燃料燃烧(热工基础版)..

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热工基础热工基础 (68)

热工基础热工基础 (68)

第6章循环§6-2 活塞式内燃机循环2空气定比热气体动力循环中工作流体理想气体燃烧和排气过程吸热和放热过程燃料燃烧造成各部分气体成分及质量改变忽略不计2、循环假设压缩过程理想化为定熵压缩过程;燃烧过程理想化为可逆定容+定压加热过程;膨胀过程理想化为定熵膨胀过程;排气过程理想化为可逆定容冷却过程。

开口系统简化为闭口系统(进排气功相等,相互抵消)1、空气标准假设二、活塞式内燃机循环的简化0✂1 吸气1✂2 压缩2✂3 喷油、燃烧3✂4 燃烧4✂5 膨胀作功5✂0 排气燃烧✂2-3等容吸热+3-4定压吸热排气✂5-1等容放热压缩、膨胀✂1-2及4-5等熵过程吸、排气线✂重合、忽略三、混合加热理想循环1. p-v 图及T-s 图1pv2345Ts0123451✂2 等熵压缩2✂3 定容吸热3✂4 定压吸热4✂5 等熵膨胀5✂1 定容放热2. 循环热效率=ηq w 1t net =++=++++--------w w w w w w w w w 123445net 1223344551⎣⎦⎣⎦⎢⎥⎢⎥⎝⎭⎝⎭--⎢⎥⎢⎥ ⎪ ⎪=-+-+-⎢⎥⎢⎥⎛⎫⎛⎫⎡⎤⎡⎤--κκκκκκp p T p v v T p p R R 1111141343425g g 11)(--=+=-+-V p q q q c T T c T T 123343243)()(1p v23452. 循环热效率=ηq w 1t net ==-w q q q net net 12--=+=-+-V p q q q c T T c T T 123343243)()(-==-V q q c T T 25151)(η=-=--+-q q T T T T k T T t 2151324311-()本小节完。

冶金热工基础燃料燃烧及计算

冶金热工基础燃料燃烧及计算
特点: 火焰长,炉内温度分布均匀;燃烧空间旳 热强度低。
24
第四章 燃料及燃烧计算
无焰燃烧:煤气与空气在进入热设备前预先进行了 充分混合,所以燃烧速度快,火焰很短 甚至看不到火焰。
特点:燃烧空间旳热强度高;火焰短,炉内温度 分布不均匀。
4.2.2 液体燃料旳燃烧
燃烧过程:油旳雾化、油雾与空气旳混合、混合物旳 预热分解、着火燃烧、完毕燃烧反应。 关键性阶段,影响燃烧速度。
燃烧产物温度 冷却到燃烧反应物旳初始温度(20℃) 燃烧产物中旳水蒸气 冷凝为0℃旳水
试验室内鉴定燃料旳指标 (2)低发烧量QDw
燃烧产物温度 冷却到20℃旳蒸气状态
工程上,燃料旳发烧量是指QDw
16
第四章 燃料及燃料计算
20℃旳水蒸气 20℃旳水 0℃旳水
QGw y QDw y 2517 kJ/kg(水)
干空气: (O2 ) 21% (N2 ) 79%
(N 2 ) 3.762 (O2 )
(空气) 4.762 (O2 )
湿空气:水分含量按空气温度下旳饱和水蒸汽含量 计算。
(5)完全燃烧条件 根据:燃烧旳化学反应方程式。 已知:(1)燃料旳种类和构成(湿成份、 供用成份)
28
第四章 燃料及燃烧计算
泥煤 褐煤 烟煤(0.929-1.072) 无烟煤(1.115-1.143) 焦炭 0.908-0.936 高炉炼铁 煤粉:高炉喷吹
20
第四章 燃料及燃料计算
作业
P226 4-2
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21
第四章 燃料及燃烧计算
第二讲:
燃烧计算
一、本课旳基本要求
1.掌握气体燃料燃烧过程旳三个阶段及关键性 阶段,有焰燃烧、无焰燃烧旳特点。
块煤: 层状燃烧 粉煤:悬浮燃烧

