固体燃料
高一化学火箭推进剂知识点
高一化学火箭推进剂知识点火箭推进剂是火箭发射过程中所使用的燃料和氧化剂的总称，是火箭发射过程中最重要的组成部分。
它们通过燃烧反应产生大量的高温气体，推动火箭向前飞行。
火箭推进剂可以分为固体推进剂和液体推进剂两类，下面将详细介绍这些知识点。
1. 固体推进剂固体推进剂是由固体燃料和氧化剂组成的推进剂。
固体推进剂具有结构简单、储存方便等特点，在火箭发射中被广泛应用。
（1）固体燃料：固体燃料是固体推进剂中的能量来源。
常见的固体燃料有硝化棉、硝化甘油等。
固体燃料一般为颗粒状或块状，具有一定的稳定性和可燃性。
（2）氧化剂：氧化剂是固体推进剂中与燃料一起进行燃烧反应的物质。
常见的氧化剂有硝酸铵、高氯酸铵等。
氧化剂通常能够为燃料提供足够的氧气，使其能够充分燃烧。
2. 液体推进剂液体推进剂是由液体燃料和液体氧化剂组成的推进剂。
由于液体燃料和液体氧化剂的物理性质较固体推进剂更加复杂，液体推进剂相对固体推进剂来说具有效率高、推力大等优点。
（1）液体燃料：液体燃料是液体推进剂中的能量来源。
常见的液体燃料有液氢、液氧等。
液体燃料具有较高的燃烧效率和能量密度。
（2）液体氧化剂：液体氧化剂是液体推进剂中与燃料一起进行燃烧反应的物质。
常见的液体氧化剂有液氧、高浓度硝酸等。
液体氧化剂能够为燃料提供丰富的氧气，使得燃烧反应更为充分。
3. 火箭推进剂的选择在选择火箭推进剂时，需要考虑多个因素，包括推力需求、航天器重量、尺寸限制、安全性等。
不同的推进剂在性能、成本和操作上存在差异，需要根据具体需求和情况进行选择。
4. 火箭推进剂的燃烧反应火箭推进剂的燃烧反应是推动火箭运行的关键过程。
燃烧反应产生的高温气体通过喷射口排出，产生反作用力推动火箭向前飞行。
燃烧反应的速率和能量释放量对火箭的性能有直接影响。
5. 火箭推进剂与环境火箭推进剂的燃烧反应会产生大量废气和废渣，对环境造成一定的影响。
为了减少环境污染，需要对火箭推进剂进行合理的设计和处理，确保尽量降低对环境的影响。
固体燃料 温度
固体燃料温度
固体燃料，是指在常温下呈固态的燃烧物质。
它们具有较高的燃烧能力和燃烧稳定性，广泛应用于能源供应和工业生产领域。
固体燃料的温度是影响其燃烧效果和使用寿命的重要因素。
固体燃料的温度对其燃烧速率有着显著影响。
通常情况下，固体燃料的燃烧速率随温度的升高而增加。
这是因为温度的升高会导致燃料内部分子的运动加剧，从而提高燃烧反应的速率。
因此，在使用固体燃料时，需要控制燃料的温度，以确保其燃烧速率在可控范围内。
固体燃料的温度还会影响其燃烧产物的性质。
固体燃料的燃烧反应会产生大量的热能，同时也会生成一系列的燃烧产物，如二氧化碳、水蒸气和各种气体。
燃烧温度的高低会影响这些产物的组成和分布，进而影响燃烧反应的效果和环境的污染程度。
因此，在设计固体燃料的燃烧装置时，需要合理控制燃料的温度，以达到预期的燃烧产物效果。
固体燃料的温度还与其燃烧过程的稳定性密切相关。
固体燃料的燃烧过程是一个复杂的非线性反应过程，温度的变化会导致燃烧反应的动力学行为发生变化，从而影响燃烧过程的稳定性。
过高或过低的温度都可能导致燃烧过程的不稳定，甚至引发爆炸等危险情况。
因此，在使用固体燃料时，需要根据具体情况控制燃料的温度，以确保燃烧过程的稳定性和安全性。
固体燃料的温度是影响其燃烧效果和使用寿命的重要因素。
