3.燃料燃烧解析
课题初中物理第二册第三章第一节燃料及其燃烧值
课题：初中物理第二册第三章第一节燃料及其燃烧值一、教学目标：1、在物理知识方面要求：⑴、知道燃烧过程，是燃料的化学能转化为内能的过程⑵、知道什么是燃料的燃烧值及其单位，会查燃料燃烧值表。
2、通过学习，会计算某种燃料完全燃烧放出的热量。
3、阅读有关内容懂得利用燃料、节约能源的意义，二、重点、难点分析：1、重点是掌握燃烧值的概念和单位，根据燃烧值的定义会计算燃料燃烧时放出的热量。
2、燃烧值是用于反映燃料燃烧放热本领的物理量，在应用燃烧值定义计算问题时，在理解燃烧值的实际物理意义基础上解答问题，对初中学生来说有一定的困难，是教学难点。
三、主要教学过程：㈠、引入新课：1、复习内能、热量等概念，指出本章进一步学习内能的应用。
2、同学们是否知道“海湾战争”，为什么美国人大动干戈？除了一些政治原因外，中东地藏中最吸引工业发达国家的是什么？——石油。
石油经过分馏法可提练出汽油、煤油和柴油。
它们都是燃料。
生活中烧水、煮饭、取暖时，需要热量，它们大多是从哪里来的？内能是人类使用的最大量的一种能量，获得内能的途径之一是燃烧燃料。
㈡、新课教学板书：第三章：内能的利用热机一、燃料及其燃烧值：1、燃料的燃烧值：指导学生阅读，提问1：燃料燃烧过程是物理变化还是化学变化？提问2：在这个过程中能的转化情况怎样？板书：燃料燃烧过程中:燃料的化学能转化为内能,放出热量。
提问3：你说出燃料的种类和常用的燃料吗？分固体（木柴、煤等）液体（汽油、柴油、酒精等）气体（煤气、天燃气、氢气）组织学生看课本P30图3-1，并讨论图注中所出的问题。
四口之家一个月需要的内能，即吸收热量是一定的，这些热量由燃料燃烧放出。
用木柴需要150千克，煤只需75千克，而液化气只要30千克。
从某种意义上讲，木柴不如煤，煤不如液化气。
（提问：如何区别燃料之间上差异？）引入燃烧值的概念。
2、燃料值的定义，单位。
1千克的燃料完全燃烧放出的热量，叫燃料的燃烧值。
单位：焦耳/千克（读作：焦耳每千克）燃烧值是用来比较计算不同种类的等质量的燃料完全燃烧时放出的热量的多少。
燃烧的类型 完全燃烧和不完全燃烧
燃烧的类型完全燃烧和不完全燃烧燃烧是一种常见的化学反应过程，它是指物质与氧气发生反应放出能量的过程。
在燃烧过程中，存在着不同的燃烧类型，其中包括完全燃烧和不完全燃烧。
本文将对这两种燃烧类型进行详细介绍。
一、完全燃烧完全燃烧是指燃料以足够的氧气供应下，发生在适当温度条件下的燃烧过程。
在完全燃烧反应中，燃料的燃烧产物只有二氧化碳和水。
以甲烷（CH4）为例，完全燃烧的反应方程式为：CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O在这个反应中，甲烷与氧气反应生成二氧化碳和水，其中氧气是完全消耗的。
这意味着在完全燃烧过程中，燃料的所有能量都被释放，并且没有未燃烧的残留物。
完全燃烧是一种高效的燃烧方式，它可以充分利用燃料的能量，产生最大的能量输出。
因此，在大多数工业和家庭应用中，我们通常追求完全燃烧效果，以获得更有效的能源利用。
二、不完全燃烧与完全燃烧相对应的是不完全燃烧。
不完全燃烧是指燃料在缺乏氧气或燃烧温度不足的情况下进行的燃烧过程。
在不完全燃烧中，燃料的燃烧产物除了二氧化碳和水外，还包括一些有害的气体，如一氧化碳（CO）和颗粒物。
不完全燃烧的原因主要有两个方面。
首先，燃料与氧气的比例不足，无法提供足够的氧气供应。
其次，燃烧温度不足，导致燃料无法完全被氧气分解并发生反应。
不完全燃烧的实质是氧气与燃料之间的反应不充分，因此，部分燃料未能被燃烧，产生了有害的副产物。
例如，乙烷（C2H6）在不完全燃烧下的反应方程式为：2C2H6 + 5O2 → 4CO + 6H2O在这个反应中，乙烷与氧气反应生成一氧化碳和水。
由于氧气的供应不足，部分乙烷未能充分燃烧生成二氧化碳，而是生成了一氧化碳。
一氧化碳是一种无色、无味、有毒的气体，对人体健康具有潜在危害。
不完全燃烧对环境和人体健康都具有不利影响。
