燃烧学思考与练习题全部

燃烧学思考与练习题第二章思考与计算题2.1 煤有哪些种类，都有哪些特点，其可燃组分有哪几种？2.2 煤中灰分和煤中不可燃矿物质的含义一样吗？2.3 煤中的含碳量、固定碳和焦炭的含义相同吗？2.4 什么是燃料的发热值？高位发热值和低位发热值有什么区别？如何利用氧弹式热量计测量煤的高位发热值？2.4 什么是标准煤？规定标准煤有何实用意义？2.5 整理一下你所了解的国内外的洁净煤燃烧新技术。

2.6 哪些石油加工产品可以作为工业炉窑的燃料？2.7 燃料油的粘度随温度升高而降低，利用恩格拉粘度计测量燃料油在不同温度下的粘度，并绘出它们之间的关系曲线。

2.8 重油燃烧技术对重油的粘度有什么要求？2.9 何谓燃料油的闪点、燃烧点和着火点？用实验来证明。

2.10 为什么需要了解燃料油的热稳定性和掺和性指标？2.11 与气体燃料有关的单一气体有哪些？它们各自的特点是什么？2.12 高炉煤气、焦炉煤气、发生炉煤气、天然气等都有哪些特点？按照它们的热值范围排序。

2.13 试求40%甲种煤和60%乙种煤的混合物发热值。

甲种：C ar=62.1%，H ar=4.2%，S ar=3.3%，N ar=1.2%，O ar=6.4%，M ar=7.0%，A ar=15.8%乙种：C ar=38.6%，H ar =2.6%，S ar =3.8%，N ar =0.8%，O ar =3.1%，M ar =11.0%，A ar =40.1% 2.14 已知某种煤的空干基成分为：C ad=53.97%，H ad=2.91%，S ad=3.54%，N ad=0.76%，O ad=5.1%，W ad=0.91%，A ad=32.81%；V daf=14.76%；Q net,ad=21623.8kJ/kg和收到基水分W ar=4.6%，求煤的收到基其它成分，干燥无灰基成分及收到基低位发热值，并用门捷列夫及我国煤科院的经验公式进行验算。

2.15 某种煤收到基含碳量为41%，由于受外界条件的影响，其收到基水分由15%减少到10%，收到基灰分由25%增加到35%，试求其水分和灰分变化后收到基含碳量？（要求先推导换算公式后计算）2.16 甲乙两厂采用相同型号锅炉，甲厂燃用Q net,ar=22274 kJ/kg的煤，煤耗6.53 kg/s，乙厂燃用Q net,ar=16341 kJ/kg的煤，煤耗8.25kg/s，用标准煤耗比较哪个厂的锅炉燃烧经济？2.17 某加热炉使用高炉煤气和焦炉煤气的混合煤气，煤气温度25℃，由化验室分析的煤气组分见下表，求两种煤气的发热值和当高炉煤气和焦炉煤气按7:3混合时，混合煤气的组分第三章计算练习题3.1 某气体混合物，其各组分的摩尔数见下表组分 CO CO 2 H 2O N 2 NO X i0.09567340.005试求：（1）氮氧化物（NO ）在混合物中的摩尔分数。

并将结果表示成摩尔百分数和ppm 的形式。

（2）混合物的摩尔质量。

（3）每一组分的质量分数。

3.2 有一种甲烷与氧气组成的混合物。

甲烷的摩尔分数是0.2，混合物的温度是300 K ，压力为100 kPa. 求甲烷在混合物中的质量分数和甲烷的摩尔浓度(单位体积混合物中甲烷的摩尔数，kmol/m 3)3.3 由N 2和Ar 组成的混合物，其中N 2的摩尔数是Ar 的3倍。

求N 2和Ar 的摩尔分数，混合物的摩尔摩尔质量，N 2和Ar 的质量分数，及在500 K 温度和250 kPa 压力下N 2的摩尔浓度，kmol/m 3。

3.4计算异辛烷(i-C 8H 18)与空气的化学当量混合物在标准参考状态下(298.15 K)的焓，分别以每千摩尔燃料为基(kJ/kmol fuel )，每千摩尔混合物为基(kJ/kmol mix )和单位质量混合物为基(kJ/kg mix )来表示。

3.5 采用预热空气方法来提高一燃烧炉的燃料效率。

在一个大气压下，当空气预热温度为800 K ，空气与燃料的质量比为18，求绝热火焰温度。

已知燃料入口温度为450K 。

假设主要的物性参数如下K 300=ref T ，29/fuel air prod MW MW MW kg kmol ===, 3.5/(K)p fuel c kJ kg =⋅，, 1.2/(K)p prod c kJ kg =⋅，, 1.2/(K)p air c kJ kg =⋅00,,0f air f prod h h ==，06, 1.1610/f fuel h kJ kmol =⨯ 3.6 计算分析在一个封闭的容器中的一个平衡反应O 2↔2O 。

假设在没有分解时容器中有1摩尔的O 2，试计算在T=2500 K 、P= Pa 的条件下的O 2和O 的摩尔分数。

3.7 日本有人进行高温空气燃烧基础性试验研究，在一个1m 3的小型试验炉上测定NOx 的排放浓度。

使用燃料为13A （日本城市煤气，主要组分为C 3H 8），燃料流量为4 Nm 3／h ，空气流量为52 Nm 3 /h ，炉温恒定在1100 ℃，试计算该炉温下的化学当量比和空气过剩系数。

