氢气、生物质能等。新能源包括了核能源和可再生能源。可再生能源：
具有自我恢复原有特性，并可持续利用的一次能源。根据联合国1981年新型能源和可再生能源会议的定义，包括太阳能、水力发电、风能、生物质能、海洋热波浪力能等十多种，主要指常规化石能源以外的可再生能源。《中华人民共和国可再生能源法》
适用范围为：风力发电、生物质发电（包括农林废弃物直接燃烧和气化发电、垃圾焚烧和垃圾填埋气发电、沼气发电）、太阳能发电、海洋能发电和地热能发电。
28
(单位：亿吨标准煤/年)
林业生物质
1.25
工业废弃物
0.35
农作物秸秆
3.3
城市垃圾0.26
禽畜粪便1.3我国每年可供能源开发的废弃农作物秸秆量相当于2亿多吨标准煤，如用于发电可提供4551亿度电能，这相当于2005年全国发电量的20%
中国工程院《中国可再生能源发展战略研究》2007
我国生物质资源
火灾：损失无法估量
大气污染：酸雨、温室效应
燃烧的危害
大气有害污染物质
颗粒物：指大气中液体、固体状物质，又称总悬浮物 硫氧化物：是硫氧化物的总称 氮氧化物：是氮氧化物的总称
碳的氧化物：主要包括二氧化碳和一氧化碳
其它特殊有害物质：
※碳氢化合物：是以碳元素和氢元素形成的化合物，如甲烷、乙烷以及多环芳烃等
※持久性有机污染物（含氯有机污染物二恶英）※重金属
中国大气污染基本特征
以煤为主的能源消费结构以及工业结构和布局的不尽合理，普遍形成城市大气总悬浮颗粒物超标、二氧化硫污染保持在较高水平的煤烟型污染 城市机动车尾气排放污染物剧增，氮氧化物污染呈加重趋势 由于大规模建筑施工等人为活动，引起扬尘污染加重
部分地区生态破坏，使得我国沙尘暴污染有所加重
由于硫氧化物、氮氧化物等致酸物质的排放仍未得到有效控制，全国已形成华中、西南、华东、华南等多个酸雨区，尤以华中酸雨区为重
50010001500200025001989199019911992199319941995199619971998199920002001
二氧化硫
烟尘
工业粉尘
氮氧化物
万吨/年
怎么学燃烧学？
燃烧科学目前正在从一门传统的经验科学成为一门系统的、
涉及
热力学化学动力学流体力学传热传质学物理学数学
为基础的综合理论体系
从燃烧科学应用的领域看，其重点在于研究燃料和氧化剂进行激烈化学反应的发热、发光的物理化学过程及其组织。
主要以燃烧过程涉及的基本过程为对象： 燃烧反应的热力学/动力学机理 燃料的着火、熄灭 火焰传播和稳定 预混（扩散火焰）的层流、湍流和催化燃烧 液滴燃烧 碳粒燃烧、煤的热解和燃烧 燃烧产物的形成机理等
燃烧理论的研究
主要是应用上述理论研究的结果来解决工程技术中的各种实际问题：
燃烧方法的改进及新的燃烧方法的建立
燃烧过程的组织，提高燃料利用率，拓宽燃烧利用范围
改善燃烧产物的组成，实现对燃烧过程的控
制，控制燃烧过程污染物的形成与排放等等
燃烧技术的研究
燃烧科学研究方法
燃烧科学发展最重要的形式是理论的更替，而理论的更替正是科学实践的结果，也就是研究方法的更替，从燃烧学发展的简史可以看出，仅有实验的力量并不能决定理论的正确与否，如燃素说的基础也是实验，但得到的却是错误的理论，燃烧理论的建立是实验研究和理论总结的结合。
由于燃烧过程的复杂性，到目前为止，燃烧科学的研究，仍然以实验研究为主，但理论和数学模型的方法正显得越来越重要。
燃烧过程的数学方法
在流体力学、反应动力学和其他物理化学方程的基础上，提出化学流体力学的全套方程组
目前的数学尚无力论证这组方程的通解和解的存在性，这与通常的人们在一般条件下通过把体现燃烧理论的那些基本方程的解与实验研究对比的方法来检验和发展理论的过程不相一致，致使燃烧学长期停留在实验、总结的阶段。数学模型方法
近年来计算机的迅猛发展，提供了一套在一般条件下用数值方法求解上述方程组的可能性，可以求出各种理论数学模型的解，通过把该解与相应的实验研究结果对比、检验、发展和优化的理论模型，从而深入认识现有燃烧过程，预示新的燃烧现象，进一步揭示燃烧规律。
燃烧理论与错综复杂的燃烧现象有机地联系起来，使燃烧学科上升到系统理论的高度。
第二讲
化学热力学和化学动力学基础燃烧化学热力学
z根据热力学第一定律分析化学能转变为热能的能量变化，确定化学反应的热效应
热力学第一定律：在任何发生能量转换的热力过程中，转换前后能量的总量维持恒定
?根据热力学第二定律分析化学平衡条件以及平衡时系统的状态
热力学第二定律：不可能把热从低温物体传至高温物体而不引起其他变化
热效应
当反应体系在等温条件下进行某一化学反应过程时，除膨胀功外，不做其它功，此时体系吸收或释放的能量，成为该反应的热效应
当反应在1atm、298K下进行，此时的反应热称为标准热效应
根据热力学惯例，吸热为正值，放热为负值
反应热
等温等压条件下反应物形成生成物时，放出或吸收的热量称为该化学反应的反应热:由生成物和反应物的生成焓差来确定:
ΔΔΔ
H n h h
RT i fT
PR
fT j
PR
i i
o o o
=?