硅酸盐热工基础燃料及其燃烧

硅酸盐热工基础燃料及其燃烧
第二章燃料及其燃烧
第一节 概述
硅酸盐产品在烧成过程中需要消耗大量的 热量。热量的来源有两种:一种是由燃料 燃烧产生,系利用化学能转变为热能的形 式;一种是以电为热源,系使电能转变为 热能的形式。前者资源丰富,价格低廉; 后者热利用率高,利于提高产品质量,操 作条件好,但资源有局限性,成本高。故 目前硅酸盐工业窑炉的热源仍以燃料为主。10来自2 固体和液体燃料的性质
C 主要的可燃元素 H 主要的可燃元素,有益,二种形态可燃氢、化合氢 O 有害元素 N 惰性元素,有害、污染 S 可燃元素,污染,三种形态有机硫、黄铁矿硫和硫
酸盐硫
11
A 有害成分,①直接关系到焦碳的灰分从 而影响冶炼的技术经济指标。②降低煤 的发热量。③灰分结渣,容易造成不完 全燃烧,给设备的维护和操作带来困难。
人造固体燃料主要是煤和木材经加工后制得 的焦碳和木炭。
工业应用中主要是煤和焦碳。
5
煤的种类 1、根据古代植物埋藏于地下的年代和碳化程 度划分为:泥煤,褐煤,烟煤和无烟煤四大类。 2、动力用煤根据煤的挥发分高低,并参考其 水分与灰分含量,把煤分为石煤,褐煤,烟煤 (包括贫煤和劣质烟煤)和无烟煤四大类,将 无烟煤、烟煤和石煤各再分为三类。 3、冶金工业根据煤的结焦性强弱和挥发分高 低进行分类,对烟煤进一步分类为:长焰煤、 气煤、弱还原煤、半炼焦煤、焦煤、肥煤、瘦 煤和贫煤等。
1
1 燃料的定义:是在空气中容易燃烧,并 能够比较经济地利用其燃烧热的物质的 总称。燃料的供给应该比较容易,价格 低廉,储存、运输和使用等即便利又安 全。按其状态可分为:气体燃料、液体 燃料和固体燃料。
2 燃烧的定义:是通过燃料和氧化剂在一定 条件下,所进行的具有发光和发热特点的剧 烈的氧化反应。

热工基础第12章气体动力循环

热工基础第12章气体动力循环

冲程 四冲程 (进气,压缩,燃烧膨胀,排气) 二冲程 (进气-压缩-燃烧膨胀,排气)
四冲程柴油机的工作过程
内燃机的整个工作过程存在着诸多不可逆因 素,因此实际内燃机的工作循环是不可逆的。
P
0-1:吸气过程。由于阀门的阻力,吸入
3 4 气缸内空气的压力略低于大气压力。
1-2:压缩过程
2
2-3-4-5:燃烧和膨胀
混合加热循环
内燃机按加热方式 定容加热循环
定压加热循环 (一) 混合加热循环
特征参数:
p3
4
压缩比:压缩前的比体积与
压缩后的比体积之 2
比,它是表征内燃
5
v1 机工作体积大小的
1
v2 结构参数。
0
v
混和加热理想循环
定容升压比:
p
定容加热后的压力与加热前
3
的压力之比,它表示内燃机
2
定容燃烧情况的特性参数。
第一节 活塞式内燃机的理想循环
内燃机一般都是活塞式
Hale Waihona Puke 活塞式内燃机的分类:(特或点称是往用复燃式烧)的的产,物其作共为同工
使用燃料
煤气机 质推动活塞作功,燃料的燃
烧过程以及工质的膨胀和压
汽油机 缩都在同一个带活塞的气缸
柴油机
中进行,再由连杆带动曲轴 转动。
点火方式 点燃式 (汽油机、煤气机)
压燃式 (柴油机)
1 T1 T2

