第三章 气体燃料
煤气成分的表示方法
气体燃料的湿成分
CO湿+H2湿+CH4湿+……+CO2湿+N2湿+O2湿+H2O湿 =100 其中： 其中：CO湿、 H2湿-100m3燃料中该成分的含量
气体燃料的干成分
CO干+H2干+CH4干+……+CO2干+N2干+O2干=100 其中： 其中： CO干、 H2干-100m3干燃料中该成分的含量
乙烷（C2H6）
无色无臭气体 分子量取30 爆炸浓度范围2.5~15% 着火温度510~630 ℃ 临界温度：-34.5 ℃ 低发热量：63670kJ/m3
氢气（H2）
无色无臭气体 空气中爆炸浓度范围4~80% 着火温度510~590℃ 临界温度：-239.9 ℃ 低发热量：10790kJ/m3（书上有错） 1990年，齐鲁石化公司胜利炼油厂第八 届职工运动会开幕前，由200名小学生组 成的氢气球方队在体育场入口处发生气球 爆燃事故，130人被不同程度地烧伤
温度 F(C)
缓慢 反应 w/o点 火源
容量
自引燃温度 点火引燃
无传播
环境温度
爆燃低限点
% 浓度
爆燃高限点
甲烷（CH4）
无色气体，微有葱臭 分子量取16 与空气混合可引起强烈爆炸，爆炸浓度范 围2.5~15% 着火温度530~750℃ 临界温度：-82.5 ℃ 在空气中浓度较高时才有毒性 低发热量：35740kJ/m3
22.4 ×10−3 = 0.00124 3 / g m 18
1m3干气体所吸收的水蒸汽的重量可由附录 干气体所吸收的水蒸汽的重量可由附录5 查得，即为： 查得，即为： g 干 g / m 3
H 2O
所以得到1m3干气体中所吸收水蒸汽的体积 所以得到
干 0.00124 ⋅ g H 2O m 3 / m 3
可燃气体，蒸气或粉尘在空气中的浓度低 于爆炸下限时，遇明火既不会爆炸，也不 会燃烧。 若高于爆炸上限时，遇明火虽然不会爆炸， 但是可以燃烧。 有时经过燃烧一段时间后，因吸入空气， 使可燃气体或蒸气在空气中的浓度下降， 达到爆炸极限于是发生爆炸。
普通燃烧特性
2200
(1204)
在任意浓度瞬时点燃 未点火爆燃
用焦炉煤气制取甲醇
甲醇是理想的民用燃料和燃料添加剂， 甲醇是理想的民用燃料和燃料添加剂，是新一代能源 化工重要的有机起始原料
可以获得许多重要的化工产品，如焦油、苯、氨 可以获得许多重要的化工产品，如焦油、
气体燃料的作用
天然气
气田气：从地下气层中引出， 气田气：从地下气层中引出，甲烷含量高达 95%-98%，液化较难，常压下要冷冻到 ，液化较难，常压下要冷冻到162℃才能液化，可使用管道运输 ℃才能液化， 油田气：主要产于油田附近， 油田气：主要产于油田附近，甲烷含量为 75%-87%，油田气一般通过加压的方法使 ， 其液化。 其液化。
硫化氢(H2S)
无色气体，臭鸡蛋气味 易爆炸气体，爆炸浓度范围4.3~45.5% 着火温度：364 ℃ 低发热量：23074kJ/m3 易溶于水 极有毒气体，室内大气中最大允许浓度为 0.01g/m3
腐蚀性气体
NH3 H2S CO2 HCN O2 在水中呈碱性 在水中呈酸性 在水中呈酸性 在水中呈酸性 在水中具有氧化性腐蚀
一氧化碳（CO）
无色无臭气体 分子量28 空气中爆炸浓度范围12.5~80% 临界温度：-197℃ 低发热量：12630kJ/m3 着火温度610~658 ℃ 火焰为蓝色 CO有剧毒
乙烯（C2H4）
具有窒息性乙醚气味的无色气体，麻醉作 用 易爆炸，爆炸浓度范围2.75~35% 着火温度540~547℃ 临界温度：+9.5 ℃ 低发热量：58770kJ/m3 空气中浓度达到0.1%对人体有害
转炉煤气
烟气的成分