∑∑
标准反应热
在标准状态下的反应热称为标准反应热
标准反应热等于生成物摩尔数乘以标准生成热，减去反应物摩尔数乘以标准生成热 如果反应物为稳定单质，生成物为1摩尔的化合物时，该式的反应热在数值上就等于该化合物的生成热根据键能计算标准反应热
当化合物的标准生成热未知时，可用键能来计算反应热
化合物原键的拆散和新键的形成过程，在此过程中伴有能量的变化，并以反应热形式表现出来 用键能计算反应热不很精确，但在缺少热化学数据时，用键能估算反应热也是解决问题的一种方法
平均键能（kJ/mol ）
465.06627.6368.1920.08209.2238.49192.46150.62150.62430.95368.19301.25564.84317.98338.96326.35267.77251.04
O-H O-N N-H P-P S-S Cl-Cl Br-Br I-I F-F H-Cl H-Br H-I H-F H-P H-S P-Cl P-Br S-Cl
355.64598.31828.43410.03359.82723.83338.90878.64326.35283.33267.78426.77267.78138.07489.53251.04941.4430.95
C-C C=C C ≡C C-H C-O C=O C-N C ≡N C-Cl C-Br C-I C-F C-S O-O O=O N-N N ≡N H-H
键能键键能键任意温度下反应热的计算—基尔霍夫定律
对于理想气体，焓值不取决于压力，反应热与压力无关，只随温度变化
反应热随温度的变化率等于生成物和反应物定压比热容差
d H dT
pC rC R
p pP PR
Δo
|=?热化学定律－拉瓦锡-拉普拉斯定律
化合物的分解热等于它的生成热，而符号相反
例：可以通过测量生成热推测分解热
热化学定律－盖斯定律
反应的热效应只与起始状态和终了状态有关，而与变化的途径无关
化学反应的热效应可以用代数方法作加减
燃烧热
燃烧热是指1摩尔的燃料和氧化剂在等温等压条件下完全燃烧时所释放的热量
要注意燃烧热与生成热的区别，燃烧热是针对反应物而言的，而生成热是针对生成物。
燃烧热在工程上被称为高位热值
高位热值与低位热值的差别！绝热火焰温度
某一等压、绝热燃烧系统，反应放出的全部热量完全用于提高燃烧产物的温度，则这个温度就叫做绝热火焰温度
绝热火焰温度可以通过计算从298K到绝热火焰的标准反应热求出
热力学平衡
基本概念
热力学函数与热力学平衡判据
F=U-TS
G=H-TS
式中，F—赫姆霍兹自由能；U—内能；T—热力学温度；S—熵；H—焓；G—吉布斯自由能
平衡条件
熵判别：对孤立体系或绝热体系：
dS≥0
赫姆霍兹自由能判据：等温等容不作功的条件下，任其自然，则自发变化总是朝向自由能减少的方向进行：
(dF)T,V≤0
吉布斯自由能判据：在等温等压不做功的条件下，任其自然，由自发变化总是朝向自由能减少的方向进行：
(dG)T,p≤0
化学平衡常数
化学平衡常数与标准反应自由能的关系
=-RTlnK p
aA g p bB g p cC g p dD g p A B C D (,)(,)(,)(,)
+→+ΔG nRT p p =ln
ΔΔG G RT p p p p C c V d
A a
B b
o
=?ln
()()()()ΔG o 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，使反应按人们期望的速度进行。
?研究各种化学反应机理，研究从反应物过渡到生成物所经历的途径。
化学动力学基础化学动力学
化学反应速度
各种参数对化学反应速度的影响 反应速度理论
链锁反应
化学反应分类
按照反应机理的复杂程度不同，通常把化学反应分为两大类：
简单反应：由反应物经一步反应直接生成产物的反应
复杂反应：反应不是经过简单的一步就完成，而是要通过生成中间产物的许多反应步骤来完成，其中每一步反应称作基元反应
常见的复杂反应有：可逆反应、平行反应、串联反应和链反应
通常写的化学发应式绝大多数并不代表反应的历程，如：
H2+ I2→2HI
这个反应只代表了反应总的结果，并不代表反应的实际途径，它们的真实反应为：
I2?2I
H2+ 2I →2HI 化学反应速度
在化学反应过程中，反应物浓度不断降低，而生成物浓度不断提高
化学反应速度是在单位时间内由于化学反应而使反应物质(或燃烧产物)的浓度改变率，一般常用符号w 来表示
对于一个简单反应：
aA+ bB→cC+ dD
其中A、B和C、D表示反应物和生成物；a、b和c、d表示对应于上述物质的摩尔数
反应速度表示为：
w A= -d C A/d t,w B= -d C B/d t
w C= d C C/d t,w D= d C D/d t
各物质反应速度不相同，即：
w A≠w B≠w C≠w D 各物质反应速度之间有下列关系： 例：对反应2H2+ O2→2H2O，有：
D
C
B
A
w
d
w
c
w
b
w
a
1
1
1
1
=
=
=
O
H
O
H
w
w
w
2
2
2
2=
=
动力学方程式
表示反应速度和浓度等参数之间的关系方程称为化学反应的速度方程式，也叫作动力方程式
简单反应和复杂反应的动力方程式求法不同质量作用定律
对简单反应（基元反应）的实验结果表明：当温度不变时，某化学反应的反应速度是与该瞬间各反应物浓度的乘积成正比例，每种反应物浓度的方次即等于化学反应方程式中相应物质的摩尔数
b
B
a
A
C
kC
w=
k为反应速度常数，与反应物浓度无关
当各反应物浓度均为1时，k=w，即反应速度常数值等于反应速度值，k 也称为比速度常数
复杂反应的动力学方程
对复杂反应来说，由于反应历程比较复杂，因而动力学方程式也比较复杂
一般来说，对于给定的复杂反应，仅仅知道它的化学反应式并不能预言速度方程的表达式，必须通过实验来决定 （1）H2+ Br2→2HBr
（2）H2+ I2→2HI
两个反应具有相似的化学反应式，但反应速度方程式却十分不同：
2
2
2
/
1''
2/1
'
Br
HBr
Br
H
HBr
C
C
k
C
C
k
dt
dC
+
=
2
2
I
H
HI C
kC
dt
dC
=
由于两个反应机理不同
反应级数
反应级数n 即为各浓度方次之和，即n=a+b
b B
a A
C
kC w =反应级数与反应中分子数的区别
某些简单反应的级数与反应物分子数之和相等，但是大部分反应的反应级数需要实验测定，并不相等
参加化学反应的分子数必为整数，而化学反应级数可以是分数、负数，甚至对于某些化学反应，由于反应的动力学方程式不一定呈幂函数形式，因此无级数可言
实验来测得反应级数的一种方法
首先若取A 的浓度远远超过B 的浓度，即C A >>C B ，则可认为反应物A 在反应过程中浓度是不改变的
然后使B 的浓度远远超过A 的浓度，即C B >>C A ，则可认为反应物B 在反应过程中浓度是不改变的
n=a+b
b
B
B C k w '=a
A
A C k w ''=a
A
kC k ='b
B
kC k =''一级反应
?
=d C
d k C τ
C C e k =?0τ
x C e k =??01()
τx 为τ时刻反应物消耗的浓度
采用坐标(ln C ,τ)时，则反应物浓度的对数ln C 与时间τ的关系为一直线，若实验的数据符合这个规律，便可确定它是一级反应，直线的斜率即为反应速度常数k
当时间τ→∞，则C →0。要使反应物全部耗尽，则必须经过无限长的时间
一级反应的另一特征：即不论反应物的初浓度C 0为多少，只要经历时间τ相同，某瞬时间浓度C 和初浓度C 0的比值C/C 0保持不变
二级反应
2
11
A A A C kC d dC w =?
=τ
11
11
0C C k A A ?=τk x C C x A A =?/[()]
τ1010
若C A1=C A2：
( )来表示，则反应物浓度与时间的关系为一直
线，若试验数据符合这个关系，则可确定该反应为二级反应，直线的斜率即是反应速度常数k
当时间τ→∞时，则C →0，说明在二级反应中，
要使反应物全部耗尽，亦必须经过无限长的时间
1
1
C A ,τ复杂反应
是由一系列简单反应所构成
可逆反应：
在可逆反应中，即使经过了无限长的时间以后，反应产物A 的浓度仍不会趋向于0
x kC k k x A e
∞
=+′
=0ln
()()kC kC k k x
k k A
A 00
?+′=+′τ
平行反应
A C A B
?
?==+d C x d dx d dx d dx d A ()012
ττττ
dx d k k C x A τ
=+?()()120
x k k k C e A k k 1112
112=+????+[]
()τx k k k C e A
k k 22
120112=
+????
