固体和液体燃料气体燃料
鲁奇气化工艺及设备原理概述
鲁奇气化工艺及设备原理概述引言鲁奇气化是一种常见的化学工程过程，用于将固体或液体燃料转化为气体燃料或有机化学品。
本文将概述鲁奇气化工艺及设备的原理，以便读者对该技术有一个基本的了解。
本文将首先介绍鲁奇气化的基本概念，然后讨论该过程的主要原理和涉及的各种设备。
1. 鲁奇气化的基本概念鲁奇气化是一种通过在高温和高压下将固体或液体燃料转化为气体燃料或有机化学品的化学过程。
该过程通常涉及将燃料与氧气或空气反应，产生一系列气体和液体产物。
这些产物可以用作燃料或用于化工生产。
2. 鲁奇气化的主要原理鲁奇气化的主要原理是将燃料在高温和高压下与催化剂或氧气反应，产生气体和液体产物。
该反应通常发生在一个封闭的反应器中。
以下是鲁奇气化的主要原理：•燃料预处理：在气化反应之前，燃料通常需要进行预处理，以去除杂质和调整化学成分。
例如，固体燃料可能需要经过粉碎和干燥处理，液体燃料可能需要去除杂质和溶剂。
•气化反应：在气化反应器中，燃料与催化剂或氧气反应，产生气体和液体产物。
气化反应通常是一个高温反应，温度通常在1000 °C以上。
高温下的气化反应能够将燃料的化学键破坏，产生更多的气体产物。
•产物处理：气化反应产生的气体和液体产物需要进行处理，以分离和纯化。
例如，气体产物可以通过冷却和压缩分离出其中的固体和液体成分。
液体产物可以通过蒸馏和提纯过程进行分离和纯化。
3. 鲁奇气化的主要设备鲁奇气化涉及多种设备，用于处理燃料、反应、分离产物和处理废气。
以下是鲁奇气化的主要设备：•燃料预处理设备：用于对燃料进行粉碎、干燥、除杂和调整化学成分。
•气化反应器：用于将燃料与催化剂或氧气反应，产生气体和液体产物。
气化反应器通常是一个密封的高温容器，具有适当的进料和出料口。
•分离设备：用于将气体产物中的固体和液体分离。
通常使用冷却和压缩技术，将气体冷却、压缩，分离出其中的固体和液体成分。
•纯化设备：用于分离和纯化液体产物。
通常使用蒸馏和提纯技术，将液体产物中的不同成分分离和纯化。
燃料的热值
η=
W有 Q放
=
pt mq
例题：如图所示为小艳家新买的一辆小汽车。 例题：如图所示为小艳家新买的一辆小汽车。 周末，爸爸开车带着小艳出去游玩，途中， 周末，爸爸开车带着小艳出去游玩，途中， 这辆汽车在1h的时间内 的时间内， 这辆汽车在 的时间内，在水平路面上匀速 行驶了72km，消耗汽油 行驶了 ，消耗汽油6kg。若已知该汽车 。 发动机的功率（即牵引力的功率） 发动机的功率（即牵引力的功率）为23kW， ， 汽车（包括车上的人和物品）质量为1.5t，汽 汽车（包括车上的人和物品）质量为 ， 油的热值为4.6× 油的热值为 ×107J/kg，g=10N/kg。求小 ， 。 汽车的热机效率？ 汽车的热机效率？
•使燃料充分燃烧；如：煤磨成粉末状吹 使燃料充分燃烧； 使燃料充分燃烧 进炉膛燃烧； 进炉膛燃烧； •尽量减少各种热量损失； 尽量减少各种热量损失； 尽量减少各种热量损失 •在热机的设计和制造上采用先进的技术； 在热机的设计和制造上采用先进的技术； 在热机的设计和制造上采用先进的技术 •注意保养，保证良好的润滑，减少因克 注意保养，保证良好的润滑， 注意保养 服摩擦阻力而额外消耗的能量。 服摩擦阻力而额外消耗的能量。
1、燃料 (1)能够燃烧的物质，如焦炭、煤油、天然气等。 (1)能够燃烧的物质，如焦炭、煤油、天然气等。 能够燃烧的物质 (2)燃料燃烧发生的是化学变化， (2)燃料燃烧发生的是化学变化，在这个过程中 燃料燃烧发生的是化学变化 燃料的化学能转化为内能 化学能转化为内能。 燃料的化学能转化为内能。 2、热值 (1)定义： 千克的某种燃料完全燃烧放出的热 (1)定义：1千克的某种燃料完全燃烧放出的热 定义 的某种燃料完全燃烧 量叫做这种燃料的热值； 表示。 量叫做这种燃料的热值；用q表示。 (2)热值的单位是焦 千克，符号是J/kg。 (2)热值的单位是焦／千克，符号是J/kg。 热值的单位是 J/kg (3)热量的计算公式： (3)热量的计算公式：Ｑ放＝mq 热量的计算公式
加热炉基础知识与操作2..