其中，一氧化碳是一种常见的有害气体，在室内和车辆封闭环境中容易累积，对人体呼吸系统和心血管系统造成伤害。
此外，不完全燃烧产生的颗粒物也会造成空气污染，并对大气质量产生负面影响。
第六单元：《燃烧与燃料》知识汇总精讲(解析版)--九年级化学期末考点(鲁教版)
第六单元：《燃烧与燃料》知识汇总精讲【考点精讲】考点一、燃烧与灭火（1）定义：可燃物跟氧气发生的剧烈的发光、发热的氧化反应。
（2）条件：①物质具有可燃性； ②可燃物跟氧气充分接触；③可燃物的温度达到着火点以上（着火点：可燃物燃烧所需要的最低温度，是物质的固有属性，不能改变；着火点越低，越易燃烧）；三者同时具备才可以燃烧。
（3）促进燃烧的方法：①增大氧气的浓度；②增大可燃物与氧气的接触面积； 燃烧分类：①充分燃烧：氧气充足；②不充分燃烧：氧气不足。
例如：（1）乙炔：（2）碳：氧气充足，化学方程式：C+O 2CO 2 ；氧气不充足2C+O 22CO ；（CO 中毒：与血红蛋白结合，失去运氧能力）2、灭火原理：破坏燃烧所需的条件，（只要破坏其中一个燃烧条件，就可灭火）。
方法：①隔绝氧气（如沙土覆盖）； ②移走可燃物（如关闭煤气阀门）； ③降低温度到着火点以下（如用水灭火）。
3、爆炸（1）分类：①物理爆炸：如气球吹爆、爆胎、锅炉爆炸等；②化学爆炸：燃放鞭炮、甲烷爆炸等。
（2）化学爆炸的条件：①可燃性气体或粉尘在空气中的含量达到爆炸极限； ②遇明火燃烧；③气体体积在有限的空间内急剧膨胀。
典例1 【2020云南】下列有关燃烧和灭火的说法正确的是（ ）乙炔 充分燃烧不充分燃烧 条件 氧气充足 氧气不充足现象 蓝色火焰、放热 黄色火焰、放热、浓烈黑烟 生成物 二氧化碳和水 一氧化碳（或炭黑）、水 方程式2C 2H 2+5O 22H 2O+4CO 2 2C 2H 2+3O 22H 2O+4COA.熄灭酒精灯时，用嘴吹灭B.通电的电热毯着火时，用水浇灭C.篝火晚会时，把木柴架空，有利于木柴充分燃烧D.只要可燃物的温度达到着火点，可燃物就能燃烧【答案】C【解析】A、熄灭酒精灯时，不能用嘴吹灭，应用灯帽盖灭，错误，不符合题意。
B、通电的电热毯着火时，不能用水浇灭，用水浇灭，会有触电的危险，错误，不符合题意。
C、篝火晚会时，把木柴架空，使木柴与空气充分接触，有利于木柴充分燃烧，正确，符合题意。
热力学工程与设备 第三章 燃料燃烧
1、元素分析法： C、H、O、N、S、A、M
C：煤中含量最多的可燃元素，一般含量为15-90%
以两种形式存在：
碳氢化合物：碳与氢、氮、硫等元素结合成有机化合物 碳呈游离状态
H、可燃元素，一般含量为 3-6%
以两种形式存在：
化合氢（H2O)：与氧化合成结晶水形式(不可燃 ） 自由氢：与化合物组成的有机物，如CnHm(可燃）
Qgr.ar Qnet .ar 单位燃料所生成的水由 C的液态水 0 变成20 C的水蒸气所吸收的热量
M ar H ar 18 Qgr.ar Qnet .ar 2500 ( ) 100 100 2 25( M ar 9 H ar )k J / k g
Qnet .ar Qgr.ar 25 M ar 225 H ar
n 18 1 Qgr Qnet 2500 ( H 2 2CH 4 H 2 S Cm H n ) 2 22.4 100 n 20.1( H 2 2CH 4 H 2 S Cm H n )kJ / Bm3 2 标准燃料的概念 规定: 热值为41820kJ/kg（约合10000kcal/kg）的气 体为标准气。
ar . f
f 分析基 C f % H f % O f % N 100 S f % A f % W f % 100 % % M
100
M ar M ad 100 M ad
（3）干燥基（干燥基）： 以无水的煤为基准而测出的煤各元素的质量百分组成。 干燥基
干燥基
Cd % H d % O d % N d % S d % Ad % 100 %
二、其它热工性质
1、固体燃料
