燃烧学 第1章 作业
燃烧学课后习题答案
n 2 33 . 44 , T 2 1900 273 2173 K
P2 P1
n 2T 2 n 1T1
0 .1
33 . 44 2173 31 . 94 298
0 . 763 MPa
《燃烧学》--作业
1 已知木材的质量百分数组成：C—40%，H—10%， O—41%，N—2%，W—6%，A—1% （1）1kg木材完全燃烧理论空气量，烟气的组成， 体积 (α＝1) （2）木材的高低热值 （3）α＝1.5，完全燃烧所需的空气量，烟气的组 成，体积 （4）α＝1.5 燃烧温度 【解】： V C H S O 22 . 4 10 4 32 32 12 （1）
7
1 . 334
3 3600
通过查表，可知：erf（1.334)大约等于0.94， 比0.9大，即此时的 0.06 <0.1。也就 是说板背面的温度小于临界温度，板可以看作半 无限大固体来考虑。 T T0 则有： T T 0 . 06
0
求解可得：T＝312K,即39oC
2 0 ,O 2
10 41 40 22 . 4 10 4 32 12 1 . 02 m
3
2
1
《燃烧学》--作业
V 0 , air
V 0 ,O
2
1 . 02 0 . 21
4 . 86 m
3
0 . 21
CO 烟气的组成： 2 , H 2 O , N 2
（3）α＝1.5 完全燃烧所需的空气量，烟气的 组成，体积 3 V a , air V 0 , air 1 . 5 4 . 86 7 . 29 m α＝1.5 CO 2 , H 2 O , N 2 , O 2 烟气的组成：
第一至第五章练习题
第五章 练习题 1、分析热自燃必要条件及热自燃的影响因素。 、分析热自燃必要条件及热自燃的影响因素。 2、简述着火半岛现象。 、简述着火半岛现象。 3、简述着火浓度界限的影响因素。 、简述着火浓度界限的影响因素。 4、什么是火焰，本生灯火焰传播速度的测定 、什么是火焰， 方法。 方法。 5、简述层流火焰传播速度的影响因素。 、简述层流火焰传播速度的影响因素。 6、简述预混湍流火焰分类及形成的原因。 、简述预混湍流火焰分类及形成的原因。 7、简述预混火焰稳定的基本条件。 、简述预混火焰稳定的基本条件。 8、如何防止回火与脱火？具体措施有哪些？ 、如何防止回火与脱火？具体措施有哪些？ 9、简述层流扩散燃烧火焰的结构及特点。 、简述层流扩散燃烧火焰的结构及特点。
组分 含量（%） CO2 5.5 CO 26.0 H2 12.5 CH 4 2.5 C2H 2 0.5 O2 0.2 N2 47.0 H 2S 1.3 H 2O 4.5
燃烧时α=1.2，计算：①燃烧所需实际空气用量（ Nm3/ Nm3煤 气）； ②实际湿烟气生成量（Nm3/ Nm3煤气）； ③干烟气及湿烟气组成百分率。
第四章 练习题 1、生成焓、反应焓、燃烧焓的定义及区别。 、生成焓、反应焓、燃烧焓的定义及区别。 2、计算C2H2在空气中完全燃烧时的燃烧焓。 、计算 在空气中完全燃烧时的燃烧焓。 3、什么是质量作用定律。 、什么是质量作用定律。 4、什么是活化能，简述活化分子碰撞理论。 、什么是活化能，简述活化分子碰撞理论。 5、简述链锁反应理论，举例说明。 、简述链锁反应理论，举例说明。
燃烧与爆炸习题 答案
1．填空
（1）燃料、氧化剂、引燃源 （2）必要 （3）控制可燃物、隔绝空气、消除或控制点火源 （4）隔离法、窒息法、冷却法、抑制法 （5）燃烧诱导期或着火延滞期 （6）预混、扩散 （7）蒸发、分解、表面 （8）闪点 （9）活化能理论、过氧化物理论、链锁反应理论 （10）链的引发、链的传递、链的终止 （11）喷射 （12）高
2．简答题
（1）答：原理是：使灭火剂参与到燃烧反应中去，它可以销毁燃烧过程中产生
的游离基，形成稳定分子或低活性游离基，从而使燃烧反应终止。
（2）答：物质发生受热自燃取决于两个条件：一是要有外部热源；二是有热量
积蓄的条件。引起自热自燃也是有一定条件的，其一必须是比较容易产生反应热
的物质；其二此类物质要具有较大的比表面积或是呈多孔隙状的，如纤维、粉末
第三章 答案 1．填空
（1）正常火焰传播、爆轰 （2）低，高 （3）重量，线 （4）辐射 （5）受热分解出可燃气，形成疏松多孔的碳化层结构 （6）有焰，无焰 （7）热解区、炭化区 （8）刚性结构的多孔碳
2．简答题