+[]()τ将上两式相除，可以得到x 1/x 2=k 1/k 2，可知：在任一时刻，产物B 和C 的浓度均有一定的比值k 1/k 2
连续反应
反应物A 的浓度，随时间之增加，从初浓度很快地减少而逐渐趋向于零。产物C 的浓度从零逐渐增加，最后应趋向于一稳定最大值，而产物B 的浓度则开始一段时间内是增加的，然后又逐渐减少。在一定的时刻，B 的浓度达到最大值
A B C
k k 12
?→??→?各种参数对化学反应速度的影响
温度对化学反应速度的影响 压力对反应速度的影响
在等温等压下,反应物浓度对反应速度的影响
温度对化学反应速度的影响
范特荷夫反应速度和温度的近似关系
温度每升高10 ℃，化学反应速度在其它条件不变的情况下将增加2－4倍
ηt t t
k k =≈?+10
24并非所有反应都符合范特荷夫表达式
阿累尼乌斯定律k k e E R T
=?0/k –反应速度常数;k0 –频率因子E –活化能
C
e k w RT E ?=?/0压力对反应速度的影响
一级反应中压力对化学反应速度的影响
p
d dC w A ~1
τ
?=
二级反应中压力对化学反应速度的影响2
1
~p d dC w A τ
?=三级反应中压力对化学反应速度的影响
3
1~p
d dC w A τ
?=在等温等压下反应物浓度对反应速度的影响
在温度和压力不变的情况下，化学反应速度w
仅随反应物的相对浓度A 1而变化
)1(111A pA RT
k
d dC w A ?=?
=
τ
燃烧学第二章作业
燃烧学第二章作业
旋流燃烧器混合特性实验方案设计 班级： 学号： 姓名：
如图所示的旋流燃烧器，由同轴的两根同心管道组成，中心管通燃料气，外层管道通助燃空气（带有旋流），当空气和燃料气喷入炉膛之后发生混合，并通过旋转射流的回流区卷吸炉膛内的高温烟气，因此射流中的气体由三种成分混合而成：燃料气、空气、炉膛内烟气。为掌握燃烧器的燃烧特性，需要了解炉膛空间中各处的气体成分比例（假定暂不考虑化学反应引起的成分变化）。
一：实验目的 为掌握燃烧器的燃烧特性， 需要了解炉膛空间中各处的气体成分比例（假定暂不考虑化学反应引起的成分变化） 。 二：实验原理 由于本实验只需要求得混合后气体的成分比例，不要求混合后气体的浓度。因此，只需要根据热流密度守恒即可求得混合后气体成分的比例，而不需要以温度场模拟浓度场。 对于两股射流与高温烟气的混合问题，燃料气温度为T1，空气温度为T2，高温烟气温度为T3。对于炉膛空间中的任一点，假设其温度为Txy ，该点物质中来自燃料气的成分的质量分数为m1，来自空气的成分的质量分数为m2，来自高温烟气的成分的质量分数为m3。根据热流密度守恒，有： ???=++=++xy p p p p T c T m c T m c T m c m m m 3 33,222,111,3211 若假设三种气流p p p p c c c c ===3,2,1,，则上式可以简化为： ???=++=++xy T T m T m T m m m m 3322113211 式中xy T T T T 、、、321为待测量，321m m m 、、为待求值。 由于未知数有3个而方程只有两个，故方程不封闭无法求解。故，实验中须改变321T T T 、、，测出两次不同温度下的xy T ，与上述两个方程组成封闭方程组如下： ??? ????=++=++=++''33'22'113322113211xy xy T T m T m T m T T m T m T m m m m 式中： 1m ——混合气体中来自燃料气的成分的质量分数； 2m ——混合气体中来自空气的成分的质量分数； 3m ——混合气体中来自高温烟气的成分的质量分数；
燃烧学 第1章 作业
一、已知木材的质量百分数组分为：C－40％，H－10％，O－41％，N－2％，W－6％，A－1％ 1. 求1kg木材完全燃烧所需要的理论空气量，烟气的组成和体积（α=1）。 2. 木材的高、低热值 3. α=1.5时，完全燃烧所需要的理论空气量，烟气的组成和体积 4. α=1.5时，燃烧温度 二、某焦炉煤气的体积百分数组成为：CO－3.8％，H2－58％，CH4－24.5％，C2H4－3.7％，CO2－2.3％，N2－4.7％，H2O－2％,O2—1% 1. 求1m3煤气完全燃烧所需要的理论空气量，烟气的组成和体积（α=1） 2. 1m3煤气的高、低热值 3. α=1.5时，1m3煤气完全燃烧所需要的理论空气量，烟气的组成和体积 4. α=1.5时1m3煤气不完全燃烧，烟气中有CO 0.01m3，H2 0.12m3，CH40.06m3. 求烟气的总体积。 一、已知木材的质量百分数组分为：C－40％，H－10％，O－41％，N－2％，W－6％，A－1％ 1. 求1kg木材完全燃烧所需要的理论空气量，烟气的组成和体积（α=1）。 2. 木材的高、低热值 3. α=1.5时，完全燃烧所需要的理论空气量，烟气的组成和体积 4. α=1.5时，燃烧温度 二、某焦炉煤气的体积百分数组成为：CO－3.8％，H2－58％，CH4－24.5％，C2H4－3.7％，CO2－2.3％，N2－4.7％，H2O－2％,O2—1% 1. 求1m3煤气完全燃烧所需要的理论空气量，烟气的组成和体积（α=1） 2. 1m3煤气的高、低热值 3. α=1.5时，1m3煤气完全燃烧所需要的理论空气量，烟气的组成和体积 4. α=1.5时1m3煤气不完全燃烧，烟气中有CO 0.01m3，H2 0.12m3，CH40.06m3. 求烟气的总体积。 一、已知木材的质量百分数组分为：C－40％，H－10％，O－41％，N－2％，W－6％，A－1％ 1. 求1kg木材完全燃烧所需要的理论空气量，烟气的组成和体积（α=1）。 2. 木材的高、低热值 3. α=1.5时，完全燃烧所需要的理论空气量，烟气的组成和体积 4. α=1.5时，燃烧温度 二、某焦炉煤气的体积百分数组成为：CO－3.8％，H2－58％，CH4－24.5％，C2H4－3.7％，CO2－2.3％，N2－4.7％，H2O－2％,O2—1% 1. 求1m3煤气完全燃烧所需要的理论空气量，烟气的组成和体积（α=1） 2. 1m3煤气的高、低热值 3. α=1.5时，1m3煤气完全燃烧所需要的理论空气量，烟气的组成和体积 4. α=1.5时1m3煤气不完全燃烧，烟气中有CO 0.01m3，H2 0.12m3，CH40.06m3. 求烟气的总体积。
消防燃烧学(新)