（1）挥发分： 在隔绝空气的条件下，将一定量的镁杨在温度900℃下加 热7min，所得到的气态物质（不包括其中的水分） 组分：含矿物结晶水、挥发性成分和热分解产物 煤中挥发物含量影响燃烧的火焰长度及着火温度。 一般的：挥发物含量高时火焰长，着火温度低，易着火 （2）煤的粘结性 指粉碎过的煤粒在规定条件下干馏成焦，煤粒或与外加物 相粘结的强度。 粘结性强的煤：易结大块。 粘结性弱的煤：易堵塞炉栅。
3.燃料燃烧解析
空气过剩系数
实际空气量：
实际供给的空气量 La 理论论空气L0
a的一些经验值： 气体燃料： 液体燃料： a＝1.05～1.15 a＝1.15～1.25
La aL0
块状固体燃料：a＝1.3～1.7 煤粉燃料： a＝1.1～1.3
2.气体燃料完全燃烧生成烟气量的计算 生成烟气的总体积应为各可燃组分燃烧生成物的体积、 燃料中的不可燃组分及燃烧所用空气带入氮的体积。
3.燃烧产物组成计算
CO2 %
CO CH 4 nCn H m CO2
Va
1 100 100%
m 1 H 2 CH C H H S H O 2 4 n m 2 2 2 100 100% H 2O% Va
SO2 %
t 20 4 4 a(t 20)
式中：a――温度修正系数，1/℃
3)固体燃料 固体燃料是由复杂的有机化合物组成的，其基本组 成元素有C、H、O、N、S，还有一些水分和灰分。 天然的固体燃料是煤，按其形成年代不同可分为泥 煤、褐煤、烟煤和无烟煤。
3.2 燃烧计算
燃烧计算的主要内容包括：一定量燃料燃烧所需要的空气 量、生成烟气量及燃烧温度的计算等。
2022年中考化学真题分类汇编燃料和燃烧含答案解析
A．点燃天然气：CH4+2O2 2H2O+CO2↑
B．铁粉溶于稀盐酸：2Fe+6HCl═2FeCl3+3H2↑
C．硫在空气中燃烧：S+O2 SO2
D．高炉炼铁：Fe2O3+CO 2Fe+CO2
5.（2022牡丹江）下列有关氧气的说法错误的是
A. 通常状况下，氧气是无色、无味的气体
17.（2022牡丹江）暑期实践活动中，同学们走进工厂，在实践中认识化学、体验化学、感悟化学。
（1）去工厂的途中，同学们看见路边鱼塘中用水泵把水喷向空中，这样做的目的是______；同学们发现农用车排出大量的尾气，经讨论应安装尾气净化装置，常见的净化原理是： ______。
（2）在工厂里，同学们看到车间里备有干粉灭火器，灭火时干粉灭火器喷出的固体粉末能覆盖在可燃物表面，此过程中体现的灭火原理是______。
A．绿色出行，积极践行“低碳生活”
B．用布袋代替塑料袋，减少“白色污染”
C．植树造林，努力营造“绿水青山”
D．大量开采利用化石燃料，缓解“能源危机”
8.（2022温州）在“烹饪与营养”实践活动中（如图），灶内的木材燃烧一段时间后火焰变小，某同学用长木棒挑开木材堆后，火焰重新变旺，这是因为（ ）
A. 灶内的木材变更多
一、选择题
1.（2022湖州）将一根火柴折断，分成火柴头和火柴梗两部分，放在铜片上，如图所示。用酒精灯加热铜片，发现火柴头先燃烧。下列叙述中，错误的是（ ）
A. 用酒精灯加热要使用外焰
B. 利用了铜片良好的导热性
C. 说明了火柴头和火柴梗有不同的着火点
D. 说明了燃烧需要助燃剂
2.（2022自贡）2022年5月12日是我国第14个防灾减灾日，下列做法错误的是（ ）
人教版化学燃料和燃烧知识点总结
第八单元：燃烧及其利用知识点总结Designer ：Mr. Liu课题一：燃烧与灭火1、 燃烧的定义：一种发光、发热的剧烈的化学变化2、 燃烧条件：★（同时满足，缺一不可） ★（环境温度要高于着火点）着火点：物质达到燃烧所需的最低温度。
是固定值，不可改变。
变化的是环境温度。
火柴的着火点比煤炭的着火点要低，容易着火。
物质的着火点各不相同。
同时满足：意味着只要三个条件缺一，就不会造成燃烧，起到灭火的作用。
风吹蜡烛熄灭是因为风带走热量使温度降到着火点以下。
风吹森林大火，越吹越旺。
是因为带来更多的氧气。
※ “烧不坏的手绢”实验说明：着火燃烧的是手绢中的酒精。