（1）答：爆轰的特点：①燃烧后气体压力要增加；②燃烧后气体密度要增加； ③燃烧波以超音速进行传播。正常火焰传播的特点：①燃烧后气体压力要减少或 接近不变；②燃烧后气体密度要减少；③燃烧波以亚音速（即小于音速）进行传 播。 （2）答：若在一长管中充满均匀混气，当用电火花或其它火源加热某一局部混 气时，混气的该局部就会着火并形成火焰。火焰产生的热量会由于导热作用而输 送给火焰周围的冷混气层，使冷混气层温度升高，化学反应加速，并形成新的火 焰。这样使一层一层的新鲜混气依次着火，也就是薄薄的化学反应区开始由引燃 的地方向未燃混气传播，它使已燃区和未燃区之间形成了明显的分界线，称这层 薄薄的化学反应发光区为火焰前沿。 （3）答：①火焰前沿可以分成两部分：预热区和化学反应区；②火焰前沿存在 强烈的导热和物质扩散。 （4）答：热理论认为火焰能在混气中传播是由于火焰中化学反应放出的热量传 播到新鲜冷混气中，使冷混气温度升高，化学反应加速的结果；扩散理论认为凡 是燃烧都属于链式反应。火焰能在新鲜混气中传播是由于火焰中的自由基向新鲜 冷混气中扩散，是新鲜冷混气发生连锁反应的结果。 （5）答：①混气初温：混气初温增加，混气燃烧时火焰温度就越高，化学反应 速度会越快，火焰传播速度就越高；②压力：对二级反应，压力与火焰传播速度 关系不大；③可燃气体浓度：混气中可燃气与空气比值不同，火焰传播速度不同。 实验发现混气中可燃气与空气比值存在一个最佳比值，在此最佳比值条件下火焰 传播速度最快，否则会下降。理论上这个最佳比值应等于化学当量比；④惰性气 体：惰性气体加入量越多，火焰传播速度越小；⑤混气性质：混气导热系数增加， 火焰传播速度增加；热容增加，则火焰传播速度下降。 （6）答：原油在连续燃烧的过程中，其中沸点较低的轻质部分首先被蒸发，离 开液面进入燃烧区。而沸点较高的重质部分，则携带在表面接受的热量向液体深 层沉降，或者形成一个热的锋面向液体深层传播，逐渐深入并加热冷的液层。这 一现象称为液体的热波特性，热的锋面称为热波。 （7）答：由于原油的沸程较宽，组分之间的比重相差较大，因此在燃烧时能形
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。
燃烧学作业
第二章1、说明煤的化学成分以及各组分对煤质的影响？煤的化学组成：碳C，氢H，硫S，氧O，氮N，水分，灰分。
①碳：含碳量多少决定了燃料发热值的高低。
碳是一种较难燃烧的元素需要在较高的温度下才能着火燃烧，所以碳化程度高的固体燃料（无烟煤）就不容易燃烧。
②氢：氢是燃料中最有利的可燃元素。
它燃烧时能放出大量的能量（约相当于碳发热量的4.5倍）氢最容易燃烧，所以燃料中含氢愈多，燃料就越容易着火，且燃烧的亦愈好，并且含氢较高的燃料燃烧时，易生成炭黑。
含有大量氢的固体燃料在贮藏时容易风化，风化时会失去部分可燃元素。
其中首先是氢。
③硫：硫是燃料中最有害的可燃元素。
燃烧时可放出少量的热量。
燃烧后产生SO2与SO3气体，这些气体与烟气中的水蒸气结合形成亚硫酸或硫酸等蒸气，对燃烧设备的金属表面引起严重的腐蚀。
④氧和氮：氧、氮是煤的内部杂质，两者都不能燃烧。
他们的存在，相对的减少了可燃元素碳氢的含量，因而是燃料发热量减少，杨在燃料中呈化合物状态存在的，它与一部分可燃元素（如碳和氢）结合成化合物，这样就约束了一部分可燃成分，使煤的发热量进一步减少。
氮既不能燃烧，也不能助燃。
因此，在燃烧时一般不参加反应而进入烟气中去。
但在温度高和含氮量高的情况下，将会产生氮氧化物（NOx）等物质，排入大气会造成换进污染。
⑤水分，灰分：他们的存在不仅减少了可燃元素的含量，降低了燃料的热量，同时还给煤的燃烧带来一定的困难，如不易着火，燃烧后结渣等。
灰分在燃烧后将以灰尘的形式随烟气带走，这会引起各类燃烧装置和通道阻塞、磨损，并影响传热。
如含有钒、钠等化合物（钠盐、钒盐）时还会产生高温腐蚀。
因为灰分的存在会相对地减少燃料中可燃物质的含量，降低发热量；同时还易造成燃料不完全燃烧和给设备的维护与操作带来困难，所以燃料中灰分含量是衡量煤质经济价值的一个很重要的指标。
2.何为煤的黏结性及灰熔点？何为煤的结焦性及结渣性？它对煤的燃烧有何影响?答：（1）黏结性：粉碎后的煤在隔绝空气的情况下加热到一定的温度时，煤的颗粒相互黏结形成焦块的性质（焦炭形成不同坚固程度的性质）（2）灰熔点：由于多组成分的原因，灰分没有明确的熔化温度，它的熔化是一个过程，其其熔化特性通常使用t1,t2,t3三个特征温度来描述。