2、气体燃料的燃烧过程
是个复杂的过程，但整个燃烧过程可视为：
混合→着火→反应 极短时间完成 提高燃烧强度的途径必须很好地完成混合过 程，是最关键的环节。 有焰燃烧：煤气与空气预先不混合，各自单 独进入炉膛，边混合边燃烧。有碳氢化合物 燃烧产物（游离碳）轨迹形成的火焰。 无焰燃烧：煤气与空气先混合再喷入炉内。 燃烧很快，碳氢化合物来不及分解，所以看 不到火焰或很短。 ▲蓄热式加热炉都是有焰燃烧。无焰燃烧预 热温度不能太高，否则易造成回火事故。
最外层 第二层 第一层 钢坯
Fe2O3 Fe3O4 FeO Fe
10% 50% 40%
氧化铁皮的危害：
1、造成大量金属消耗；
2、炉底堆积，侵蚀耐火材料，定期清理劳动
强度大，严重时造成被迫停产； 3、影响钢的表面质量； 4、轧钢被迫增加工序予以清除； 5、影响加热、增加煤气消耗。 氧化铁皮熔点为1300～1350℃。 （注意粘钢）
排水器
排水器是事故常发部位。 排水器应有明显的警告标志； 排水器的满流管口应保持溢流。
高炉煤气的产出过程
高炉炼铁工艺动画\高炉炼铁工艺动画\高炉本
体_.swf 高炉炼铁工艺动画\高炉炼铁工艺动画\煤气净 化系统.swf
●燃料的燃烧
1、基本概念
完全燃烧：燃烧产物中不存在可燃成分； 不完全燃烧：燃烧产物中存在可燃成分。 不完全燃烧又分两种： 化学不完全燃烧:混合不好，产物中有CO存
2、燃料的发热量 单位质量或体积的燃料，完全燃烧后所放出
的热量称为燃料的发热量。 固体、液体用kJ/kg表示； 气体用kJ/m3表示。 依据燃烧后，燃烧产物水的状态分为: 高发热量、低发热量。主要看水是液态还是 气态。
燃料与燃烧
化碳遇氧后,还有旨继续氧化成二氧化碳,又放出238OOKJ/kg热量,从而补足全部热量。
六、液体燃料和气体燃料的燃烧
液体燃料主要指燃油,汹的沸腾温度低于其着火温度。因此,它们总是先蒸发成蒸气,然后才能进行燃烧,即以蒸气状态进行燃烧。
当液体燃料滴经过加热后,在其表面先蒸发产生蒸气,蒸气向四周扩散,和周围的空气混合,进一步被加热着火燃烧。因为燃烧速度快,蒸发速度慢,液体燃料的燃烧快慢取决于其蒸发速度。
3.充裕的时间
燃烧是有一定速度的,因此,燃烧完全需要一定的时间,可燃气体能进行燃烧前时间取决于它们在炉膛内停留的时间,也就是取决于炉膛的容积。为此,必须保证足够的炉膛容积(燃烧空间)。
对于火床燃烧的机械化炉排,煤燃烧时间取决于煤在炉排上停留的时间,为此,要设计合适的炉排结构和面积。尽量设法提前着火,以保证有充裕的燃烧时间。
上述燃烧过程的各个阶段,在实际的燃烧设备中是不能截然分开的,它们常常是互相重叠,交错进行的。
五、煤的燃烧条件
为了使煤的燃烧过程进行得快(单位时间内燃烧得多,放出热量多),未完全燃烧损失少,即迅速而完全的燃烧,必须保证下述三个最基本的条件：