第一章火灾燃烧基础知识 一、填空 1、燃烧从本质上讲，是一种特殊的氧化还原反应。 2、燃烧三要素：要发生燃烧反应，必须有可燃物、助燃物和点火源。 3、根据火三角形，可以得出控制可燃物、隔绝空气、消除点火源、防止形成新的燃烧条件阻止火灾围的扩大四种防火方法。 4、根据燃烧四面体，可以得出隔离法、窒息法、冷却法、化学抑制法四种灭火方法。 5、燃烧按照参与燃烧时物质的状态分类，可分为气体燃烧、液体燃烧和固体燃烧；按照可燃物与助燃物相互接触与化学反应的先后顺序分类，燃烧可分为预混燃烧和扩散燃烧；按照化学反应速度大小分类，燃烧可分为热爆炸和一般燃烧；按照参加化学反应的物质种类分类，燃烧可分为化合反应燃烧和分解反应燃烧两类；按照反应物参加化学反应时的状态分类，燃烧可分为气相燃烧和表面燃烧；按照着火的方式分类，燃烧可分为自燃和点燃等形式。 6、热量传递有三种基本方式：即热传导、热对流和热辐射。 7、释放热量和产生高温燃烧产物是燃烧反应的主要特 征。 8、物质的传递主要通过物质的分子扩散、燃料相分界面上的斯蒂芬流、浮力引起的物质流动、由外力引起的强迫流动、紊流运动引起的物质混合等方式来实现。 9、物质A在物质B中扩散时，A扩散造成的物质流与B中A物质的浓度梯度成正比，这个梯度可有三种表示方法，分别是浓度梯度、分压梯度和质量分数梯度。 10、管道高度越高，管道外温差越大，烟囱效应越显著。 11、烟气是火灾使人致命的主要原因。烟气具有的危害性包括：缺氧、窒息作用；毒性、刺激性及腐蚀性作用；烟气的减光性；烟气的爆炸性；烟气的恐怖性；热损伤作用。 12、烟气的主要成分：CO、CO2、HCI、SO2、NO2、NH3等气态产物。 二、简答 1、燃烧的本质：是一种特殊的氧化还原反应。 燃烧的特征：燃烧时可以观察到火焰、发光、发烟这些特征。例如：蜡烛燃烧时可以观察到花苞型火焰，实际火灾中的火焰呈踹流状态；停电时蜡烛发出的光可以照亮周围，实际火灾中物质燃烧的火光能够照亮夜空；蜡烛棉芯较长时很容易观察到火焰上方有黑烟冒出，在蜡烛上方放臵冷瓷器时，可以观察到烟炱，实际火灾中更可以观察到浓烟滚滚的现象。 2、正确理解燃烧的条件：燃烧的条件分为必要条件和充要条件。必要条件包括三个，可燃物、助燃物和点火源。充要条件有六个，除了可燃物、助燃物和点火源之外，还要满足一定的可燃物浓度，一定的助燃物浓度或含氧量，一定的着火能量相互作用，燃烧才可能方式和持续进行。 3、根据燃烧的条件，可以提出的防火和灭火方法：火灾是在时间或空间上失去控制的燃烧所造成的灾害。正确地应用燃烧条件是进行火灾预防和扑救的基础。根据着火三角形，可以从下述四个方面进行火灾的预防：一是控制可燃物，二是隔绝空气，三是消除点火源，四是设臵阻火装臵，阻止火焰蔓延；或在建筑物之间预留防火间距。 根据燃烧四面体，可以得出以下灭火方法：一是隔离法，二是窒息法，三是冷却法，四是化学抑制法。
智慧树知到《燃烧学》章节测试答案
智慧树知到《燃烧学》章节测试答案 第一章 1、酸雨环境问题的主要原因是由燃烧引起的。 A.对 B.错 答案: 对 2、空气干燥基成分中，煤是没有水分的。 A.对 B.错 答案: 错 3、温室效应的产生的主要原因是（）。 A. 燃烧 B. 酸雨 C. 建筑物过多 D. 人口增长 答案: 燃烧 4、柴油的碳氢质量比（C/H）比煤炭的碳氢质量比（C/H）要大。
B.错 答案: 错 5、普罗米修斯通过实验证明了氧气的存在。 A.对 B.错 答案: 错 第二章 1、以下哪种说法是正确的？ A. 质量作用定律只适用于化合反应 B. 气体与固体的反应可以适用质量作用定律 C. 质量作用定律只适用于双分子反应 D. 质量作用定律只适用于不可逆反应 答案: 气体与固体的反应可以适用质量作用定律 2、关于Arrhenius定律，以下哪种说法是正确的？ A. Arrhenius定律只适用于放热反应
Arrhenius定律只适用于吸热反应 C. Arrhenius定律只适用于理想气体参与的反应 D. Arrhenius定律只适用于不可逆反应 答案: Arrhenius定律只适用于理想气体参与的反应 3、关于反应级数，以下哪种说法是正确的？ A. 反应级数只可能为正数 B. 反应级数只可能为整数 C. 增大压力一定会增大反应速度 D. 同等条件下，气体燃料的反应级数通常大于固体燃料的反应数 答案: 同等条件下，气体燃料的反应级数通常大于固体燃料的反应数 4、在其他条件可比的情况下，以下哪种气体自由射流与外部大空间之间的混合最强烈？ A. 扩展角30°的圆柱射流
扩展角15°的圆柱射流 C. 扩展角30°的扁平状射流 D. 扩展角45°的扁平状射流 答案: 扩展角45°的扁平状射流 5、如果在钝体中开一道可以流通的缝隙形成“开缝钝体”，以下哪种说法是正确的？ A. 开缝钝体的回流区范围会大于原来的钝体 B. 开缝钝体回流区内的混合强度会大于原来的钝体 C. 开缝钝体的射流长度会变短 D. 开缝钝体的扩展角会变大 答案: 开缝钝体回流区内的混合强度会大于原来的钝体 第三章 1、以下哪种措施会使得热自燃变得更容易？ A.
燃烧学复习题
燃烧学复习题 第二章 1.简述比热容和物质原子个数之间的关系，并解释形成这一关系的原因。P14 一般而言，物质原子个数越多，比热容越大。分子内能由三个部分组成：平动、振动和转动。单原子分子只有平动动能，双原子分子中，能量储存于振动的化学键和基于两个正交轴的转动动能中，也有平动动能，双原子分子的比热容大于单原子分子的比热容，三原子分子比热容更大，一般而言，分子结构越复杂，摩尔热容越大。比热容Cv和Cp通常都是温度的函数。分子结构越复杂，其摩尔热容越大。机理分子内能由三部分组成，平动，振动，转动。根据量子理论，振动和转动的能量储存模式随温度的增加而变得活跃。 2.什么是生成焓？绝对焓、生成焓和显焓之间的关系。P23 标准状态下元素的化学键断裂并形成新的键而产生所需要的化合物时的净焓变化值.。绝对焓定义为生成焓和显焓之和。 3.什么情况下物质的生成焓为0？P23 在标准参考状态（T=298K，P=1atm）下所有稳定的元素在其最自然的状态时的生成焓设定为零。 4.什么是反应焓？和热值之间的关系？P27 完全反应条件下，在某一特定状态下产物的焓与反应物的焓的差叫作反应焓。热值与反应焓数值相等，但符号相反。 5.低位热值和高位热值有何区别？燃料和燃烧产物在什么状态下的放热量最 大？P27 高位热值（HHV）是假设所有产物都凝结成液体水时的燃烧热。这一情形下释放出最大的热量。低位热值（LHV）是指没有水凝结成液体的情况下的燃烧热。 6.当量比的定义？不同的当量比对于什么燃烧工况？P20
7. *化学当量空燃比和实际空燃比有何区别？ 理论上每千克燃料完全燃烧时需要空气的质量，这种空气和燃料的比例称为化学当量比。为了完全燃料，实际送入的空气量要大于理论空气量， 8. *绝热燃烧温度的定义？有哪些因素导致实际燃烧温度总是低于绝热燃烧温度？ 绝热燃烧温度，亦称“绝热火焰温度”，是燃料在绝热条件下实现完全燃烧时，燃烧产物所能达到的温度。包括定压绝热燃烧温度和定容绝对燃烧温度。在高温度燃烧中，燃烧产物不是简单的理想产物的混合物；主要成分离解产生次要成分。 因为实际燃烧时散热是不可避免的，为了完全燃烧，实际送入的空气量要大于理论空气量，以及火焰在高温时，部分燃烧产 物C02和H20分解成CO 、H2和02时要吸热。所以，实际燃烧 温度总是低于理论燃烧温度。 9. 定质量孤立系统中，燃烧化学平衡组分如何确定？P33 （热力学）第一定律，第二定律，状态方程 10. *在使用吉布斯函数来确定燃烧化学平衡组分时，有哪些限定条件？P33 给定温度、压力和化学当量比的条件下计算混合物的组成。G=H-TS 11. 如何用分压力计算平衡常数K p ？P35 12. 平衡常数K p 和0T G 的关系，及其对化学平衡的影响？P35