通过合理控制燃料的温度，可以提高燃烧速率、调控燃烧产物的性质以及保证燃烧过程的稳定性和安全性。
对于固体燃料的研发和应用，我们需要深入理解温度对其性能的影响，以推动能源领域的发展和进步。
让我们共同关注固体燃料的温度问题，为人类社会的可持续发展贡献力量。
燃烧学 第七章 固体燃料的燃烧
即：
kCs = ad (C∞-Cs )
Cs
ad k ad
C
二、推导碳燃烧速度
• 于是
ws0 kkadad Ck11a1d C
碳的燃烧速度：
Gsc
ws0
1 1 1
C
k ad
碳与氧的化学计量比
• 一次反应和二次反应同时交叉平行进行着，构成碳燃烧过程的基本化
学反应。
一、碳燃烧的化学反应机理
• 当碳表面有水蒸气存在时，还可能进一步进行以下的反应：
C+H2O=CO+H2 C+2H2O=CO2+2H2 3C+4H2O=4H2+2CO+CO2 C+2H2=CH4
• 在靠近碳表面的气体层中，还可能发生下列反应：
– 高能氧分子份额增多了，但同时已溶解的氧分子的解脱 作用也加大了；
– 碳和氧的一次反应通过晶体边界的棱和顶角的化学吸附 完成；
– 高温下氧分子撞击碳表面的频率增大，但此时化学反应 取决于较慢的化学吸附速度，与氧分子浓度和撞击频率 无关。属于零级反应。
– 化学吸附形成络合物：
3C+2O2 = C3O4 – 高温下自行热分解
7.2 煤的热解
一、概述
• 煤被加热到一定温度后，进入热分解阶段。 • 热分解阶段释放出焦油和气体，并形成剩余焦炭，这些焦油和气体称
为挥发分。
• 挥发分由可燃气体混合物、二氧化碳和水组成。其中可燃气体包括一
氧化碳、氢、气态烃类和少量酚醛。
• 煤加热时释放出的挥发分的重量和成分取决于加热升温速度、加热最
三、煤的热解反应动力学模型
• Stickler提出了两个平行反应方程模型，假定煤粉颗粒在快
日常生活中常见的燃料
日常生活中常见的燃料1、固体燃料木柴、稻草、煤是最要紧的固体燃料，煤是由碳、氢、氧、氮、硫五种元素的化合物及水分、灰分等组成，其中可燃质元素有C、H、S。
煤中的氢以各种烃类的形式存在，其含量特别低，但热值特别高，通常可不能形成污染物。
煤中的碳通常和H、O、S形成复杂的化合物，是要紧可燃质，其含量决定了煤种热值的大小。
煤中的硫一般划分为无机硫、有机硫和硫酸盐硫三种形式：无机硫以黄铁矿硫为主，是煤中的要紧含硫成分；有机硫在煤中与有机质结合成复杂化合物；硫酸盐硫以石膏〔CaSO4•2H2O〕为主。
通常把含硫量高于2％的煤称为高硫煤。
我国煤炭的含硫量相差悬殊，其范围为0.3％～10％，平均约1.72％，其中硫酸盐硫含量特别少，高硫煤要紧分布在南方省份。
2、液体燃料液体燃料的要紧来源是石油加工提炼后的燃料油。
原油通过蒸馏、裂化和重组过程，生产出汽油、煤油、柴油、重油等各种燃料油和化学产品。
汽油和柴油是两种最重要的发动机燃料，重油是锅炉的要紧燃料，它是原油分馏出汽油、煤油和柴油后的剩余物。
燃料油的化学成分也是碳、氢、氧、氮、硫、水分和灰分，但碳和氢含量较高，一般两者的含量超过90％，而灰分特别少，小于0.3％，因此燃料油的热值特别高。
燃料油中的硫分以硫化氢和硫醇、一硫化物、二硫化物等有机硫形式存在。
因为原油中的有机硫在蒸馏时常富集在釜底的重油中，因此轻质燃料油的硫含量极少，原油中的硫分约有80％～90％进入重油中。
通常低硫重油中含硫量小于0.5％，高硫重油含硫量那么在1％～3％。