1.较高的温度
温度是燃烧的首要条件。因为燃烧要从着火开始,在着火前的准备阶段中,干燥与干馆过程都要吸收热量。因此要求炉膛具有较高的温度,提供足够的热量。无烟煤挥发分少,着火温度高,需要炉膛具有更高的温度。褐煤,着火温度低,但是往往水分较多,而且劣质褐煤灰分也多,发热量低,燃烧放出热量少,也需要炉膛具有较高温度。其他劣质煤,为了保证着火也需要较高的炉膛温度,如果仅从着火考虑,炉膛温度越高越好。
液体火箭和固体火箭的推进原理
液体火箭和固体火箭的推进原理液体火箭和固体火箭是目前最常见的两种火箭推进系统。
它们的推进原理有所不同，但都能够产生巨大的推力，将火箭送入太空。
液体火箭是利用液体燃料和液氧作为推进剂的火箭系统。
液体火箭的工作原理可以分为燃烧室和喷管两个主要部分。
首先是燃烧室。
液体火箭的燃烧室内有两种液体，分别是燃料和氧化剂。
燃料可以是液氢、液氧、甲烷、液氨等，氧化剂则通常为液氧。
这两种液体通过管道输送到燃烧室，在高压下混合并点燃。
当燃料和氧化剂混合并燃烧时，会产生高温和高压的气体。
接下来是喷管。
燃烧室内产生的高温高压气体通过喷管喷出，产生巨大的反作用力。
喷管的设计非常关键，它的形状和尺寸会影响到喷出气体的速度和方向。
通常，喷管会向后扩张，以提高喷出气体的速度，从而产生更大的推力。
液体火箭的推进原理就是通过喷出高速气体产生反作用力，将火箭推入太空。
与液体火箭不同，固体火箭是利用固体燃料作为推进剂的火箭系统。
固体火箭的工作原理相对简单，主要由固体燃料和点火系统构成。
固体火箭的固体燃料通常由燃料和氧化剂混合而成，比如硝酸铵和铝粉的混合物。
这种混合物被称为固体推进剂。
固体推进剂在点火后会燃烧产生大量的热能和气体。
固体火箭的点火系统会引发固体推进剂的燃烧。
一旦点燃，燃料和氧化剂会快速燃烧，并产生大量的高温气体。
这些气体通过喷嘴喷出，产生巨大的推力。
与液体火箭不同，固体火箭的推进剂是固体的，不需要外部供应，因此具有较高的可靠性和简单性。
液体火箭和固体火箭各有优劣。
液体火箭的推进效率较高，可以进行燃料的控制和调整，从而实现更高的速度和精确的轨道控制。
然而，液体火箭的设计和制造复杂，需要液体燃料的储存和供应系统，而且燃烧过程需要高度自动化的控制系统。
相比之下，固体火箭的设计和制造相对简单，没有液体燃料的存储和供应问题。
它们通常用于一次性任务或辅助推进器，在火箭发射初期提供额外的推力。
然而，固体火箭的燃烧过程无法控制，一旦点燃就无法停止，因此无法进行推力的调整和控制。
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。
燃料知识讲解
燃料知识讲解一、燃料定义、分类及组成1、燃料定义：一般分普通燃料和核燃料。