成分Φ/% 成分 处理方式 CO 未燃法(煤气 未燃法 煤气) 60-80 煤气 燃烧法(废气 燃烧法 废气) 废气 0-0.3 CO2 14-19 7-14 N2 5-10 74-80 O2 0.4-0.6 11-20 0-0.4 0-0.2 H2 CH4 烟气温 度/℃ ℃ 15001600 18002400
发生炉煤气 将固体燃料在煤气发生炉中进行气化而 得到的人造气体燃料 天然气 优质气体燃料， 优质气体燃料，产地在石油产区或为单 纯的天然气田
气体燃料的成分
转炉煤气 高炉煤气 主要可燃成分为CO，含量在45%-65% ，含量在 主要可燃成分为
主要可燃成分为CO，25%-31%，还含有大量的 2和 ， 主要可燃成分为 ，还含有大量的N CO2，占63%-70% ， 可燃成分为H 焦炉煤气 可燃成分为 2，46%-61%；CH4，21%-30%，CO， ； ， ， ， 5%-8% 发生炉煤气空气发生炉煤气 气化剂：空气。 空气发生炉煤气： 发生炉煤气 空气发生炉煤气：气化剂：空气。CO，20%-30% ， H2，15%，N2，50%-60% ， 水煤气：气化剂：水蒸气。 水煤气：气化剂：水蒸气。 CO,40%-45%H2,45%53% 混合发生炉煤气：气化剂：空气水蒸气。 混合发生炉煤气：气化剂：空气水蒸气。CO和H2含量变化 和 较大 天然气 甲烷以及乙烷等饱和碳氢化合物
解：煤的质量变为： 煤的质量变为： G=100(1-12.4%)/(1-7%)=94.2 (t) 煤中的水分从12.4t减少到 减少到6.6t，减少了 煤中的水分从 减少到 ，减少了5.8t 煤全部燃烧后释放热量为100000×20000+ 2512×5800 煤全部燃烧后释放热量为 × × =2014569600kJ 故：QDWy=2014569600/94200=21386kJ/kg
气体燃料的发热量
转炉煤气 高炉煤气 不高， 不高，为6270-7530KJ/m3 不高， 不高，3762~4180KJ/m3 理论燃烧温度：1400~1500℃ 理论燃烧温度： ℃ 很高， 很高，15890~17140KJ/m3 多与高炉煤气或发生炉煤气混合使用 空气发生炉煤气： 空气发生炉煤气：3780-4620KJ/m3 ， 水煤气： 水煤气：10080-11340KJ/m3，高热值煤气 混合发生炉煤气： 混合发生炉煤气：5040-6720KJ/m3 热值最高， 热值最高，33440~41800KJ/m3
燃料与燃烧学
气体燃料
主要内容
单一气体的主要性质 煤气成分的表示方法及发热量计算 高炉煤气 焦炉煤气 发生炉煤气 天然气 转炉气
分类
冶金炉及工业炉窑所用的气体燃料：
高炉煤气 (B Gas) 焦炉煤气 (COG---coke-oven gas) 转炉煤气 发生炉煤气 天然气
气体燃料优点
①燃烧简便，容易完全燃烧； 燃烧简便，容易完全燃烧； ②调节控制方便，易于实现自动控制； 调节控制方便，易于实现自动控制； ③燃烧后无固体灰渣，清洁方便； 燃烧后无固体灰渣，清洁方便； ④对设备磨损小，可以长距离管道输送； 对设备磨损小，可以长距离管道输送； ⑤容易净化，以减少环境污染； 容易净化，以减少环境污染； ⑥可以高温预热，提高燃烧温度，节约燃料； 可以高温预热，提高燃烧温度，节约燃料； 只要避开爆炸范围，可任意调节热负荷， ⑦只要避开爆炸范围，可任意调节热负荷，控制炉 内气氛和压力。 内气氛和压力。
毒性气体
H2S HCN SO2 CO NH3 C6H6
2、工厂储存有Wy=12.4，QDWy=20000kJ/kg 、工厂储存有 ， 煤100t，存放时间长，含水量降低为 y=7.0， ，存放时间长，含水量降低为W ， 变为多少？ 试问煤的质量变为多少， 试问煤的质量变为多少， QDWy变为多少？