《消防燃烧学》燃烧学基础知识复习重点
这个是大四考的，他们貌似今年刚学，不知道和我们的一样不！大家看看吧。。。。。 名词解释（20选10） 1、化学当量比：常用来定量地表示燃料和氧化剂的混合物的配比情况 2、空燃比: 化学恰当反应时消耗的空气-燃料质量比，某数值等于1Kg燃料完全燃烧时所需要的空气质量 3、燃烧焓: 当1mol的燃料与化学当量的空气混合物以一定的标准参进入稳定了流动的反应器，且生成物也以同样的标准参考状态离开该反应器，把此反应释放出来的热量定义为燃烧焓 4、平衡常数 5、等压绝热火焰温度;当燃料/空气比及温度一定时，绝热过程燃烧产物所能达到的温度(最理想状态，最高温度) 6、活化能：活化分子所具有的平均能量（E）与整个反应物分子的平均能量（E）之差 7、化学反应速率常数：又称比例常数，是单位质量的反应速率系数，它在名义上与浓度无关与温度有关。 8、化学反应速率：单位时间内反应物或生成物浓度的变化量 9、基元反应：能代表反应机理的由反应微粒一步实现的且不通过中间或过渡状态的反应 10、链锁反应：一种在反应历程中含有被称为链载体的低浓度活性中间产物的反应，这种链载体参加到反应的循环中，并且它在每次生成产物的同时又重新生成 11、层流火焰传播速度：火焰前锋沿法线方向朝新鲜气传播的速度。 12、湍流火焰传播速度：是指湍流火焰前沿法向相对于新鲜可燃气运动的速度，可用流经火焰的可燃预混气的体积流量Q除以湍流火焰的表观面积A f来表示S T≡Q/A f 13、邓克尔Damkohler数 14、扩散燃烧：燃料和氧化剂没有预先混合，分别输入燃烧室，由扩散过程控制的燃烧。 15、动力扩散燃烧：燃烧的快慢既与化学动力因素有关，也与混合过程有关 16、斯蒂芬stefan流：在相分界面处由于扩散作用和物理化学过程的作用而产生的垂直于相分界面处的总体物质流。 17、费克扩散定律：双组分混合物中，组分A的扩散通散与该组分质量分数梯度绝对值成正比，反之相反，比例系数称为扩散系数。 18、可燃极限：在一定的温度或压力条件下，并不是所有混合气成分都能够着火，而是存在着一定的浓度范围，超过这个范围，混合气就不可能着火 19、蒸发常数k 20、淬熄距离d q：当管径或容器尺寸小到某个临界值时，由于火焰单位容积的散热量太大，生热量不足，火焰便不能传播。这个临界管径叫淬熄距离d q 二．简答题（20选8，简单请尽量详细） 1、试说明等压绝热火焰温度计算过程2.试说明温度与压力对化学平衡的影响？ a.压力升高，平衡态朝体积减小方向进行 b. 温度升高，平衡态朝吸热方向进行 3、什么是离解？试说明离解对火焰温度的影响？ 离解是燃烧产物的分子在高温下吸收热量而裂变为简单分子或原子的现象 影响：离解是吸热反应，温度越高，压力越低，离解程度越大，吸热也越多。这是由于燃烧反应而放出的的热量将重新又吸回分子中去。燃烧产物离解使燃烧不完全，放热量减少，从而使燃烧温度降低 4、试说明反应级数、质量作用定律、反应分子数间的关系
燃烧学讲义第一章
第1章燃烧化学基础 燃烧的本质和条件 1.1.1 燃烧的本质 所谓燃烧，就是指可燃物与氧化剂作用发生的放热反应，通常伴有火焰、发光和发烟的现象。燃烧区的温度很高，使其中白炽的固体粒子和某些不稳定（或受激发）的中间物质分子内电子发生能级跃迁，从而发出各种波长的光；发光的气相燃烧区就是火焰，它的存在是燃烧过程中最明显的标志；由于燃烧不完全等原因，会使产物中混有一些微小颗粒，这样就形成了烟。 从本质上说，燃烧是一种氧化还原反应，但其放热、发光、发烟、伴有火焰等基本特征表明它不同于一般的氧化还原反应。 如果燃烧反应速度极快，则因高温条件下产生的气体和周围气体共同膨胀作用，使反应能量直接转变为机械功，在压力释放的同时产生强光、热和声响，这就是所谓的爆炸。它与燃烧没有本质差别，而是燃烧的常见表现形式。 现在，人们发现很多燃烧反应不是直接进行的，而是通过游离基团和原子这些中间产物在瞬间进行的循环链式反应。这里，游离基的链锁反应是燃烧反应的实质，光和热是燃烧过程中的物理现象。 1.1.2 燃烧的条件及其在消防中的应用 1.1. 2.1 燃烧的条件 燃烧现象十分普遍，但其发生必须具备一定的条件。作为一种特殊的氧化还原反应，燃烧反应必须有氧化剂和还原剂参加，此外还要有引发燃烧的能源。
1．可燃物（还原剂） 不论是气体、液体还是固体，也不论是金属还是非金属、无机物还是有机物，凡是能与空气中的氧或其它氧化剂起燃烧反应的物质，均称为可燃物，如氢气、乙炔、酒精、汽油、木材、纸张等。 2．助燃物（氧化剂） 凡是与可燃物结合能导致和支持燃烧的物质，都叫做助燃物，如空气、氧气、氯气、氯酸钾、过氧化钠等。空气是最常见的助燃物，以后如无特别说明，可燃物的燃烧都是指在空气中进行的。 3．点火源 凡是能引起物质燃烧的点燃能源，统称为点火源，如明火、高温表面、摩擦与冲击、自然发热、化学反应热、电火花、光热射线等。 上述三个条件通常被称为燃烧三要素。但是即使具备了三要素并且相互结合、相互作用，燃烧也不一定发生。要发生燃烧还必须满足其它条件，如可燃物和助燃物有一定的数量和浓度，点火源有一定的温度和足够的热量等。燃烧能发生时，三要素可表示为封闭的三角形，通常称为着火三角形，如图1-1（a）所示。 经典的着火三角形一般足以说明燃烧得以发生和持续进行的原理。但是，根据燃烧的链锁反应理论，很多燃烧的发生都有持续的游离基（自由基）作“中间体”，因此，着火三角形应扩大到包括一个说明游离基参加燃烧反应的附加维，从而形成一个着火四面体，如图1-1（b）所示。
燃烧学第二章作业
旋流燃烧器混合特性实验方案设计 班级： 学号： 姓名：
如图所示的旋流燃烧器，由同轴的两根同心管道组成，中心管通燃料气，外层管道通助燃空气（带有旋流），当空气和燃料气喷入炉膛之后发生混合，并通过旋转射流的回流区卷吸炉膛内的高温烟气，因此射流中的气体由三种成分混合而成：燃料气、空气、炉膛内烟气。为掌握燃烧器的燃烧特性，需要了解炉膛空间中各处的气体成分比例（假定暂不考虑化学反应引起的成分变化）。
一：实验目的 为掌握燃烧器的燃烧特性， 需要了解炉膛空间中各处的气体成分比例（假定暂不考虑化学反应引起的成分变化） 。 二：实验原理 由于本实验只需要求得混合后气体的成分比例，不要求混合后气体的浓度。因此，只需要根据热流密度守恒即可求得混合后气体成分的比例，而不需要以温度场模拟浓度场。 对于两股射流与高温烟气的混合问题，燃料气温度为T1，空气温度为T2，高温烟气温度为T3。对于炉膛空间中的任一点，假设其温度为Txy ，该点物质中来自燃料气的成分的质量分数为m1，来自空气的成分的质量分数为m2，来自高温烟气的成分的质量分数为m3。根据热流密度守恒，有： ???=++=++xy p p p p T c T m c T m c T m c m m m 3 33,222,111,3211 若假设三种气流p p p p c c c c ===3,2,1,，则上式可以简化为： ???=++=++xy T T m T m T m m m m 33221 13211 式中xy T T T T 、、、321为待测量，321m m m 、、为待求值。 由于未知数有3个而方程只有两个，故方程不封闭无法求解。故，实验中须改变321T T T 、、，测出两次不同温度下的xy T ，与上述两个方程组成封闭方程组如下： ??? ????=++=++=++''33'22'113322113211xy xy T T m T m T m T T m T m T m m m m 式中： 1m ——混合气体中来自燃料气的成分的质量分数； 2m ——混合气体中来自空气的成分的质量分数； 3m ——混合气体中来自高温烟气的成分的质量分数； 1T ——第一次输入的燃料气的温度；