满足以下条件的可燃物称之为燃料：1）、能够点燃；2）、容易获取（如：煤炭、石油、天然气等）；3）、能量转换过程经济、划算。
（如果用柴油、汽油发电就不划算）； 4）、便于储存、运输、处理； 5）、使用过程相对安全； 6）、燃烧生成物对环境的污染较小。
2、燃料分类：主要从常温下的物理形态进行分类1）、燃料分为：固体燃料、液体燃料、气体燃料。
2）、固体燃料：如煤炭、垃圾（锯末、植物等）。
3）、液体燃料：如矿物燃料（如重油）、合成液体燃料（如酒精）等。
4）、气体燃料：天然气、煤气等。
3、燃料成分组成：主要从固体燃料进行讲解，固体燃料成分分：有机成分和无机成分。
1）、有机成分：固定碳、挥发分（由C、H、O、N、S组成的气态物质）2）、无机成分：灰分（燃料彻底燃烧后遗留的产物，由Ca、Al、Si、Fe组成的无机矿物）、水分（分内水、外水）。
二、煤的分类从挥发分的含量进行分类1、煤可以分为：无烟煤、贫煤、烟煤、褐煤2、上述四种煤种的特点：1）、无烟煤：碳化程度最高（即含碳量最高，可达90%~98%）、挥发分含量最少，容易储存、不易点燃。
2）、贫煤：性质介于无烟煤及烟煤之间，碳化程度次于无烟煤，挥发分含量小，不易点燃。
3）、烟煤：挥发分含量较高，易点燃，不易储存。
4）、褐煤：碳化程度低，挥发分含量高、储存性及运输性很差，易自燃。
三、常见燃煤分析种类：1、元素分析法：分析C、H、O、N、S。
2、工业分析法：分析固定碳、挥发分、硫分、灰分、水分。
四、常见名词解释1）、高位发热量：当1kg的煤完全燃烧，形成的水蒸汽又凝结成水时，煤所释放出的热量。
即总热量中包含水蒸气变成水时所放出的热量。
2）、低位发热量：当1kg的煤完全燃烧，形成的水蒸汽以气态存在时，煤所释放出的热量。
因电厂排烟温度大于100℃，因此燃煤热值计算时按照低位发热量进行统计。
3）、标煤：并不存在真正意义上的标煤，为了各相关产业的参数对比，就规定了收到基低位发热量为29271KJ/kg（即7000大卡/kg）的煤为标准煤。
窑炉烧嘴技术参数
窑炉烧嘴技术参数一、引言窑炉烧嘴是窑炉燃烧系统中的重要组成部分，它直接影响到窑炉的燃烧效率和生产效果。
本文将详细介绍窑炉烧嘴的技术参数，包括燃烧介质、燃烧效率、喷嘴结构和喷嘴尺寸等方面。
二、燃烧介质窑炉烧嘴的燃烧介质一般是液体燃料、气体燃料或固体燃料。
液体燃料包括重油、轻油等，气体燃料包括天然气、液化石油气等，固体燃料包括煤粉、煤气等。
不同的燃烧介质对烧嘴的要求也不同，需要根据实际情况选择合适的燃烧介质。
三、燃烧效率窑炉烧嘴的燃烧效率是衡量烧嘴性能的重要指标。
燃烧效率一般由燃烧热效率和燃烧稳定性两个方面来评估。
燃烧热效率是指燃料的化学能转化为热能的比例，高燃烧热效率能够提高窑炉的能源利用率；而燃烧稳定性是指燃烧过程的平稳性，能够保证窑炉的正常运行并降低燃烧产生的有害物质。