焦炉煤气
发生炉煤气
天然气
气体燃料的作用
转炉煤气
转炉烟气的处理方式有燃烧法与未燃法两种
燃烧法即炉气冲出炉口进入烟罩后， 燃烧法即炉气冲出炉口进入烟罩后，令其与足 即炉气冲出炉口进入烟罩后 够的空气混合，使烟气中可燃成分完全燃烧， 够的空气混合，使烟气中可燃成分完全燃烧，形 成大量的高温废气，再经冷却、净化， 成大量的高温废气，再经冷却、净化，通过风机 抽引排放于大气之中。 抽引排放于大气之中。 废气 废热锅炉 未燃法是炉气冲出炉口进入烟罩， 未燃法是炉气冲出炉口进入烟罩，通过控制使烟 是炉气冲出炉口进入烟罩 气中可燃成分尽量不燃烧，再经冷却、净化后， 气中可燃成分尽量不燃烧，再经冷却、净化后， 由风机抽引送入回收系统贮存加以利用。 由风机抽引送入回收系统贮存加以利用。
爆炸浓度极限
是燃气的重要性质之一，因为当燃气和空气（或 氧气）混合时，如果这两种气体达到一定比例时， 就会形成具有爆炸危险的混合气体。该气体与火 焰接触时，即形成爆炸。但是并非任何比例的燃 气——空气混合气体都会发生爆炸，只有在燃 —— 气——空气混合气体中可燃气体的浓度在一定范 围时，气体才能发生爆炸，此范围是从爆炸下限 的某一最小值到爆炸上限的某一最大值。混合气 体的爆炸极限取决于组成气体的爆炸极限及其摩 尔分率。
气体燃料的作用
转炉煤气净化方式
烟尘的净化方式也有两种， 烟尘的净化方式也有两种，即湿式净化与干式 净化
湿式净化系统是通过水冲洗烟气中的尘埃， 湿式净化系统是通过水冲洗烟气中的尘埃，冲洗 后的烟气得到净化，烟尘形成了泥浆， 后的烟气得到净化，烟尘形成了泥浆，除去水分 加以利用。 加以利用。 干式净化系统可通过尘埃的重力沉降、离心、 干式净化系统可通过尘埃的重力沉降、离心、过 滤和静电等原理使气与尘分离， 滤和静电等原理使气与尘分离，净化后的尘埃是 干粉颗粒，也可回收利用。 干粉颗粒，也可回收利用。
具体气体燃料学习要点
来源 作用 成分 发热量★ 发热量★
气体燃料来源
转炉煤气 高炉煤气 焦炉煤气 转炉炼钢过程的副产品， 转炉炼钢过程的副产品，每吨钢约产气 90m3 高炉炼铁过程得到的副产品，高炉的燃 高炉炼铁过程得到的副产品， 料的热量约有60%转移到高炉煤气中 料的热量约有 转移到高炉煤气中 炼焦生产的副产品， 炼焦生产的副产品，也称为荒焦炉煤气
合集下载
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。
3 燃料与燃烧
87.91 5.49 5.49 0.55 0.55 100Car=Cad（100-Mar,f） 100Car=Cdaf（100-Mar-Aar） 其转化关系见表5-2（改错）
总量
100% 100% 100% 100%
材料工程基础-lvshuzhen
3.1.4 燃料有哪些热工性质？（掌握）
1、基本热工性质——发热量（简称:热值） 2、其它热工性质
3.1.1 燃料是如何分类的？（掌握） 3.1.2 燃料的组成有哪两种表示方法？其基准 内容 有哪些？各种基准之间如何换算？（掌握） 3.1.3 燃料有哪些热工性质？（掌握） 3.1.4 如何选择燃料？（了解）
材料工程基础-lvshuzhen
3.1.燃料的种类和组成
3.1.1 燃料是如何分类的？（掌握） 气体燃料：天然气、煤气、液化气等 液体燃料：汽油、煤油、柴油、重油 固体燃料：煤、柴禾等
根据化学反应计算空气量、烟气量、烟气组成 根据热平衡原理计算火焰温度 计算方法：分析计算法、近似计算法、操作计算法