燃烧学基础-概念与应用
燃烧学基础 —概念与应用 Stefen R. Turns 重庆大学2009/4/13
1引言 学习燃烧学的目的 自人类赖以生存的地球存在以来，就有了燃烧现象及其对燃烧的控制。燃烧是能源利用的一种主要形式，现阶段，人类使用的能源的85％来源于燃烧[1,2]，见表1.1。在我们的日常生活中，燃烧具有重要的意义，如冬季供热就是直接来源于锅炉等的燃烧，或者通过燃烧化石燃料发电来进行间接供热，实际上，电能的供给也主要是依靠燃烧。上世纪90年代，美国约32％的电能供给是通过核电站或者水力发电来完成的，但仍然有一半以上的用电需量需要通过燃煤发电来供给。交通运输几乎完全依赖于燃烧，如航空和地面运输设备的动力就主要依赖于石油产品的燃烧。工业过程严重地依赖于燃烧，如钢铁和金属冶炼业中原材料的准备、热处理等工艺中都涉及到燃烧现象。其他工业燃烧装置包括锅炉、精炼和化工流体加热器、玻璃融化、固体干燥等。水泥行业也大量使用燃烧所释放的热能。 表1.1 1996年美国的能源消耗 我们可以看到，燃烧对人类的生产生活具有非常重要的意义。另一方面，燃烧过程还广泛于环境保护，如废弃物焚烧，发动机废弃物（主要成分为已燃的碳氢化合物、氮氧化合物、一氧化碳、二氧化硫和三氧化硫，以及各种形式的颗粒物等）的排放控制等；同时，燃烧失去控制后，可能引起火灾爆炸灾害，造成人员的伤亡和财产损失。因此，燃烧对于人类社会的生产生活非常重要。 燃烧的定义 简单地说，燃烧就是快速的发光发热的化学反应。该定义强调了化学反应对于燃烧现象的本质重要性，同时也强调了燃烧过程对于将化学键内存储的能量转化为热能并以不同的方式供人类应用的重要性。
燃烧学课后复习题1
第三章燃烧化学动力学基础 1、什么叫燃烧？ 2、什么是简单反应（也称基元反应），什么是复杂反应（也称总包反应）？ 3、什么是浓度？有哪些表达方法？ 4、什么是化学反应速度？表达方法？ 5、质量作用定量的内容？试用质量作用定理讨论浓度对化学反应速度的影响。 6、什么是反应级数？对于基元反应和总包反应，反应级数如何确定？ 7、常用的固体、液体、气体燃料的反应级数的范围是多少？ 8、反应级数n=1，n=2时反应速度常数的单位？ 9、试用阿累尼乌斯定律说明温度对化学反应速度的影响？ 10、什么是活化能？什么是活化分子？试说明活化能对化学反应速度的影响？ 11、活化能的计算方法？ 12、试述活化分子碰撞理论的内容？过渡状态理论的内容？ 13、试用分子碰撞理论分析活化分子发生化学反应过程中的能量变化情况？ 14、试说明压力对化学反应速度的影响？ 15、反应物中添加惰性气体对化学反应速度有何影响？ 16、为何催化剂可以加快化学反应速度？ 17、链式反应理论观点是什么？ 18、什么是分支链反应？什么是不分支链反应？ 19、链式反应过程包括什么？ 20、试用氢燃烧反应说明为什么分支链反应能极大地增加反应速度？ 21、什么是化学平衡常数？ 第四章燃烧过程中的射流特性与混合情况 1、什么是平面自由射流？请图示说明射流从喷口喷出后射流发展情况？（射流形状、射流质量、 浓度、射流速度） 2、请图示说明平面自由射流的基本结构（扩展角，射流边界、核心区、初始段、基本段），及射流 速度沿轴向和径向分布情况。
3、什么是射程？射流初始动量对射程有何影响？ 4、说明射流扩展角、卷吸量、射流速度衰减情况、射程四者之间的关系？ 5、说明射流扩展角、射程、射流速度衰减对射流与周围气流的混合情况的影响。 6、什么是同向平行流中射流？速度梯度对射流的扩展、射流速度衰减和射程有何影响？ 7、什么是环形射流、同轴射流？射流截面上轴向速度沿径向分布情况（请图示说明）? 8、在同轴射流中，中心射流和环形射流是如何相互影响的？ 9、对于难以燃烧的贫煤和无烟煤来说，燃烧器采用同轴射流时，中心射流速度和环形射流速度如 何分布才有利于着火和燃烧？对于容易燃烧的烟煤，采用同轴射流燃烧器时，中心射流速度和环形射流速度如何分布才合理？ 10、什么是旋转射流？速度分布情况？从燃烧角度分析，其优点有哪些？ 11、什么是旋流强度？旋流强度对气流的扩展、卷吸周围气体数量、射流衰减、射程有何影响？ 12、旋流强度对回流区大小（回流量）有何影响？ 13、什么是弱旋转射流？什么是强旋转射流？ 14、弱旋射流轴向速度沿径向分布情况？改变旋流强度的大小，对轴向速度和切向速度的衰减 情况有何影响？ 15、强旋转射流轴向速度沿径向分布情况？改变旋流强度的大小，对轴向速度和切向速度的衰 减情况有何影响？ 第五章着火理论 1、着火的方式有哪些？ 2、什么是热着火？什么是链锁着火？ 3、热着火和链锁着火的区别？ 4、热着火需要满足的条件是什么？链锁着火需要满足的条件是什么？ 5、热自然的临界条件是什么？并说明物理意义。 6、可燃混合气体的初始温度、压力（或浓度）、与外界对流换热系数对热自然有何影响。请用图示 说明。 7、什么是着火的孕育时间？请图书说明。解释为什么堆放在煤场的在常温下也经常会自然，而直吹 式煤粉锅炉中一次风管中的煤粉在高于150℃的条件也不会自然。 8、热自然温度的定义是什么？热自然温度的影响因素有哪些？如何影响？图示说明。 9、图示着火温度与燃料空气混合物的浓度（过量空气系数）的关系。煤矿巷道中发生瓦斯爆炸的原
燃烧学导论第二版第二章作业答案
根据定义:ST O IC H A C T U A L A /F |A /F |F = 化学当量反应: 38222 2 2 C H a(O 3.76N )3CO 4H O 3.76aN ++?+ air Stoich fuel M W A /F | 4.76a ( )M W = a x y /4=+ (x=3, y=8，所以a=5) 6.15096 .4485.28) 5(76.4)( 76.4|/===fuel air Stoich MW MW a F A 当量比:87.00 .186.15|/|/== =ΦACTUAL STOICH F A F A