3、气体燃料气体燃料有天然气和人造气两类。
天然气分气田气、油田伴生气和煤田伴生气三种。
气田气要紧成分是甲烷，体积含量为90％～98％。
油田气含甲烷75％～85％，其余为丙、丁烷等烷烃类，CO2含量也比气田气高，一般0～5％，个别达10％。
煤田气含甲烷50％左右，其余为氢气、氧气和二氧化碳。
前两者的发热量特别高。
人造气包括液化石油气、炼焦炉煤气、发生炉煤气、高炉煤气、地下气化煤气、裂化煤气等。
固体燃料
固体燃料固体酒精燃料的一大类。
能产生热能或动力的固态可燃物质。
大都含有碳或碳氢化合物。
天然的有木材、泥煤、褐煤、烟煤、无烟煤、油页岩等。
经过加工而成的有木炭、焦炭、煤砖、煤球等。
此外，还有一些特殊品种，如固体酒精、固体火箭燃料。
与液体燃料或气体燃料相比，一般固体燃料燃烧较难控制，效率较低，灰分较多。
中文名固体燃料外文名 Solid fuel 定义能产生热能或动力的固态可燃物质代码 100 优点携带方便案例固体燃料运载火箭基本介绍编辑燃料的一大类,代码为100。
能产生热能或动力的固态可燃物质。
大都含有碳或碳氢化合物。
固体燃料是一种新型燃料，它用一根火柴便可点燃，能加热食品，引燃蜂窝煤，携带方便，很受人们欢迎。
随着旅游业的日益发展，人们生活水平的不断提高，固体燃料无疑会有很大的市场。
固体烯料，国内主要以煤为主。
原料配方编辑原料配方：固体燃料的生产原料为无烟柴炭粉（或无烟煤粉），锯木粉、石蜡和酒精，其重量配比为：炭粉（粒度80目，含水量<10%）60, 锯木粉（粒度40目）12石蜡（熔点54-60℃）20 酒精（浓度95%）8生产设备编辑主要生产设备有夹层锅一个、研磨机一部（用旧冲床改装），搅拌釜二个，电炉（或煤炉）一个及喷雾器一个。
土法生产可用研体、钳凳代替研磨机、冲压机。
生产工艺编辑1、取石蜡1千克置于夹层锅内加热溶化，待全部溶化后加入6千克炭粉、1.2千克锯末粉，边搅拌边加入，保持60℃温度搅拌5-8分钟，石蜡即与煤粉、锯末粉混合均匀，然后冷却备用。
2、以上燃料冷却到250℃以下时，将800克酒精灌入喷雾器内，边搅拌边将酒精喷入原料中，迅速搅拌均匀后，倒入一小盆中，使混合料刚好装满，覆上塑料布，以防酒精挥发。
3、将混合料装入模具，放在冲压机或钳凳上压制成型。
[1]4、将夹层锅放在火上，放进10千克（只消耗1千克左右），溶融后，将成型的原料块放入溶蜡中包裹一层薄薄的蜡层，取出冷却即为固体燃料成品，包装后即可出售。
如何正确使用固体燃料
如何正确使用固体燃料固体燃料是一种方便、安全的能源形式，可以用于烹饪、野外生存和一些特殊行业。
虽然它们看起来非常简单，但固体燃料使用时也需要注意一些事项。
在本文中，我们将探讨如何正确地使用固体燃料。
固体燃料的种类及使用方法野外探险和危机情况下，固体燃料是您最好的伙伴之一。
固体燃料有很多种，例如木炭、木柴、薪火、蓖麻固醇等。
每种燃料各有特点，适用于不同的场合。
木炭：木炭是坚硬、稳定、易于储存的燃料。
它适用于炉具和烧烤，质量好的木炭可以长时间燃烧，烧烤食物时可以控制火候。
木柴：木柴是更容易获得和自制的燃料，适用于野外生存。
木柴燃烧时间短，火势大，可以快速加热食物和水，但烹饪过程中需要不断加木版。
薪火：薪火和木柴类似，经常用作野外篝火和营火。
薪火不仅可以取暖，还可以晚上互相交流，增加互动。
蓖麻固醇：蓖麻固醇是一种坚硬而密度高的固体燃料，是理想的燃料源之一。