材料工程基础-lvshuzhen
3.2.2.1 设计计算
分析计算法：已知燃料的种类和元素分析成分，通过化学 反应，根据质量守衡进行定量计算。 假定：
–气体的体积均以标准状态计算； –气体均为理想气体； –计算的基准温度为0℃； –计算时固体、液体燃料用收到基（ar），气体燃料用湿基 – 均在完全燃烧条件下计算空气量 ； – 空气由氧气和氮气组成，其体积百分比为21:79。
（2）实际空气量的计算（掌握）
Va Va0 1.2 5.08 6.09(Nm3 Kg)
例题
材料工程基础-lvshuzhen
（3）理论烟气量V0的计算（掌握）
理论烟气由以下两部分组成:
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。
燃料的种类和组成
总效率： 总效率：η = η1-2η2
§3-1 燃料的种类及组成
例如：目前火力发电： 例如：目前火力发电： η1-2 =28.7% 电热效率： 电热效率： η2 =80~90% 当量热值即热电当量： 当量热值即热电当量：1kwh = 3.60MJ
电 热
3.60MJ 等价热值： 等价热值： 1kwh = = 12.54MJ 28.7%
恩氏粘度，E 恩氏粘度， 80C时 80C时≤ 100C时 100C时≤ 闪点(开口), 闪点(开口), C ≤ 凝固点， 凝固点， C ≤ 灰 水 硫 分，% ≤ 分，% ≤ 分，% ≤
机械杂质，% ≤ 机械杂质，
§3-1 燃料的种类及组成
(3) 天然气、人造煤气 天然气、 天然气——是蕴藏在地壳内的可燃气体 是蕴藏在地壳内的可燃气体 天然气 主要成分是CH4 主要成分是 (a) 气井： CH4含量在 气井： 含量在85~90%以上 以上 油井伴生气：主要成分CH4、CmHn 产出 (b) 油井伴生气：主要成分 (c) 煤成气（与煤伴生）： gas（瓦斯） 煤成气（与煤伴生）： （瓦斯） 人造煤气：工业上主要是煤（以烟煤为主） 人造煤气：工业上主要是煤（以烟煤为主）的 气化产气，少量的是木柴、 气化产气，少量的是木柴、秸杆等
空气干燥基(ad) 空气干燥基(ad) 分析基( 分析基(f) (air.dry) 收到基(ar) 收到基(ar) (arvived) 应用基( 应用基(y)
100%（风干燃料） （风干燃料）
内 在 水 分
外 在 水 分
100%（操作燃料） （操作燃料）
§3-1 燃料的种类及组成
收到基:实际使用的燃料的组成，用下角标“ar 表示 收到基:实际使用的燃料的组成，用下角标“ar”表示 空气干燥基: 空气干燥基:是指分析实验室里所用的空气干燥煤样 的组成，用下角标“ad”表示 的组成，用下角标“ad 表示 。 干燥基:绝对干燥的煤的组成， 用下角标“ 表示 表示。 干燥基 绝对干燥的煤的组成， 用下角标“d”表示。 绝对干燥的煤的组成 干燥无灰基:无水无灰煤的组成，用下角标“daf”表 干燥无灰基 无水无灰煤的组成，用下角标“daf 表 无水无灰煤的组成 示
燃气燃烧第三章
•
混合气体爆炸 • 可燃气体或蒸汽与空气按一定比例 均匀混合，而后点燃， 均匀混合，而后点燃，因为气体扩散过 程在燃烧以前已经完成， 程在燃烧以前已经完成，燃烧速率将只 取决于化学反应速率。 取决于化学反应速率。
爆燃
• 可燃气体与空气的混合物由火源点 燃，火焰立即从火源处以不断扩大的同 心球的形式自动扩展到混合物存在的全 部空间， 部空间，这种以热传导方式自动在空间 传播的燃烧现象称为爆燃。 传播的燃烧现象称为爆燃。