1

1
1
定容加热理想循环
定容加热理想循环的热效率:
t
1
1
1
混合加热理想循环的热效率:t

1

1[(
1 1) (

硅酸盐热工基础---3.1燃料性质

硅酸盐热工基础---3.1燃料性质

我国规定的重油质量标准
项目
代号 恩氏粘度(0E)80℃≤ 恩氏粘度(0E) 100℃≤ 闪点(开口)(℃)≥ 凝固点(℃) 灰分(%) 水分(%) 含硫量(%) ≤ ≤ ≤ ≤
质量标准
20号 RZ-20 5.0 15 80 0.3 1.0 1.0 1.5 60号 RZ-60 11.0 20 100 0.3 1.5 1.5 2.0 100号 RZ-100 15.0 25 120 0.3 2.0 2.0 2.5 5.5-9.5 36 130 0.3 2.0 3.0 2.5 25 45 200号 RZ-200 250号 RZ-250
重油的体积膨胀系数β 值与密度的关系
密度 (t/m3) 0.93~0.9399 0.94~0.9499 0.95~0.9599 0.96~0.9699 0.97~0.9799 β 值(1/℃) 0.000635 0.000615 0.000594 0.000574 0.000555 密度(t/m3) 0.98~0.9899 0.99~0.9999 1.0~1.0099 1.01~1.0199 1.02~1.0299 β 值(1/℃) 0.000536 0.000518 0.000499 0.000482 0.000464
3 .标准燃料
标准煤:Qnet,ar=29300kJ/kg 标准油:Qnet=41820kJ/kg 标准气:Qnet=41820kJ/kJ
便于产品的燃料消 耗的比较
换算:
标准燃料量 某燃料量 某燃料发热量 标准燃料发热量
【例】某厂使用煤的工业分析为: Mad 2.71 Mar 10.05 Aad 23.20 Vad 26.41
燃料组成的换算系数 所换算的“基” 已知“基” 收到基 收到基 分析基 干燥基

硅酸盐热工工业基础 燃烧2

硅酸盐热工工业基础   燃烧2

第三节燃烧过程基本理论一、燃烧过程概述燃料的种类很多,由状态来分,有固体、液体及气体燃料三种。

它们的化学组成也各不相同,但从燃烧的角度来看,各种不同燃料均可归纳为两种基本组成;一种是可燃气体如H2、CO及C m H n等,另一种是固态炭。

例如:气体燃料的燃烧,亦即可燃气体的燃烧;液体燃料燃烧时,由于加热后气化形成气态烃类以后在高温缺氧时,有一部分烃类裂解生成固态炭粒及较小分子量的烃类或氢,因此液体燃料的燃烧,可以看作是可燃气体及固态炭的燃烧。

固体燃料在受热时,挥发分逸出,剩下的可燃物为固态炭,因此固体燃料的燃烧实质上也是可燃气体及固态炭的燃烧,所以研究燃料的燃烧过程,可以从分别研究两种基本燃料组成的燃烧过程着手。

燃烧,是指燃料中的可燃物与空气产生剧烈的氧化反应,产生大量的热量并伴随着有强烈的发光现象。

燃烧有两种类型,一种是普通的燃烧,亦即正常的燃烧现象,靠燃烧层的热气体传导传热给邻近的冷可燃气体混合物层而进行火焰的传播。

正常燃烧的火焰传播速度较小,仅每秒几米,燃烧时压力变化较小、一般可视为等压过程。

另一种是爆炸性燃烧,系靠压力波将冷的可燃气体混合物加热至着火温度以上而燃烧,火焰传播速度大,约为l000~4000米/秒。

通常是在高压、高温下进行。

一般窑炉中燃料的燃烧属于普通的(正常的)燃烧。

燃烧的条件除要有燃料及空气存在外,尚需达到燃烧所需的最低温度~着火温度。

二、可燃气体反应机理连锁反应:CO 、H 2、CH 4。

三、碳的燃烧机理碳的燃烧是两相(气-固相)反应的物理—化学过程。

氧气扩散至炭粒表面与它作用,生成CO 及CO 2气体再从表面扩散出来。

一部分学者认为氧气扩散至碳表面时,并不立即产生化学反应,而是被碳吸附生成结构不确定的吸附络合物C X O Y ,当温度升高时, 或在新的氧分子的冲击下可分解放出CO 及CO 2,其过程是:y x O C yO xC =+221}yx y x O C O O C 2+ 2nCO mCO +=生成的CO 与CO 2的比例(即m 、n 的数值)与温度有关。