酒精燃烧时产生的热量让手绢上的水蒸发，而水蒸发是个吸热过程，这使得手绢的温度没有达到着火点，故手绢能“安然无恙”。
3、 灭火的方法：⑴清除可燃物或是可燃物与其他物品隔离。
如，煤气着火时，要将阀门关闭；森林着火，可设置隔离带；“釜底抽薪”。
⑵将可燃物与空气隔绝。
如，盖锅盖来灭油锅中的火；用细沙扑灭实验室中酒精引起的火灾；二氧化碳密度大，不燃烧也不支持燃烧，故用二氧化碳来灭火比较常见。
⑶降低环境温度，使之低于可燃物的着火点。
如，冷却剂：水、干冰等物质来降温。
火着火点 可燃物 与氧气接触4、加速可燃物的燃烧的方法：增大与氧气的接触面积；提高氧气的浓度。
带火星的木条放入氧气中能复燃是因为氧气浓度大。
小木条比木块容易燃烧是因为与氧气的接触面积大。
5、完全燃烧：燃烧快，放热量多，C、H元素转化成CO2和H2O。
（氧气充足）C+ O2 点燃CO2不完全燃烧：燃烧慢，放热少，C、H元素部分生成CO、C等。
（氧气不足）2C+ O2 点燃2CO 6、一氧化碳：无色、无味的剧毒气体。
具有可燃性：2CO+ O2 点燃2CO2。
——大多是由燃料不完全燃烧、汽车尾气、煤气泄露等形成。
中毒机理：一氧化碳与血液中的血红蛋白相结合，降低了血红蛋白的载氧能力，使人体缺氧。
7、爆炸：在有限空间内，产生大量气体或气体受热急速膨胀，会形成爆炸。
燃料和燃烧部分习题答案解析
收到基的计算100干燥基的计算:A d = 10.35《燃料与燃烧》习题解答第一篇燃料概论1. 某种煤的工业分析为：M 「=3.84, A d =10.35, gf=41.02,试计算它的收到基、干燥基、干燥无灰 基的工业分析组成解：干燥无灰基的计算：V daf =41.02FC daf=100 -V daf- 58.98 ;FC ar= 100 - Aar- M ar -V ar100 一 M ar 一 A arV ar 二 V daf巴 巴=35.36 A ar = 9.95FC r = 50.85W = 36.77;FC d =100 -V d - A d =52.882. 某种烟煤成分为：O af =83.21 H daf =5.87 O daf =5.22 N daf =1.90 A d =8.68 M ar =4.0; 试计算各基准下的化学组成。
解：干燥无灰基： S daf = 100 _ C daf _ H daf - °daf _ N daf = 3.80 收到基：A ar =A d 100_M ar =8.33100C =cX 100一A ar 一 M ar =72 953.人工煤气收到基组成如下:计算干煤气的组成、密度、高热值和低热值;解：干煤气中：H 2,d = 48.0 >100/ (100-2.4 ) ]=49.18CO ,d = 19.3 >.025=19.77CH 4, d = 13.31O 2, d = 0.82N 2 ,d = 12.30CO 2, d = 4.61=(2 >49.18%+28>9.77%+16>3.31%+32>.82%+28>2.30%+44>4.61%)/22.4 p= M 干/22.4=0.643 kg/mC ar 二C daf % 100 - A ar - W ar100= 83.21% 100 -8.33 -4100=72.95%Q 高=4.187 X 3020X).1977+3050X).4918+9500 >0.1331 )3 3=14.07 X10 kJ/m = 14.07 MJ/ mQ 低=4.187 X 3020X).1977+2570X).4918+8530 X.1331 )3 3=12.55 X10 kJ/m = 12.55 MJ/ m第二篇燃烧反应计算第四章空气需要量和燃烧产物生成量5.