动力法 用动力法测量火焰传播速度， 用动力法测量火焰传播速度，是以 部分预混空气燃烧时,火焰内锥中间点的 部分预混空气燃烧时,火焰内锥中间点的 传播速度为基准的， 传播速度为基准的，即把该点的速度作 为整个内焰面的平均火焰传播速度。 为整个内焰面的平均火焰传播速度。
• 表4-1 燃气与空气混合物的最大燃烧速度
• •
第二节
火焰传播速度
燃气作正常燃烧时， 燃气作正常燃烧时，这种静止的可燃气体 焰面的移动过程就是火焰的传播过程， 焰面的移动过程就是火焰的传播过程，也称燃 烧过程；焰面移动的速度叫燃烧速度， 烧过程；焰面移动的速度叫燃烧速度，又称火 焰传播速度。 焰传播速度。垂直于燃烧焰面的火焰传播速度 称为法向火焰传播速度。 称为法向火焰传播速度。
• • •
多股平行射流
由上下并列的几个喷嘴流出的射流是轴 心线相互平行的一组射流。 心线相互平行的一组射流。
由于射流间的相互混合和影响， 由于射流间的相互混合和影响，使射流 组中每股射流与自由射流的规律都有某些不 同之处， 同之处，当射流组两个相邻射流在离喷嘴一 定距离汇合以前是独自发展的， 定距离汇合以前是独自发展的，汇合后由于 各股射流相互混合及动量交换， 各股射流相互混合及动量交换，使速度场起 了很大变化。 了很大变化。
燃气燃烧与应用 知识点
第一章燃气的燃烧计算燃烧：气体燃料中的可燃成分（H2、 C m H n、CO 、 H2S 等）在一定条件下与氧发生激烈的氧化作用，并产生大量的热和光的物理化学反应过程称为燃烧。
燃烧必须具备的条件：比例混合、具备一定的能量、具备反应时间热值:1Nm3燃气完全燃烧所放出的热量称为该燃气的热值，单位是kJ/Nm3。
对于液化石油气也可用kJ/kg。
高热值是指1m3燃气完全燃烧后其烟气被冷却至原始温度，而其中的水蒸气以凝结水状态排出时所放出的热量。
低热值是指1m3燃气完全燃烧后其烟气被冷却至原始温度，但烟气中的水蒸气仍为蒸汽状态时所放出的热量。
一般焦炉煤气的低热值大约为16000—17000KJ/m3天然气的低热值是36000—46000 KJ/m3液化石油气的低热值是88000—120000KJ/m3按1KCAL=4.1868KJ 计算：焦炉煤气的低热值约为3800—4060KCal/m3天然气的低热值是8600—11000KCal/m3液化石油气的低热值是21000—286000KCal/m3热值的计算热值可以直接用热量计测定，也可以由各单一气体的热值根据混合法则按下式进行计算：理论空气需要量每立方米(或公斤)燃气按燃烧反应计量方程式完全燃烧所需的空气量，单位为m3/m3或m3/kg。
它是燃气完全燃烧所需的最小空气量。
过剩空气系数:实际供给的空气量v与理论空气需要量v0之比称为过剩空气系数。
α值的确定α值的大小取决于燃气燃烧方法及燃烧设备的运行工况。
工业设备α——1.05-1.20民用燃具α——1.30-1.80α值对热效率的影响α过大，炉膛温度降低，排烟热损失增加，热效率降低；α过小，燃料的化学热不能够充分发挥，热效率降低。
应该保证完全燃烧的条件下α接近于1.烟气量含有1m3干燃气的湿燃气完全燃烧后的产物运行时过剩空气系数的确定计算目的：在控制燃烧过程中，需要检测燃烧过程中的过剩空气系数，防止过剩空气变化而引起的燃烧效率与热效率的降低。
3内燃机学第三章(1-2节)工作循环
Tc / Ta c k 1 ; Tz ' / Ta c k 1 ; Tz / Ta 0 c k 1
11
代入上式，可得：
t mCv pt Ta{( c k 1 c k 1 ) k ( 0 c k 1 c k 1 )} Vs t mCv Ta c k 1{( 1) k ( 0 1)} Vs
k 1 k 1 k 1
k 1
0 c