它非常适合燃烧，可以长时间燃烧，同时产生大量热量。
如何安全使用固体燃料固体燃料是安全、方便的能源形式。
但是，就像任何形式的能源一样，它们需要正确使用才能确保安全。
以下是一些保持安全的提示：选择正确的燃料：选择适合您应用的燃料。
如果您是在家里烹饪，木炭可能更适合您；如果您是在野外露营，木柴则是不错的选择。
选择正确的炉具：与燃料相匹配的炉具可以帮助您更好地利用燃料。
炉具应该有稳定、坚实的支架，以确保烧烤工具和锅的安全。
点火：选对时间和方法。
燃料燃烧不易，需要正确的点火方法使其燃烧。
点火最好在燃料上添加适量的烟。
在引燃时需要慢慢引，不要猛冲，以免出现意外。
远离易燃物体：远离易燃物体，特别是油和气体。
在烹饪人员移动燃料时应注意坚固的台面，防止燃料正当时发生爆炸，造成人身伤害和财产损失。
多关注火源：燃料燃烧时很容易引起火灾。
选择开放空气环境，不要将炉台放在有危险的区域或燃料中。
如果发生火灾，沉着冷静属性应采取分散火源、迅速灭火等紧急措施以尽早控制火灾。
存放：存放固体燃料应放在通风良好的地方，避免阳光直射。
固体蜡块燃料的简介
固体蜡块燃料的简介：
固体蜡块燃料是一种由蜡质混合物制成的可燃材料，通常以固体小块的形式存在。
这种燃料具有高热值、无烟、无味、无毒、无污染、存储方便等特点，适用于野外生存、露营旅行、急救救援等场景。
固体蜡块燃料的组成通常包括石蜡、氢化蜡或其他类似物质。
其中可能还添加有一些可燃物质，如木屑、苯乙烯、碳粉等，以增加燃烧的稳定性和热值。
这种燃料通常呈圆柱形或扁平方形，大小因厂家不同而异。
固体蜡块燃料的优点包括：
1.高效：固体蜡块燃料的热值很高，在同等质量下，可燃时间长，发热量大，能够快
速加热食物。
2.安全：固体蜡块燃料燃烧时会产生明亮的火焰，但燃烧温度不会过高，不会引起火
灾。
同时，由于燃烧后不会产生有毒、有害气体，所以使用起来更加安全。
3.环保：固体蜡块燃料不会产生废气、废水、废渣等污染物质，不会对环境造成污染。
固态燃料
1 前言化学固体燃料可由乌洛托品(六亚甲基四胺)和硬脂酸或石蜡,也可由低沸点醇、羧酸脂、烷烃、芳香烃或它们的混合物与胶凝剂、火焰调节剂、膨松体等制成呈三维网状结构固体燃料,具有容易点燃、火焰大小均匀、热值高、火焰偏差小(火焰从初燃到燃完时大小均一)、携带方便,燃烧时无毒、无异味、无污染,安全又成本低,适用于宾馆、饭店、餐车、船只、旅游、医院、学校、军队、野外作业、地质勘探、野营、家庭生活取暖用火及煤炭和木材等引火燃料。
2 制造方法因原料及配比不同而有多品种:a 把工业品(GB9015-88)乌洛托品粉碎、烘干、筛选,并把工业品硬脂酸或蜡切成薄片,称取乌洛托品98～99 份,硬脂酸(或石蜡)1～2份,二种原料充分混合,于压片成型机中压制成每片10g,适作饮食燃料及手炉取暖燃料。
所用石蜡因精制深度不同而有黄蜡及白蜡之分,又因蜡熔点不同而分48、50、52、54、56、58、60等型号,以选白蜡可燃时无烟为好,如携带及使用环境温度高,则用高标号58～60为好。
b 取乌洛托品89份,乙醇石蜡乳化液11份,充分混合、热熔、冷却成型即可。
c 蜂巢煤引火用化学固体燃料,火柴一点即着火:用工业品一级或二级品轻质MgO(视比容5～6ml/g)4份与工业酒精22份充分混合,然后与硬脂酸1份,木粉或煤粉73份混合,压制成型。