已知某烟煤成分为(%：Gaf—83.21,H daf—5.87, O daf—5.22, N daf—1.90,S daf—3.8, A d—8.68, W ar—4.0,试求:(1)理论空气需要量L0 (nVkg );(2)理论燃烧产物生成量V0 (nVkg );(3)如某加热炉用该煤加热，热负荷为17X103kW要求空气消耗系数n=1.35 ,求每小时供风量，烟气生成量及烟气成分解：(1)将该煤的各成分换算成应用成分:A ar= Ad % 100 War-8.68% 100 _4 =8.33%100 100H ar=H da f% 0.8767 =5.87 0.8767% = 5.15%O ar =O daf% 0.8767 =5.22 0.8767% =4.58%N ar=N daf% 0.8767 -1.9 0.8767% =1.66% S ar=S da f% 0.8767 =3.80 0.8767% =3.33%L o 二11.429 0.211 〔8 、= ------------- x —X72.95 +8x5.15 +3.33 —4.58 1X0.011.429 x0.21 <3 丿(2)计算理论燃烧产物生成量 V0：V 空十空L0^2 32 2 18 28丿100 100‘72.95 +3.33 100 32 5 15 4 1 66———0.224 0.79 7.81=8.19 m3/kg(3) 米用门捷列夫公式计算煤的低发热值:低= 4.187 >{81 >C+246H— 26 X O- S)- 6>W]]=4.187 >81 X2.95+246 X5.15 - 26X 4.58 - 3.33 ) - 6X4]=29.80 (Mj/m)每小时所需烟煤为:317 10 3600317 10 360029809-2.053 1 03 kg/hW ar =4%计算理论空气需要量L o：8C +8汉H +S _01 100每小时烟气生成量:V tol二m V n = 2053 8.19 0.35 7.81 = 2.24 104(m3/h)每小时供风量:L tol=m nL0=2053 1.35 7.81 =2.16 104m3/h计算烟气成分:C 22 4 72 95 22 4 3 3 V co m 2053 = 2.80 103(m3 /h) COV H,O S 22 4 3V so =三汇^ xm = 46.8(m /h)232 100= (H W 空)m,296 103(m3/h)2 18 100V N空xm+0.79L n =1.714x104(m3/h)2 28 10021V o2=^x(Ln—L0)xm=1.188x1O3(m3/h)计算烟气百分比组成:CO =12.45% SQ2Z=0.21% H 2O =5.73% N 2 =76.36% O 2' =5.25%6.某焦炉干煤气％成分为：CO-9.1 ; H—57.3 ; CH— 26.0 ; C2H— 2.5 ; CO— 3.0 ;O— 0.5 ; N—1.6 ;煤气温度为 20C。
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W y 9H y y y Q 2500 25( W 9 H ) 100 100 f f QGW QDW 25(W f 9 H f )
y DW
r r QGW QDW 225H r
对于1立方米煤气
H 2 H 2O 由 H 2 S H 2O 得 ，1标准立方米煤气燃烧生成 m Cn H m H 2O 2
的质量百分数。 ②分析基组成
C f % H f % O f % N f % S f % A f % W f % 100% 式中：C f %、H f %……分别表示C、H ……在分析基组成中的
质量百分数。
③干燥基组成
C g % H g % O g % N g % S g % Ag % 100%
以应用基表示的灰分组成为：
A y % Ag % 0.968 10.92% 0.968 10.57%
由可燃基换算为应用基的换算系数为：
100 ( A y W y ) 100 (10.57 3.20) 0.86 100 100
以应用基表示的其它各成分为：