热工基础(正式)全

热工基础(正式)全
17
正向运动(膨胀)时,吸 收热源的热量,所作膨胀功除 去用于排斥大气外,全部储存 在飞轮的动能中。
若无摩擦等耗散效应
反向运动(压缩)时,利用飞 轮的动能来推动活塞逆行,压缩工 质所消耗的功恰与膨胀功相等。
同时压缩过程中质向热源所 排热量也恰与膨胀时所吸收的热 量相等。
如果系统经历了一个过程后,系统可沿原过程的路线反 向进行,回复到原状态,不在外界留下任何影响,则该过 程称为可逆过程。
热力学第零定律
如果两个热力学系统中的每一个都与第三个热力学系 统处于热平衡(温度相同),则它们彼此也必定处于热平衡。 这一结论称做《热力学第零定律》。
热力学第零定律表明,一切互为热平衡的系统具有一 个数值上相等的共同的宏观性质──温度。温度计测定物体 温度正是依据这个原理。
热力学第零定律的重要性在于它给出了温度的定义和 温度的测量方法。它为建立温度概念提供了实验基础。
理想气体实际并不存在, 在现实物质中,即使是绝热可 逆过程,系统的熵也在增加, 不过增加的少。
热力学第三定律发现者 德国物理化学家能斯特
三、理想气体的状态方程
kg K
pV mRgT
Pa m3
pv RgT pV nRT p0V0 RT0
1kg n mol 1mol标准状态
气体常数:J/(kg.K) R=mRg=8.3145J/(mol.K)
(2) 特别是在下列技术领域存在传热问题
a 航空航天:高温叶片冷却;空间飞行器重返大气 层冷却;超高音速飞行器(Ma=10)冷却;
b 微电子: 电子芯片冷却 c 生物医学:肿瘤高温热疗;生物芯片;组织与器
官的冷冻保存 d 军 事:飞机、坦克;激光武器;弹药贮存 e 新 能 源:太阳能;燃料电池

热工基础.完美版PPT

热工基础.完美版PPT
Propulsion systems — aircraft, rockets, etc. 驱动系统——航行器,火箭等。
Alternative energy systems — fuel cells, solar heating, geothermal, wind energy, ocean thermal, etc. 可再生能源的利用——燃料电池,太阳能加热系 统,地热系统,风能,海洋能等等
0-2 热工基础核的研能究内容:通过核反应释放的能量;
①根据热力学的两个定律,运用严密的逻辑推理,对物体的宏观现象进行分析研究,而不涉及物质的微观结构和微观粒子的运动情况。
辐射能 :物体以电磁波的形式发射的能量。5 Nhomakorabea能源
定义:人类采用各种手段获取各类能量的物 质资源
分类:非再生能源(耗竭能源) 再生能源(非耗竭能源)
The world’s first power-driven, controlled and sustained flight invented and built by Wilbur and Orville Wright flown by them at Kitty Hawk, North Carolina December 17, 1903 .They opened the era of aviation.
The first car that ever mastered a drive was built by the German engineer and inventor Carl Benz in 1885 .
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Transportation- Automobiles
17
Aviation: 1900
能量是物质运动的度量。 世界是由物质构成的,一切物质都处于 运动状态,所以一切物质都具有能量。
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A:煤燃烧后的产物,为有害物质,降低煤的发热量,造
成不完全燃烧损失。 主要产物为:SiO2 、AlO3 、FeO3 、CaO、 MgO
M:不可燃物质。水分含量增加即降低可燃物质的含量,
也降低煤的发热量 煤中水分以两种形式存在: 外在水分(表面水分):机械的附在煤表面的水分。 经风干及外界条件变化可出去的水分。
第一节 燃料的种类及组成
燃料:在燃烧过程中能发出热量并能利用的可然物质. 燃料的种类 固体燃料:木碳,煤等。 其中煤又分为泥煤、褐煤、烟煤、无烟煤。 按状态分: 液体燃料:石油及其制品。 气体燃料:天然气、人造煤气。 天然原料: 按来源分: 人工原料:
一、固体燃料:
(一)煤的种类及特点: 按国家标准,分为三类:褐煤、烟煤、无烟煤 1). 褐煤:外观褐色,光泽黯淡。水分含量高,热值低,密度较 小,含氧量高,化学反应强,极易氧化和自然。常作为加压 气化燃料,锅炉燃料 2). 烟煤:挥发份含量高、灰分及水分较少,发热量高。
(2)空气干燥基(分析基 ): 以实验室使用的风干煤样(用温度为20℃,相对湿度为70% 的空气)为基准而测出的煤各元素的质量百分组成。 空气干燥基
Cad % H ad % Oad % Nad % Sad % Aad % M ad% 100%
分析基
C f % H f % O f % N f % S f % A f % W f % 100%
(应用基)
Car % Har % Oar % Nar % Sar % Aar % M ar% 100%
C y % H y % O y % N y % S y % A y % W y % 100%
收到基水分Mar有两种:外在水Mar.f和内在水Mar.in
可划分贫煤、焦煤、气煤
3). 无烟煤:挥发份含量低,燃点较高,燃烧时没有粘结性。 (二)、固体燃料的组成及换算 : 常用两种表示方法: (1)元素分析法:C、H、O、N、S、A (灰分) 、M (2)工业分析法:挥发分(V)、固定碳(FC)、A、M
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%
第三章 燃料及其燃烧过程与设备
硅酸盐制品需要消耗大量的热量。
热量的来源:
1、燃烧燃烧产生,即化学能转化为热能------资源丰富,但价格 低廉。
2 、以电为热源,即电能转化为热能 ------- 效率高,但相对短缺。
目前硅酸盐行业热源以燃烧为主。
本章的主要研究内容:
1 2 3 4 5 燃料的种类及组成 燃料的热工性质及选用原则 燃烧计算 燃烧过程的基本原理 燃料的燃烧方法与设备
内在水分(晶水)
同种煤的组成成分是波动的,在表明煤的组成时,必须 说明选用的基准。
常用煤的基准:
(1)收到基(应用基)(2)空气干燥基(分析基) (3)干燥基 (干燥基)(4)干燥无灰基(可燃基)
(1)收到基(应用基) : 以实际使用的煤为基准而测出的煤各元素的质量百分组成。 收到基
在高温下与氧形成有害物质NOx,污染大气
S:含量小于5%
以三种形式存在: 有机硫:与碳氢化合物结合在一起 硫化物中硫:主要存在于FeS2 硫酸盐中硫:存在于各种硫酸盐中(CaSO4 , FeSO4) 硫为有害物质: S+O2=SO2