3.8 某一工厂的轧钢加热炉采用重油作燃料，需要将钢坯加热到1523 K 。

已知重油的收到基组分为C ar =83.5%，H ar =11.8%，O ar =1.2%，N ar =0.7%，S ar =0.3%，A ar =0.1%，M ar =2.4%；重油被加热到353 K ，空气过剩系数 1.18＝α，助燃空气不预热，温度为298 K ，求该条件下的重油的理论燃烧温度，并估计可能达到的炉子温度，判断该种重油燃料是否满足生产工艺要求。

假设考虑炉子热损失，炉温系数η=0.75，实际炉温比钢坯加热需要的温度要高出420 K 才能满足要求。

3.9 试求重油和煤气混合物燃烧所需的空气量和燃烧产物生成量。

已知锅炉炉膛内燃烧8.33 kg/s 100号重油，兼烧2.78 m 3/s 的天然气。

重油收到基成分为C ar =83.4%、H ar =10.0%、S ar =2.9%、N ar =0.3%、O ar =0.1%、M ar =3.0%、A ar =0.3%，天然气的干燥基成分为CO 2,d =3%、CH 4,d =88%、C 2H 8,d =1.9%、C m H n,d =0.5%、N 2,d =9.3%。

3.10 某大型冶金工厂的干燥基高炉煤气组分见下表，用空气助燃，燃烧高炉煤气加热热风A工况为煤气和空气均不预热，均为25℃，煤气流量Nm3/h，空气流量92200 Nm3/h；B工况为煤气预热到300℃，助燃空气预热到500℃，煤气流量Nm3/h，空气流量95600 Nm3/h。

分别求各工况下的空气过剩系数、理论燃烧温度。

3.11 某厂高炉煤气的成分在3.10题给出，由于热值太低，便加入一定量的焦炉煤气混合，在轧钢加热炉上使用。

焦炉煤气的干燥基组分为（1）求当焦炉煤气分别加入3%和8%时，试求两种混合煤气的低热值和理论燃烧温度，当炉温系数为0.77时，各自实际的炉温能达到多少。

（2）如果焦炉煤气的成本是高炉煤气的3倍，而预热高炉煤气和助燃空气不需要成本，当要求理论燃烧温度为1700 K时，试估计用什么预热方案较经济？3.12 如果将3.10题中的高炉煤气与助燃空气双双预热到1000 K，(A/F)=0.66，与标准参考状态下（298 K，1atm）的情况相比，试计算燃料的节约率。

第四章计算练习题4.1 在温度为400 K，压力为1 atm的条件下，O2和N2的等摩尔混合物。

计算混合物的密度ρ和混合物摩尔浓度c。

4.2 在温度为400 K，压力为3.5 atm的条件下，采用附录9中给出的二元扩散系数数据，计算辛烷在空气中的二元扩散系数。

同时对比值D ref/D和产物ρD的比值，即(ρD)ref/(ρD)4.3 一个50 mm直径量杯中有正-己烷(n-C6H14)。

从气－液界面到量杯顶部的距离为20 mm。

正-己烷的稳态蒸发速率为8.2310-8kg/s，在气－液界面上的正-己烷质量分数为0.482。

正-己烷在空气中的扩散系数为80310-4m2/s。

A.求正-己烷蒸气的质量流率，给出单位；B.求正-己烷蒸气的质量流量，即在气-液界面上宏观流动的部分；C.求正-己烷在气液界面上的扩散部分流率。

4.4 分析水在1 atm下，由一个25m m直径的试管中蒸发到干燥的空气中。

从水—气界面到管的顶部的距离为L=150m m。

水—气界面上水蒸汽的质量分数是0.0235，水在空气中的二元扩散系数为2.6310-5 m2/s 。

A求水的质量蒸发速率；B求在/2=的条件下水蒸发质量分数；x L=的条件下由于宏观流动引起的水气质量流和由于扩散引起的水气质x LC求在/2量流。

4.5 一个50 mm 直径量杯中存放正-己烷(n-C 6H 14)。

空气吹过量杯的顶部。

液-气界面到量杯顶部的距离是20 cm 。

假设正-己烷的扩散系数是8.8310-6 m 2/s 。

液态的正-己烷的温度是25˚C 。

计算正-己烷的蒸发速率。

（提示：参考与复习一下本章例4.1中的Clausius-Clapeyron 关系式。

） 4.6 求大气中水蒸气摩尔分数对50μm 直径的水滴寿命的影响。

水液是在1atm 的空气中蒸发。

假设液滴温度为75˚C ，平均空气温度为200˚C 。

取值分别为：X H2O,∞=0.1，X H2O,∞=0.2，X H2O,∞=0.3第五章计算练习题5.1 几种组分和它们的结构形式如下所示。

采用碰撞分子的简图，证明反应22222H O H O +→按简单碰撞和给定的结构在很大的程度上是不可能的。

2:H H H - 2:O O O= 2:H O H O H-- 5.2 分析反应 222H O H O H +→+，证明这是一个基元反应。

借鉴题5.1所用的简图，超氧酸自由基的结构是H O O --。

5.3 考察丙烷氧化的总包反应：.43522283O H CO O H C +→+对这一反应，建议用下面的总包反应机理来描述反应速率110.1 1.65382 8.610exp(30/)[][],u R T C H O =⨯-式中用的是CGS 单位(cm ，s ，gmol ，kcal ，K)是指厘米克秒为基本单位的计量制，具有三个基本量方程。

（1）确定对应于丙烷的反应级数； （2）确定对应于氧气的反应级数； （3）总包反应的总反应级数； （4）确定反应的活化能。

5.4在一个总包的、一步反应的丁烷燃烧机理中，对应于丁烷的反应级数是0.15，对应于氧的反应级数是1.6。

用阿累尼乌斯形式表示的机理的各系数为指前因子：94.1610⨯ 30.75[(/)/]kmol m s - 和活化能是125 000 kJ/kmol 。