化学当量反应：81822C H a (O 3.76N )products ++ a=x+y/4=8+18/4=12.5 products N O H C →++22188475.12)1( 1 kmol C8H18 与１２．５ｋｍｏｌＯ２和４７ｋｍｏｌＮ２混合 （a ） 818 228180 00 f ,C H f ,O f ,N C H H (1)h 12.5h 47h (J /kmol )=++ 2o f ,O h 0= 2o f ,N h 0= f ,C8H18h ?=（５１１页，表Ｂ．２） 02341 f ,C 8H 18123456h 4184(a a /2a /3a /4a a ) T K q q q q q q -=+++-+=（）/1000 可以算出（２９８Ｋ时）：0 f ,C8H18h 224,109kJ /kmol =- )/(109,224)0(47)0(5.12)109,224)(1(18 8H C kmol J H -=++-= （b ）１ｋｍｏｌ混合物中有多少ｍｏｌ异辛烷？多少ｍｏｌ氧气？多少ｍｏｌ氮气？ 0165.0)475.121/(1188=++=H C x 2066.0)475.121/(5.122=++=O x 7769.0)475.121/(472=++=N x 每１ｋｍｏｌ混合物的焓：0 mix i f ,i i h x h = ? ; i i to t x N /N = mix kmol kJ h mix --=++-=/3700)0(7769.0)0(2066.0)109,224(0165.0 c) １ｋｍｏｌ混合物有多少千克？（=混合物的分子量乘以１ｋｍｏｌ／１０００，数值上等于分子量） mix mix mix h h /MW = 260.30)014.28(7769.0)999.31(2066.0)23.114(0165.0=++== ∑i i mix MW x MW mix 3700h 122.27kJ /kg 30.260 -= =-
消防燃烧学燃烧学基础知识复习重点题库
内容摘要：1、新修订的《中华人民共和国消防》将于（A）正式实施。A、2009年5月1日B、2009年8月1日C、2009年9月1日2、下列（AE）火灾可以使用二氧化碳灭火器？A、含碳固体可燃物B、易燃液体C、可燃气体D、可燃金属E、带电物体燃烧3、下列（ABCD）情况容易导致电气线路火灾？... 1、新修订的《中华人民共和国消防》将于（A）正式实施。 A、2009年5月1日 B、2009年8月1日 C、2009年9月1日 2、下列（AE）火灾可以使用二氧化碳灭火器？ A、含碳固体可燃物 B、易燃液体 C、可燃气体 D、可燃金属 E、带电物体燃烧 3、下列（ABCD）情况容易导致电气线路火灾？ A、用金属线捆扎绝缘导线或把绝缘导线挂在钉子上。 B、电源过电压。 C、带电作业。 D、在线路上接入过多或功率过大的电气设备，超过了电气线路的负载能力。 E、连接点由于热作用或长期震动使接头松动。 F、用铜丝、铁丝代替熔断器的熔丝。 3、在设有车间或仓库的建筑内（B）宿舍。 A、不得设置员工 B、严禁设置 C、不得设置员工集体 D、经当地公安消防机构批准后，可以设置 4、发生火灾被火围困时，下列做法正确的是（ACDE）。 A、采用毛巾、口罩蒙鼻，匍匐撤离。 B、进入电梯，乘电梯到底层。 C、利用身边的绳索或床单、窗帘、衣服等自制简易救生绳。 D、关紧迎火的门窗，打开背火的门窗，用湿毛巾或湿布塞堵门缝或用水浸湿棉被蒙上门窗。 E、白天，向窗外晃动鲜艳衣物，或外抛轻型晃眼的东西；晚上，用手电筒不停地在窗口闪动或敲击东西，吸引救援者的注意。 5、下列对新《消防法》的理解，你认为正确的是（C）。 A、在没有发生火灾的时候，消防设施可以作为它用。 B、因特殊情况需要使用明火作业的，可以先动火再补办审批手续。 C、任何单位、个人都有维护消防安全、保护消防设施、预防火灾、报告火警的义务。 D、因发展经济的需要，建设单位可以边设计、边施工、边办理相关的消防手续。 6、根据刑法规定，失火罪处以（C）年有期徒刑。 A、1—3年 B、3—5年 C、3—7年 D、5—7年 7、火场中防止烟气危害最简单的方法是（BC）。 A、跳楼或窗口逃生 B、用毛巾或衣服捂住口鼻 C、低姿势沿疏散通道逃生 8、灭火器压力表用红、黄、绿三色表示压力情况，当指针指在绿色区域表示（A）。 A、正常 B、偏低 C、偏高
燃烧学讲义第一章
第1章燃烧化学基础 1.1 燃烧的本质和条件 1.1.1 燃烧的本质 所谓燃烧，就是指可燃物与氧化剂作用发生的放热反应，通常伴有火焰、发光和发烟的现象。燃烧区的温度很高，使其中白炽的固体粒子和某些不稳定（或受激发）的中间物质分子内电子发生能级跃迁，从而发出各种波长的光；发光的气相燃烧区就是火焰，它的存在是燃烧过程中最明显的标志；由于燃烧不完全等原因，会使产物中混有一些微小颗粒，这样就形成了烟。 从本质上说，燃烧是一种氧化还原反应，但其放热、发光、发烟、伴有火焰等基本特征表明它不同于一般的氧化还原反应。 如果燃烧反应速度极快，则因高温条件下产生的气体和周围气体共同膨胀作用，使反应能量直接转变为机械功，在压力释放的同时产生强光、热和声响，这就是所谓的爆炸。它与燃烧没有本质差别，而是燃烧的常见表现形式。 现在，人们发现很多燃烧反应不是直接进行的，而是通过游离基团和原子这些中间产物在瞬间进行的循环链式反应。这里，游离基的链锁反应是燃烧反应的实质，光和热是燃烧过程中的物理现象。 1.1.2 燃烧的条件及其在消防中的应用 1.1. 2.1 燃烧的条件 燃烧现象十分普遍，但其发生必须具备一定的条件。作为一种特殊的氧化还原反应，燃烧反应必须有氧化剂和还原剂参加，此外还要有引发燃烧的能源。 1．可燃物（还原剂） 不论是气体、液体还是固体，也不论是金属还是非金属、无机物还是有机物，凡是能与空气中的氧或其它氧化剂起燃烧反应的物质，均称为可燃物，如氢气、乙炔、酒精、汽油、木材、纸张等。 2．助燃物（氧化剂） 凡是与可燃物结合能导致和支持燃烧的物质，都叫做助燃物，如空气、氧气、氯气、氯酸钾、过氧化钠等。空气是最常见的助燃物，以后如无特别说明，可燃物的燃烧都是指
燃烧学作业
燃烧学作业 1.表面燃烧理论和容积燃烧理论的特点（P116、P119） 答：湍流火焰表面燃烧理论的实质是：当燃烧表面扩大时，其燃烧反应速度比可燃气体和燃烧产物的混合速度快得多，即火焰皱折到那里，燃烧到那里，这在湍流为团尺度不大，脉动速度较低时是较为切合实际的。 2.简述一种同时考虑大尺度湍流和小尺度湍流的弱湍流火焰的理论 答：表面理论。小尺度湍流火焰和大尺度弱湍流火焰可用表面理论来解释， 3.湍流扩散火焰稳定的方法及基本原理 答：火焰稳定，即保证已经着火了的燃料不再熄灭，要求火焰前沿能稳定在某一位置。要保证火焰前沿稳定在某一位置的必然条件是：可燃物向前流动的速度等于火焰前沿可燃物的传播速度，这两个速度大小相等，方向相反，因而火焰前沿就静止在某一位置上。方法有：1）钝体 2）小型点火火焰稳定火焰 可在流速较高的预混可燃主气流附近放置一个流速较低的稳定的小型点火火焰（又称值班火焰或引燃火焰），使主气流受到小火焰不间断的点燃。 3）用反吹射流稳定火焰 4）采用旋转射流稳定火焰 旋转燃烧器是利用强烈的强烈的旋转气流产生强大的高温回流区，从而强化燃烧的着火和燃烧，同时加速燃料和空气的混合。 5）利用燃烧室壁凹槽稳定火焰 在凹槽内行程一个分离回流流动，这回流区就是对流经的可燃混合气流由返回的高温烟气点燃而维持火焰的稳定。 6）利用带孔圆筒稳定火焰 7）利用流线型物体稳定火焰 前面叙述稳定火焰的基本原则是采用较大阻力的物体使高速齐鲁滞止下来形成回流区，利用回流的高温燃气来点燃混合气以维持火焰的稳定，利用流线型物体的方法原理基本相同，以尽量减少稳定器所造成的流阻损失。 8）利用激波稳定火焰 利用超音速气流形成的激波来进行燃烧，一方面是藉激波的减速作用使气流滞停下来，使燃烧在亚音速气流内进行；另一方面是利用激波所造成的局部极高温度来协助火焰的传播，然而，由于激波后气流速度仍然很高，要形成固定的点火源就需要有火焰传播速度很高的高能燃料。