Tb / Ta Tz / Ta Tb / Tz 0 c Tb / Tz 0 c 0 c 1 k 1 ( ) 0k c / 0
(vz / vb )
k 1
其中， c为绝热压缩过程的压缩比； 为绝热压缩和绝热膨胀过程的绝热指数； p为等容加热过程的压力升高比； o为等压加热过程的容积增加比（预胀比）； =vb/vz为绝热膨胀过程的容积增加比（后胀比）- = c/ o 6 将各温度表达式代入循环热效率t，可得：
17
•机械效率限制 机械效率与缸内最大压力有密切关系，因为， Pmax决定了活塞 连杆机构的质量、其惯性力和主要承压面积大小等。 大幅度提高压缩比和压力升高比，必然会带来机械效率的下降， 从而使由于、提高所获得的循环效率与平均压力的收益，得而复 失。这一点对于柴油机来说，是一个很明显的问题。 国外柴油机最新发展的一个趋势，通过降低压缩比来提高柴油 机整机的经济性，其出发点就是减少摩擦损失。 •燃烧过程限制 若压缩比定得过大，压缩终点的压力和温度就会上升过多，对 于汽油机：容易产生爆震燃烧、表面点火等不正常现象；对于柴油 机：压缩终点时的气缸容积就会变得很小，给燃烧室设计带来困难， 甚至不利于高效率燃烧，造成得不偿失的后果。 •排放方面限制-冒烟、HC、CO、以及NOx等。 由于上述各种限制，目前发动机的参数范围如下： 柴油机 =12-22 =1.3-2.2 pmax=7-14 MPa 18 汽油机 7-12 2.0-4.0 3-8.5
燃烧学第三章课件
（2）混合煤气的发热量计算
Q
net ,ar
=
xQ
1
+
(1 −
x )Q
2
KJ m
3
按各成分气体发热量之和计算
查表获得各成分气体的发热量 燃料发热量的测试 实验测定：容克式量热计
第三节 高炉煤气
组成成分 炼铁炉的副产品，在冶炼过程中主要生成CO，其 体积百分含量约为20%~30%。气体中含有大量 N2和CO2，其体积百分含量占63-70%左右，含尘 也很高60-80g/m3，使用前要除尘。 是一种无色无味、无臭的气体，主要可燃成分是 CO，所以毒性极大。注意：使用中特别要防止 煤气中毒。
H 2 O 湿 = 100 ×
பைடு நூலகம்
干 0.00124 g H 2 O 干 1 + 0.00124 g H 2 O
H O
2
湿
= 0 . 124 g
干
H O
2
100 100 + 0 . 124 g
g H O
2
很多数据表只有各温度下水蒸汽的饱和蒸 汽压，而没有直接的水蒸汽含量数据，此 时如何确定水蒸汽的含量
气体的过程。 发生炉煤气的热值一般为3780-11340KJ/m3。工业炉 中最常用的是混合发生炉煤气。发生炉煤气的成分主 要是CO、H2、CH4、N2等。
第六节 天然气
种类 干天然气：气田 伴生天然气或油性天然气：油田，含石油蒸汽 组成 CH4等碳氢化合物占90％以上、少量H2S、N2 、CO2 、 CO等。 发热量： 很高，33440-41800kg/m3 用途 工业燃料、化工原料、生活煤气、动力煤气、液化天然气
63680
10750
12630
Q
net ,ar
=
xQ
1
+
(1 −
x )Q
2
KJ m
3
按各成分气体发热量之和计算
查表获得各成分气体的发热量 燃料发热量的测试 实验测定：容克式量热计
第三节 高炉煤气
组成成分 炼铁炉的副产品，在冶炼过程中主要生成CO，其 体积百分含量约为20%~30%。气体中含有大量 N2和CO2，其体积百分含量占63-70%左右，含尘 也很高60-80g/m3，使用前要除尘。 是一种无色无味、无臭的气体，主要可燃成分是 CO，所以毒性极大。注意：使用中特别要防止 煤气中毒。
H 2 O 湿 = 100 ×
பைடு நூலகம்