高中化学 第一章第2节 燃烧热 能源作业(含解析)新人教版选修4
燃烧热能源1．对于燃烧热，下列叙述正确的是( )A．在25 ℃、101 kPa时，纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，叫做该物质的燃烧热B．反应热有正负之分，燃烧热ΔH全部是正值C．在25 ℃、101 kPa时，1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量即为该物质的燃烧热D．化学方程式前的化学计量数扩大，燃烧热亦扩大答案 C解析A项，未限定纯物质的物质的量是1 mol；B项，燃烧反应是放热反应，ΔH<0；C 项，燃烧热指1 mol纯物质在25 ℃、101 kPa时完全燃烧生成稳定的氧化物时放出的热量；D项，燃烧热特指1 mol纯物质完全燃烧生成稳定氧化物时放出的热量，其数值不随化学计量数改变而改变。
2．下列说法中正确的是( )A．物质燃烧放出的热量是燃烧热B．1 mol C燃烧生成CO时放出的热量就是C的燃烧热C．1 mol H2燃烧生成水时放出的热量是H2的燃烧热D．相同条件下，1 mol H2O(l)完全分解吸收的热量与H2、O2化合生成1 mol H2O(l)放出的热量值相等答案 D解析A项中，燃烧热是指在25 ℃、101 kPa下，1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时放出的热量，错误；B项中碳燃烧生成的稳定化合物应为CO2，错误；C项中H2燃烧时的条件及生成水的状态不确定，故1 mol H2燃烧生成水放出的热量不一定是H2的燃烧热，错误；D项中，根据能量守恒定律可知，正确。
(1)正确理解燃烧热①一个条件：25 ℃、1．01×105 Pa。
②一个标准：1 mol纯物质。
③两个要求：“完全燃烧”“稳定的氧化物”；C→CO2(g)、H→H2O(l)、S→SO2(g)等。
④两种表示：“某物质燃烧热是a kJ·mol－1”或“某物质燃烧热是ΔH＝－a kJ·mol－1”。
(2)燃烧热的计算：由燃烧热定义可知：25 ℃、101 kPa时，可燃物完全燃烧产生的热量＝可燃物的物质的量×其燃烧热，即Q放＝n(可燃物)×|ΔH|；或变换一下求物质的燃烧热：ΔH ＝－Q 放n 可燃物。
燃烧学第一章
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。
燃烧学—第1章作业
中国矿业大学能源学院安全与消防工程系
2
《燃烧学》--作业 燃烧学》--作业
V0,air
1.02 = = = 4.86m 3 0.21 0.21
V0,O2
烟气的组成： 烟气的组成： CO2 , H 2 O, N 2
VCO2 = 0.747m 3
VH 2O = 1.195m 3
VN 2 = 3.885 + 0.79(1.5 − 1)V0,air = 5.775m 3
VO2 = 0.21× (1.5 − 1)V0,air = 0.51m 3
V yq = V0, yq + (α − 1)V0,air = 5.797 + (1.5 − 1) × 4.86 = 8.227m 3
QL = QH − 6 × (9H + W )× 4.18 = 21409.96 − 6 × (9 ×10 + 6)× 4.18 = 19002.28KJ
完全燃烧所需的理论空气量， （ 3 ） α ＝ 1.5 完全燃烧所需的理论空气量 ， 烟气的组 成，体积 Va ,air = α ⋅ V0,air = 1.5 × 4.86 = 7.29m 3 α＝1.5 烟气的组成： CO2 , H 2 O, N 2 , O2 烟气的组成：
V0, N 2 = N 2 × 10 −2 + 0.79V0,air = 4.7 × 10 −2 + 0.79 × 4.284 = 3.43m 3
V0, yq = V0,CO2 + V0, H 2O + V0, N 2 = 0.38 + 1.164 + 3.43 = 4.974m 3
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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。