取40目木粉6.3份、80目木炭分32份、石蜡58份、95%工业酒精4份,充分混合,压制成型。
用具空隙大高度分散(视比容为5～25ml/g)的SiO2·nH2O(又名白炭黑)或CaSO3与可燃性液体醇类(甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、乙二醇)、酮类、酯类或是它们的回收品混合而成。
固体与液体配比为5～8∶1。
取木粉12份与95%工业酒精8份充分混合,然后与石蜡12 份、无烟煤60份(水份<10%)混合均匀,压制成型。
把乌洛托品4份、乙醇石蜡乳液7份、稿杆粉末(麦杆、棉杆、稻杆、高梁杆等都可)89份,充分混合并压制成型。
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烟煤
• 是一种炭化程度较高的煤 • 与褐煤相比：
– 在结构上，挥发分较少，密度较大，吸水性较小 – 在化学组成上，含碳量增加，氢和氧的含量减少
• 烟煤的最大特点：具有粘结性，这是其他固体燃料所不具备的，因此 成为炼焦的主要原料
– 不是所有的烟煤都具有同样的粘结性 – 也不是所有具有粘结性的煤都适于炼焦 – 根据粘结性的强弱及挥发分产率的大小，烟煤又分为长焰煤、气煤、肥
• 固体燃料中的水分包括两部分
– 外部水分（湿分或机械附着水）：不被燃料吸收而是 机械地附着在燃料表面上的水分，含量大小与大气湿 度和外界条件有关；通过粉碎并在大气中自然干燥到 风干状态即可除掉。
– 内部水分：达到风干状态后燃料中所残留的水分，包 括被燃料吸收并均匀分布在可燃质中的化学吸附水和 存在于矿物杂质中的矿物结晶水。只有在高温分解时 才能除掉。
• 在工业上
– 用来烧锅炉或作气化原料 – 生产焦炭
褐煤
• 泥煤经进一步变化所得，因能使热碱水染成褐色而得名 • 已完成植物遗体的炭化过程 • 在结构上：与泥煤相比，密度较大，堆积密度为
700~800Kg/m3 • 在化学组成上：含碳量较高，氢和氧的含量较小，挥发分
产率较低 • 在使用性能上：粘结性弱，极易氧化和自燃，吸水性较强 • 新开采出来的褐煤机械强度较大，但在空气中极易风化和
煤、结焦煤及瘦煤等不同品种
• 冶金工业和动力工业不可缺少的燃料，也是近代化学工业的重要原料
无烟煤
• 矿物化程度最高的煤，也是年龄最老的煤 • 结构特点：密度大，含碳量高，挥发分极少，组织致密而
坚硬，吸水性小，适于长途运输和长期储存。 • 优点：发热量大、灰分少，含硫量低，而且分布较广。 • 主要不足：受热时容易爆裂成碎片，可燃性较差，不易着
• 灰分（A） 煤中所含的矿物杂质（主要是碳酸盐、粘土矿 物质及微量稀土元素等）在燃烧过程中经过高温分解和氧 化作用后生成一些固体残留物
• 煤中的灰分是一种有害成分
– 直接关系到冶金焦炭的灰分含量从而影响高炉冶炼的技术经济指 标
– 对烧煤工业炉而言，灰分含量高的煤不仅降低了煤的发热量，而 且容易造成不完全燃烧并给设备维护和操作带来困难；另外，灰 分熔点太低时，灰分容易结渣，有碍于空气流通和气流的均匀分 布，使燃烧过程遭到破坏。
煤
• 煤的种类 • 煤的化学组成及表示方法 • 煤的使用性能
煤的种类
• 煤的来源：根据生物学、地质学和化学方面的判断，煤是 由古代植物变来的，中间经过了极其复杂的变化过程
• 根据母体物质炭化程度的不同，可将煤分为四大类
– 泥煤 – 褐煤 – 烟煤 – 无烟煤
泥煤