干 0.00124 g H 2 O 干 1 + 0.00124 g H 2 O
H O
2
湿
= 0 . 124 g
干
H O
2
100 100 + 0 . 124 g
g H O
2
很多数据表只有各温度下水蒸汽的饱和蒸 汽压，而没有直接的水蒸汽含量数据，此 时如何确定水蒸汽的含量
气体的过程。 发生炉煤气的热值一般为3780-11340KJ/m3。工业炉 中最常用的是混合发生炉煤气。发生炉煤气的成分主 要是CO、H2、CH4、N2等。
第六节 天然气
种类 干天然气：气田 伴生天然气或油性天然气：油田，含石油蒸汽 组成 CH4等碳氢化合物占90％以上、少量H2S、N2 、CO2 、 CO等。 发热量： 很高，33440-41800kg/m3 用途 工业燃料、化工原料、生活煤气、动力煤气、液化天然气
63680
10750
12630
燃烧学西安交大气体燃料的燃烧PPT学习教案
第24页/共55页
S——火焰锋面的曲面面积； S0——平均位置平面面积。
uceS ut S0
ut S
（3-29）
uce S0
锥面高度：
h w
—锥面顶点以脉动速度w冲刺而形成这个椎体的时间。
忽略uce与d的方向差异，也可得： d—锥底的直径。
d 2uce
wd
h
（3-30）
2uce
第25页/共55页
二、自燃
②对于Q2
Q1 Q2
点B：热自燃着火的临界点，对应Tlj
③对于Q2Ⅲ
Q1>Q2Ⅲ，能着火，着火稳定。
结论：
1、着火临界条件：① Q1＝Q2； ②
dQ1 dQ2 dT dT
2、稳定着火条件： Q1>Q2（燃烧过程中，如煤粉燃烧，可用 于强燃）
第3页/共55页
二、自燃
讨论：Q1＝Q2、
dQ1 dT
1、热源温度为T1，放热少。（实际温降曲线略高于自 然散射温降曲线）
2、热源温度升为T2，实际温降为0，化学反应放热=环
境散热。
边界层内 dT dx
0，此时T2
Tlj
3、热源温度再升为时T3，边界层内
dT dx
0，此时T3
Tlj
第8页/共55页
二、强燃
平板形状热源物体计算：
收入：
q1
(
dT dx
uce
2 uce
ut uce
由此式可看出，在很弱的湍动时，ut接近于uce。
第27页/共55页
Ⅱ、湍流时的火焰传播
③大标尺强湍动：湍动迁移距离l大 于层流锋面厚度d；w’>>uce。 由式（3-31）， w’>>uce 模型1：
S——火焰锋面的曲面面积； S0——平均位置平面面积。
uceS ut S0
ut S
（3-29）
uce S0
锥面高度：
h w
—锥面顶点以脉动速度w冲刺而形成这个椎体的时间。
忽略uce与d的方向差异，也可得： d—锥底的直径。
d 2uce
wd
h
（3-30）
2uce
第25页/共55页
二、自燃
②对于Q2
Q1 Q2
点B：热自燃着火的临界点，对应Tlj
③对于Q2Ⅲ
Q1>Q2Ⅲ，能着火，着火稳定。
结论：
1、着火临界条件：① Q1＝Q2； ②
dQ1 dQ2 dT dT
2、稳定着火条件： Q1>Q2（燃烧过程中，如煤粉燃烧，可用 于强燃）
第3页/共55页
二、自燃
讨论：Q1＝Q2、
dQ1 dT
1、热源温度为T1，放热少。（实际温降曲线略高于自 然散射温降曲线）
2、热源温度升为T2，实际温降为0，化学反应放热=环
境散热。
边界层内 dT dx
0，此时T2
Tlj
3、热源温度再升为时T3，边界层内
dT dx
0，此时T3
Tlj
第8页/共55页
二、强燃
平板形状热源物体计算：
收入：
q1
(
dT dx
uce
2 uce
ut uce
由此式可看出，在很弱的湍动时，ut接近于uce。
第27页/共55页