SO2+O2=SO3
SO2+H2O=H2SO3 、 SO3+H2O=H2SO4

(100 M ar . f )Cad 100
代入
M ar M ar . f M ad
(100 M ar . f )Cad 100
100 M ar . f 100
Car
M ar M ad (100 100 )Cad 100 M ad 100
书上表4-1, 例题4-1
100 M ar Cad 100 M ad
2、工业分析法:挥发分(V)+固定碳(FC)+A+M=100% 工业分析规程:
煤在隔绝空气的条件下加热,随温度升高发生的变化:
100—150℃:外部水分蒸发 200—450℃ :碳氢化合物分解释放出可燃气体 ( CH4、H2、CmHn)。矿物结晶水逸出 ---850 ℃ :气体挥发停止
干燥无灰基
(可燃基 )
Cdaf % Hdaf % Odaf % Ndaf % Sdaf % 100%
C r % H r % O r % N r % S r % 100%
C
H
O
干燥无灰基 干燥基
N
S
A
M
Mar.in Mar.f
空气干燥基 收到基
各种基之间的转化
% 干燥基 Cd % H d % Od % Nd % Sd % Ad % 100
(干燥基) C g % H
g
% O g % N g % S g % A g % 100 %
(4)干燥无灰基(可燃基 ):
以无水、无灰的煤为基准而测出的煤各元素的质量百分组成。
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)
O:不可燃元素,一般含量不等。
它可与其它可燃物形成氧化物
N、煤中惰性气体含量为0.5-2%
M ar M ar . f M arin M ar . f M ad 100 M ar . f 100 M ar M ad M ar . f 100 100 M ad
100M arin M ad (100 M arf )
(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。
例如:收到基与空气干燥基之间的转换。
设:已知Cad、Mar、Mad ,求 (100–Mar.f)(kg)
Car 。
解:取100kg收到基煤为基准,相当于空气干燥基煤为:
二者含碳质量相等:收到基含碳质量=空气干燥基含碳质量 即:
100Car (100 M ar . f )Cad Car
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