算法导论 第三版 第21章 答案 英
Chapter21 Michelle Bodnar,Andrew Lohr April12,2016 Exercise21.1-1 EdgeP rocessed initial{a}{b}{c}{d}{e}{f}{g}{h}{i}{j}{k} (d,i){a}{b}{c}{d,i}{e}{f}{g}{h}{j}{k} (f,k){a}{b}{c}{d,i}{e}{f,k}{g}{h}{j} (g,i){a}{b}{c}{d,i,g}{e}{f,k}{h}{j} (b,g){a}{b,d,i,g}{c}{e}{f,k}{h}{j} (a,h){a,h}{b,d,i,g}{c}{e}{f,k}{j} (i,j){a,h}{b,d,i,g,j}{c}{e}{f,k} (d,k){a,h}{b,d,i,g,j,f,k}{c}{e} (b,j){a,h}{b,d,i,g,j,f,k}{c}{e} (d,f){a,h}{b,d,i,g,j,f,k}{c}{e} (g,j){a,h}{b,d,i,g,j,f,k}{c}{e} (a,e){a,h,e}{b,d,i,g,j,f,k}{c} So,the connected that we are left with are{a,h,e},{b,d,i,g,j,f,k}, and{c}. Exercise21.1-2 First suppose that two vertices are in the same connected component.Then there exists a path of edges connecting them.If two vertices are connected by a single edge,then they are put into the same set when that edge is processed. At some point during the algorithm every edge of the path will be processed,so all vertices on the path will be in the same set,including the endpoints.Now suppose two vertices u and v wind up in the same set.Since every vertex starts o?in its own set,some sequence of edges in G must have resulted in eventually combining the sets containing u and v.From among these,there must be a path of edges from u to v,implying that u and v are in the same connected component. Exercise21.1-3 Find set is called twice on line4,this is run once per edge in the graph,so, we have that?nd set is run2|E|times.Since we start with|V|sets,at the end 1
燃烧学习题答案
燃烧学习题答案： 第一章 1.解释下列基本概念: (1)燃烧：燃烧是指可燃物与氧化剂作用发生的放热反应，通常伴有火焰、发光或发烟的现象。 (2)火灾：在时间和空间上失去控制的燃烧称为火灾。 (3)烟：由于燃烧不完全等原因会使得产物中混有一些微小的颗粒，这时即形成“烟”。 (4)热容：在没有相变化和化学变化的条件下，一定量的物质温度每升高一度所需要的热量。 (5)生成热：化学反应中由稳定单质反应生成某化合物时的反应热。 (6)标准燃烧热：在和指定温度下，1mol某物质完全燃烧时的恒压反应热。 (7)热值：单位质量或单位体积的可燃物完全燃烧所放出的热量。 (8)低热值：可燃物中的水和氢燃烧生成的水以气态存在时的热值。 2.燃烧的本质是什么?它有哪些特征?举例说明这些特征. 燃烧的本质是一种氧化还原反应。特征是：放热、发光、发烟、伴有火焰。
3. 如何正确理解燃烧的条件?根据燃烧条件，可以提出哪些防火和灭火方法? 可燃物、助燃物和点火源是燃烧的三要素，要发生燃烧燃烧，可燃物和助燃物要有一定的数量和浓度，点火源要有一定的温度和足够的热量。 根据燃烧条件，可以提出以下防火和灭火的方法： 防火方法：1．控制可燃物；2．隔绝空气；3．消除点火源 灭火方法：1．隔离法2．窒息法3．冷却法 4. 抑制法 8. 举例说明燃烧产物(包括烟)有哪些毒害作用?其危害性主要体现在哪几个方面? 除了CO2和H2O 外，烟气中的其他成分都有一定的毒性、刺激性或腐蚀性。其危害性体现在以下三个方面：1）毒害性；2）减光性3）爆炸性 9.试求出在p ＝1atm 、T=273K 下，1公斤苯(C6H6)完全燃烧所需要的理论 空气量。3 22 ,0,030.10104.2248129276.4104.22)32 32412(76.421.02 m O S H C V V O air =???? ? ??+?=??-++?== -- 10.已知木材的组成为:C-46%、%、%、%、%，问在p ＝1atm 、T=273K 下木材完全燃烧产物体积是多少?
燃烧学第三章作业
第三章作业 使用编程语言求解常微分方程的方法，求解零维系统自燃问题： k0——频率因子，初值取100.0 E——活化能，初值取1.E5 R——气体常数，初值取8.314 C——可燃混合物中反应物浓度，初值取1.0 n——反应级数，初值取1.0 V——容器体积，初值取1.0 Q——可燃混合物的燃烧热，初值取2.E7 T——容器内可燃混合物温度，初值取与T0相等的数值。 h——散热系数，初值取5.0 S——容器壁散热面积，初值取6.0 T0——容器壁温度，初值取800.0 定解条件：t=0时，T=T0。 以上方程描述了一个零维系统的温度从t=0开始随时间变化的过程。 a)使用在第一章已经介绍过的Euler法，求解上述定解条件下的常微分方程，获得系统温度T随时间t的变化曲线。
b)分别令系统初温T0=300、400、500、600、700、800、900、1000、1100（其他参数不变），获得不同初始温度下的系统升温曲线，并讨论系统初温对热自燃过程的影响。 c)分别令散热系数h＝1.0～10.0（T0保持800K），获得不同初始温度下的系统升温曲线，并讨论散热系数对热自燃过程的影响。 问题求解过程如下： 一：程序如下： #include