四、喷嘴结构窑炉烧嘴的结构设计直接影响到燃烧效果。
常见的喷嘴结构有喷雾型、火焰型和喷射型。
喷雾型喷嘴通过喷嘴内的细孔将液体燃料雾化成细小颗粒，使其与空气充分混合，燃烧效果较好；火焰型喷嘴通过改变喷嘴的形状和大小来调节燃烧火焰的形态和大小；喷射型喷嘴则是通过喷射的方式将燃料导入燃烧室，可实现高速燃烧。
五、喷嘴尺寸喷嘴尺寸是窑炉烧嘴的重要参数之一，它直接影响到燃烧效果和燃烧稳定性。
喷嘴尺寸的选择需要考虑燃料供给量、燃烧空气量以及窑炉的热负荷等因素。
喷嘴尺寸过大会导致燃料供给过量，造成能源浪费；而喷嘴尺寸过小则会导致燃料供给不足，影响窑炉的正常运行。
六、喷嘴布置喷嘴布置是指喷嘴在窑炉中的位置和角度安排。
合理的喷嘴布置可以使燃料和空气充分混合，提高燃烧效率和燃烧稳定性。
喷嘴的布置应考虑到窑炉的结构特点和燃烧需求，避免出现死角和局部过热的情况。
七、喷嘴维护窑炉烧嘴的维护保养对于窑炉的正常运行和寿命具有重要意义。
定期对喷嘴进行清洗和检查，保证喷嘴通畅和无损伤。
同时，对喷嘴进行合理的润滑和防腐处理，延长其使用寿命。
八、结论窑炉烧嘴的技术参数包括燃烧介质、燃烧效率、喷嘴结构、喷嘴尺寸、喷嘴布置和喷嘴维护等方面。
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• 发射卫星的火箭燃料要体积小，重量轻，但发出的 热量要大，这样才能减轻火箭的重量，使卫星快速
地送上轨道。液体燃料放出的能量大，产生的推力
也大；而且这种燃料比较容易控制，燃烧时间较长， 因此，发射卫星的火箭大都采用液体燃料。
体会与收获
通过学习,你有何体会与收获?
思考：质量相等的不同燃料在完全燃烧 时所放出的热量相同吗？
在物理学中，把1kg某种燃料在完全燃烧
时所放出的热量叫做燃料的热值。
气体燃料
热值是反映燃料燃烧时化学 能车化为内能的本领的大小的物 理量，同种燃料的热值与燃料的 质量无关。
固体和 液体燃
料
热值的符号：q
单位：J/kg（J/m3）
• 质量m为的燃料完全燃烧释放的能量是：
Q=mq
Q：燃料完全燃烧释放的热量 ｑ：燃料的热值 ｍ：燃料的质量
无烟煤的热值为3.4×107J/kg，表示1kg的煤在完 全燃烧时所放出的热量为3.4×107J。
液化气的热值为4.9×107J/m3，表示1m3的液化气 在完全燃烧时所放出的热量为4.9×107J。
请计算：
干木柴
烟煤
汽油
热平衡式
酸雨的危害
1.对人体健康的直接危害,硫酸雾和硫酸盐雾的毒 性比二氧化硫大得多,可以侵入肺的深部组织,引 起肺水肿等疾病而使人致死.
2.引起河流、湖泊的水体酸化,严重影响水生动植 物的生长.
3.破坏土壤、植被、森林.
4.腐蚀金属、油漆、皮革、纺织品及建筑材料.
5.渗入地下,使水中铝、铜、锌、镉的含量比中性 地下水中高很多倍.