C y % C r % 0.86 80.67% 0.86 63.38% H y % H r % 0.86 4.85% 0.86 4.17% O y % O r % 0.86 13.10% 0.86 11.27% N y % N r % 0.86 0.80% 0.86 0.69% S y % S r % 0.86 0.58% 0.86 0.50%
高位热值（QGW）：是指燃烧产物中的水汽冷凝为0℃的液态水。
低位热值（QDW）：是指燃烧产物中的水汽冷凝为20℃的水蒸气。 固体、液体燃料中的水分来源有两方面（1㎏燃料为例）：
一为燃料中所含的水分1×Wy/100；
二为氢燃烧生成的水9×Hy/100， 以应用基表示高、低位热值之差为：
Q
y GW
其它基准
例题：
已知烟煤组成如下：
C r % H r % O r % N r % S r % Ag % W y % 80.67 4.85 13.10 0.80 0.58 10.92 3.20
将其换算成以应用基表示的燃料组成。
解：由干燥基换算成应用基的换算系数为：
100 W y 100 3.2 0.968 100 100
3.燃料燃烧
3.1燃料特性及各类燃料
燃料根据物态不同可分为气体燃料、液体燃料 和固体燃料。
燃料根据来源不同可分为天然燃料和人造燃料。
3.1.1 燃料组成
1）气体燃料组成 气体燃料是由若干可燃气体与不可燃气体组成的混合物。 其中可燃气体如CO、H2、CH4和其它碳氢化合物CnHm， 不可燃气体如CO2、N2、H2O等。 湿组成 CO w % H w % CH w % C H w %
式中：COd %－－CO在干组成中的百分含量； 其余类推。
干组成是表示气体燃料特性的稳定指标。湿组成是气
体燃料的实际组成，是燃烧计算的依据。 干、湿组成换算： 取100m3湿煤气，则CO的体积为：
VCO 100 COw % (100 H2Ow )COd %
w (100 H O ) 2 CO w % CO d % 100
水气的质量为：
1 m 18 H 2 H 2 S Cn H m H 2O 100 2 22.4
则其湿组成表示的高、低热值之差为：
1 m 18 Q Q 2500 H 2 H 2 S Cn H m H 2 O 100 2 2 2.4 m 20.1 H 2 H 2 S Cn H m H 2O 2
2 4 n m
CO2 w % N 2 w % …… H 2O w % 100%
式中：COw %－－CO在湿组成中的百分含量； 其余类推。
干组成
CO d % H 2 d % CH 4 d % Cn H m d % CO2 d % N 2 d % …… 100%
式中：C g %、H g %……分别表示C、H……在干燥基组成中的 质量百分数。
④可燃基组成
C r % H r % Or % N r % S r % 100%
式中：C r %、H r %……分别表示C、H……在可燃基组成中的 质量百分数。
由于燃料中水分、灰分受外界条件的影响波动较大，因此 用可燃基表示燃料组成更为稳定，但应用基组成是燃烧计算的 依据。
得
2）固体燃料、液体燃料组成 固体燃料和液体燃料都是由古代动植物埋藏地下， 经过长期的地质和化学作用而生成，其基本组成是各种 有机化合物，组成元素有C、H、O、S、N，除此之外还 有灰分A和水分W。 有以下几种表示方法： ①应用基组成
C y % H y % O y % N y % S y % A y % W y % 100% 式中：C y %、H y %……分别表示C、H ……在应用基组成中
此烟煤的应用基组成为：
C y % H y % O y % N y % S y % A y % W y % 69.38 4.17 11.27 0.69 0.50 10.57 3.20
4.1.2 燃料的热值（发热量）
1）热值的定义 单位质量或体积的燃料完全燃烧，燃烧产物冷却到参 加燃烧反应物质的起始温度时所放出的热量，称为热值， 以Q表示。对于液体、固体燃料，单位为kJ/㎏， 对于气体燃料，其单位为kJ/m03。
w GW w DW
2）热值计算
①气体燃料热值计算
Q xi Qi
i 1
3 式中：Qi－－各可燃组分的热值，kJ / m0 ;