• 泥煤是最年轻的煤，由植物刚刚变来 • 在结构上
– 对炼焦用煤来说，一般规定入炉前灰分含量不应超过10％
• 灰分是由多种化合物组成的，没有固定的熔点，只能以灰 分试样软化到一定程度时的温度作为灰分的熔点；灰分的 熔点与灰分的组成及炉内的气氛有关，其熔点一般在 1000~1500℃之间
水分（W）
• 水分也是燃料中的有害成分
– 降低了燃料的可燃质 – 在燃烧时消耗热量
• 氢（H） 煤的主要可燃元素，但含量比碳小得多； 并且随着煤炭化程度的加深，含氢量先增加后减 少，在含碳量为85％时达到最大值；氢在煤中有 两种存在形式：
– 可燃氢（有效氢） – 化合氢 – 在计算煤的发热量和理论空气需要量时，氢的含量以
有效氢为准
• 氧（O） 煤中的一种有害物质，随着炭化程度的 加深，含氧量逐渐减少
• 为了合理地利用煤资源和正确制定煤利用的工艺 技术方案和操作制度，除了了解煤的化学组成外， 还必须了解它的使用性能
– 煤的工业分析值 – 煤的发热量 – 比热、导热系数 – 粘结性及结焦性 – 耐热性 – 反应性和可燃性
第一篇
燃料概论
学习本篇的目的及内容
• 通过介绍各种燃料的特点和使用性能，以便有效 地使用燃料和掌握生产工艺对燃料的技术要求
• 固体炭料 • 液体燃料 • 气体燃料
固体燃料
• 天然固体料的分类
– 木质燃料 – 矿物质燃料
• 矿物质燃料－煤的作用
– 现代工业热能的主要来源 – 随着科学技术的发展，将更多地应用于化学工业，进行综合利用。
火。
煤的化学组成
• 各种煤都是由某些结构及其复杂的有机化 合物组成的
• 根据元素分析值，煤的主要元素是碳，其 次是氢，并含有少量的氧、氮、硫，它们 与碳、氢一起构成可燃化合物，称为煤的 可燃质
• 除此之外，在煤中还或多或少地含有一些 不可燃的矿物质灰分（A）和水分（W）， 称为煤的惰性质
• 碳（C） 煤的主要可燃元素，煤的炭化程度越高， 含碳量就越大
– 尚保留着植物遗体的痕迹 – 质地疏松、吸水性强、含天然水分高达40％以上 – 风干后的堆积密度为300~450Kg/m3
• 在化学成分上
– 含氧量最多，高达28％~38％ – 含碳较少
• 在使用性能上
– 挥发分高、可燃性好、反应性强、含硫量低 – 机械性能很差、不适于远途运输，只可作为地方性燃料
• 有机硫和黄铁矿硫都能参加燃烧反应，因而总称为可燃硫 或挥发硫，而硫酸盐硫则不能进行燃烧反应
• 硫在燃料中是一种极为有害的物质
– 硫燃烧后生成二氧化硫和三氧化硫，危害人体健康和造成大气污 染
– 在加热炉中造成金属的氧化和脱碳 – 在锅炉中引起锅炉换热面的腐蚀 – 在焦炭中的硫影响生铁和钢的质量
灰分（A）
成分表示方法及其换算
• 固体燃料的成分通常是用各组分的质量百分数来表示
– 应用成分：各种组分在应用基中的质量百分数叫做燃料的应用 成分
– 干燥成分：以不含水分的干燥基中各组分的百分含量来表示燃 料的化学组成
– 可燃组分：只用C、H、O、N、S五种元素在可燃基中的百分 含量来表示燃料的成分
煤的使用性能和分类
• 氮（N） 一般情况下不参加燃烧反应，是燃料中 的惰性元素，但在高温下能与氧结合生成对环境 有害的气体NOx
• 硫（S）
• 硫在煤中有三种存在形式：
– 有机硫：来自母体植物，与煤成化合状态，均匀分布 – 黄铁矿硫：与铁结合在一起，形成FeS2 – 硫酸盐硫：以各种硫酸盐的形式存在于煤的矿物杂质中