想一想
热机的效率能达到100%吗？为什么？
不能达到100%，因为热机中可用于做有用 功的能量只是燃料完全燃烧所放出的能量的一 部分，因为各种热量损失以燃料条件的限制， 这部分能量远远小于总能量，所以其与燃料完 全燃烧所放出的总能量的比值必然小于1，即 热机效率小于100%。
环境保护
• 热机为人类的发展做出丑了重大贡献，但 也带来了许多环境污染问题：
3、柴油机是工农业生产中常用的热机，已知某型号 柴油机的效率是30%，在柴油机内完全燃烧2千克柴 油能放热 6.6×107J，这些热通过柴油机的转化能对外 做有用功1.98×107J。 （柴油的热值为3.3×107J/kg
4、完全燃烧140克焦炭（焦炭的热值为 3.0×107J/kg)能放出多少热量？若这些热量的 30%被水吸收，则能使30kg 、20℃的水温度升高 到多少度？
• 热机转变为有用功的能量与燃料完全燃烧释放的 能量的比值称为热机效率，即：
η=
W有 Q放 ×100%
思考：具体计算过程
各种热机的效率: 蒸汽机:6﹪~15﹪
汽油机：20﹪~30﹪
柴油机：30﹪~40﹪ 飞机上的喷气式发动机：50﹪~60﹪
议一议
怎样提高热机的效率？
•使燃料充分燃烧; •尽量减少各种热量损失； •在热机的设计和制造上采用先进的技术； •注意保养，保证良好的润滑，减少因克服摩 擦阻力而额外消耗的能量。
当堂检测反馈
1、四口这家分别单独使用不同种类的燃料时的平均 月消耗分别为：木柴约200千克，烟煤约80千克， 液化石油气约30千克，煤气约60千克。这四种燃 料中的热值最高的是( ） A
A、液化石油气 B、煤气
C、烟煤
D、木柴
2、航天工业中的火箭是用液态氢作为燃料的，这是因为液态氢具有 （ D）
A、较小的质量 B、较小的密度 C、较大的比热容 D、较大的热值
结束
讨论交流
• 如何保护我们的环境？
1.改进燃烧设备，加装消烟除尘装置; 2.集中供热； 3.改用气体燃料，普及煤气和天然气； 4.充分开发利用污染少和无污染的新能源。
洛杉机光化学烟雾事件 首先，什么是光化学烟雾呢?氮氧化物、烃类等一次污染物 在阳光紫外线的作用下发生一系列光化学反应，生成臭氧(占产 物85%以上)、过氧乙酰硝酸酯、高活性自由基、醛类、酮类和 有机酸等二次污染物，这些一次污染物和二次污染物形成的混 合物称为光化学烟雾，它呈浅兰色、有刺激性和很强的氧化性， 可造成人类及动植物疾病、建筑物毁坏等危害。 洛杉机光化学烟雾事件是指40年代初期至50年代，发生于 美国洛杉机市的一系列光化学烟雾事件的总称。该市临海依山， 处于50公里长的盆地中，一年有300天出现逆温(即大气层某一 高度上的温度不随高度递减，出现反常增加或不变。这会阻碍 大气向上的对流扩散和污染物的扩散)，5～10月阳光强烈。由 于大量汽车排放含氮氧化物、碳氢化合物、一氧化碳等废气， 加之洛杉机市特殊的地理及气候条件，自1943年开始，形成了 多次光化学烟雾事件。当地居民纷纷反应有眼睛或喉咙刺激， 其中以1952年的一次最为严重，大批居民发生眼睛红肿、喉痛、 咳嗽、皮肤潮红等症状，严重者心肺功能衰竭，导致近400位 65岁以上老人死亡。此外，植物大面积死亡，车祸增多。
它们都离不开燃料。
燃料燃烧的过程是化学能转变为内能 的过程。
〖请你说说〗
燃料可
分为三 日常生活中常用到的燃料有哪些？
种
常见的燃料有煤、石油（加工炼制成汽油、
煤油、柴油和液化气等）、天燃气等，农村还 用草木等植物的秸杆作燃料。
固体燃料
液体燃料
气体燃料
你能列举一些常见的燃料吗？它们 分别属于哪一类？
• Q吸=Q放 请推导最终结果
• 如果计热量损失呢？思考：
公式的是什么样的？
讨论交流：热机工作时，能不能将燃料所蕴
藏的化学能全部用来对外做有用功呢？
热机 中燃 料释
废气排出带走的能 量
由于机械传动等， 克服摩擦所消耗
的能量
放能
量的图可知，真正能转变为对外做有用功的能量只 燃料燃烧时所释放能量的一部分。