Ⅱ、湍流时的火焰传播
③大标尺强湍动：湍动迁移距离l大 于层流锋面厚度d；w’>>uce。 由式（3-31）， w’>>uce 模型1：
九年级化学上册第三章维持生命之气—氧气3.3燃烧条件与灭火原理教案(新版)粤教版
（5）拓展讨论：学生可进行小组讨论，分享各自的拓展学习心得，互相提问、解答疑问，促进知识的深入理解和交流。
（6）请教教师：学生在拓展学习过程中遇到的问题，应及时向教师请教，以获得专业的指导和帮助。
（7）作业反馈：教师应定期收集学生的拓展作业，进行批改和反馈，以了解学生的学习进展和存在的问题，并提供针对性的指导。
2. 辅助材料：准备与教学内容相关的图片、图表、视频等多媒体资源。这些资源可以帮助学生更好地理解和掌握燃烧条件与灭火原理。例如，准备一些燃烧实验的图片和视频，以及灭火方法的效果对比图表，以便在课堂上进行展示和讲解。
3. 实验器材：根据教学内容，准备实验所需的器材和试剂。确保实验器材的完整性和安全性，避免在实验过程中出现故障或意外。对于涉及实验的课程，教师应提前检查实验器材的状态，确保所有设备都能正常运行。
（3）实践活动：鼓励学生在家中或学校实验室进行燃烧实验，如不同物质的燃烧速度实验、自制灭火器实验等，以增强学生的实践能力。
（4）新闻案例：让学生收集近年来发生的火灾案例，分析案例中的燃烧原因及灭火方法，提高学生运用所学知识解决实际问题的能力。
2. 拓展要求：
（1）阅读理解：学生需撰写阅读材料的读后感，不少于300字，以检验学生对拓展阅读内容的理解和吸收。
八、反思改进措施
（一）教学特色创新
1. 实践教学：通过组织学生进行燃烧实验和灭火操作，让学生亲身体验燃烧条件和灭火原理，增强学生的实践操作能力。
2. 互动讨论：鼓励学生在课堂上积极参与讨论，分享自己的观点和经验，促进学生之间的交流和互动。
3. 案例分析：通过分析具体的火灾案例，让学生深入了解燃烧条件和灭火原理的应用，提高学生的实际应用能力。
九．板书设计
①燃烧的三个基本条件：氧气、可燃物、点火源。
（6）请教教师：学生在拓展学习过程中遇到的问题，应及时向教师请教，以获得专业的指导和帮助。
（7）作业反馈：教师应定期收集学生的拓展作业，进行批改和反馈，以了解学生的学习进展和存在的问题，并提供针对性的指导。
2. 辅助材料：准备与教学内容相关的图片、图表、视频等多媒体资源。这些资源可以帮助学生更好地理解和掌握燃烧条件与灭火原理。例如，准备一些燃烧实验的图片和视频，以及灭火方法的效果对比图表，以便在课堂上进行展示和讲解。
3. 实验器材：根据教学内容，准备实验所需的器材和试剂。确保实验器材的完整性和安全性，避免在实验过程中出现故障或意外。对于涉及实验的课程，教师应提前检查实验器材的状态，确保所有设备都能正常运行。
（3）实践活动：鼓励学生在家中或学校实验室进行燃烧实验，如不同物质的燃烧速度实验、自制灭火器实验等，以增强学生的实践能力。
（4）新闻案例：让学生收集近年来发生的火灾案例，分析案例中的燃烧原因及灭火方法，提高学生运用所学知识解决实际问题的能力。
2. 拓展要求：
（1）阅读理解：学生需撰写阅读材料的读后感，不少于300字，以检验学生对拓展阅读内容的理解和吸收。
八、反思改进措施
（一）教学特色创新
1. 实践教学：通过组织学生进行燃烧实验和灭火操作，让学生亲身体验燃烧条件和灭火原理，增强学生的实践操作能力。
2. 互动讨论：鼓励学生在课堂上积极参与讨论，分享自己的观点和经验，促进学生之间的交流和互动。
3. 案例分析：通过分析具体的火灾案例，让学生深入了解燃烧条件和灭火原理的应用，提高学生的实际应用能力。
九．板书设计
①燃烧的三个基本条件：氧气、可燃物、点火源。