重科大熱工基礎(chǔ)教案第4章 燃料及燃燒計算

重慶科技學(xué)院教案用紙第二部分：熱工計算 (4-6章)第一次課課題：4.燃料及燃燒計算§4.1燃料的通性一、本課的基本要求：掌握燃料的化學(xué)組成及各種成分之間的相互轉(zhuǎn)換。燃料發(fā)熱量的計算。標(biāo)準(zhǔn)燃料的概念。二、本課的重點、難點：1.重點：燃料的化學(xué)組成。2.難點:：燃料成分之間的相互轉(zhuǎn)換。三、作業(yè)：第4章燃料及燃燒計算1.燃料的定義：凡是在燃燒時(劇烈地氧化)能夠放出大量的熱，并且此熱量能有效地被利用在工業(yè)或其他方面的物質(zhì)稱為燃料。.所謂有效地利用是指利用這些熱源在技術(shù)上是可能的在經(jīng)濟上是合理的。2.對燃料的要求：(1)在當(dāng)今技術(shù)條件下，單位質(zhì)量(體積)燃料燃燒時所放出的熱可以有效地利用。(2)燃燒生成物是氣體狀態(tài)，燃燒后的熱量絕大部分含欲其氣體生成物之中，而且可以在放熱地點以外利用生成物中所含的熱量。(3)燃燒產(chǎn)物的性質(zhì)時熔煉(加熱)設(shè)備不起破壞作用，無毒、無腐蝕作用。(4)燃燒過程易于控制。(5)有足夠多的蘊藏量，便于開采?！?.1燃料的通性一、燃料的化學(xué)組成1.固(液)體燃料的化學(xué)組成固(液)體燃料的基本組成固液體燃料的基本組成有C、H、O、N、S、W(水分)及A(灰分)，其中C、H、S能燃燒放熱構(gòu)成可燃成分，但S燃燒后生成的而氧化硫為有毒氣體。所以視硫為有害成分；氧和氮的存在相對降低了可燃成分的含量，屬于有害物質(zhì)；水分(W)的存在不僅相對降低了可燃成分含量，而且水分在蒸發(fā)時要吸收大量的熱，所以視水為有害物質(zhì)；灰分的存在不僅降低了可燃成分的含量，而且影響燃燒過程的進(jìn)行，在燃燒過程中易溶結(jié)成塊，阻礙通訊，造成燃料浪費和增加排灰的困難。固(液)體燃料的成分分析固(液)體燃料的成分分析方法有元素分析法和工業(yè)分析法兩種。元素分析法是確定燃料中C、H、O、N、S的重量百分含量,它不能說明燃料由那些化合物組成及這些化合物的形式。只能進(jìn)行燃料的近似評價,但元素分析法的結(jié)果是燃料計算的重要原始數(shù)據(jù)。工業(yè)分析法可測定水分,灰分,揮發(fā)分產(chǎn)率及固定碳的含量,并能估計燃料的結(jié)焦性能以作為評價燃料的指標(biāo).固(液)體燃料成分的表示方法及其相互轉(zhuǎn)換.成分表示方法有四種，即：供用成分：干燥成分：可燃成分：有機成分：以上四種表示方法可以進(jìn)行互相轉(zhuǎn)換，換算的基本原理是：燃料中各種成分字任何一種表示方法中，其質(zhì)量相等。其換算關(guān)系具表4-1-1。(1)氣體燃料的化學(xué)主分氣體燃料是由簡單氣體化合物與氣體單質(zhì)所組成的機械混合物。一般含有以下成分：CO、等，其中為可燃?xì)怏w，為有害物質(zhì)。(2)氣體燃料的分析氣體燃料的分析通常用吸收法，氣體燃料中的水分是單獨測定的，而且用一標(biāo)準(zhǔn)立方米干氣體中所含水分的質(zhì)量表示，符號為。空氣在各種溫度下的飽和水含量的大小見附表18，各種氣體燃料的飽和含水量借用該表確定。(3)氣體燃料成分的表示方法及其換算氣體燃料成分的表示方法有兩種：即濕成分和干成分。濕成分：干成分：濕成分與干成分之間可以相互換算，換算的原則與固(液)體燃料相同。其步驟是：先由附表18查出；然后由(式中X表某成分)最后計算出水分的含量：二、燃料的發(fā)熱量1.燃料發(fā)熱量的概念單位質(zhì)量(體積)的燃料完全燃燒時所放出的熱量稱為燃料的發(fā)熱量，用Q表示，單位為或。根據(jù)燃燒產(chǎn)物的狀態(tài)，燃料的發(fā)熱量有高發(fā)熱量()和低發(fā)熱量()之分，在燃燒計算時一般用，高、低發(fā)熱量之間有如下關(guān)系：2.發(fā)熱量的計算氣體燃料發(fā)熱量的計算固(液)體燃料的發(fā)熱量計算混合煤氣的發(fā)熱量計算3.標(biāo)準(zhǔn)燃料國家規(guī)定發(fā)熱量29.2710即2000的燃料為標(biāo)準(zhǔn)燃料，燃料的發(fā)熱量與標(biāo)準(zhǔn)燃料發(fā)熱量的比值稱為燃料的熱當(dāng)量。用以評價燃料質(zhì)量的優(yōu)劣。4.2燃料的燃燒燃料種類燃燒過程影響因素燃燒方法氣體燃料煤氣與空氣的混合（關(guān)鍵性環(huán)節(jié)）空氣與煤氣的流動方式氣體的速度氣體的相對速度氣流直徑煤氣的發(fā)熱量空氣消耗系數(shù)有焰燃燒無焰燃燒空氣煤氣混合物的加熱與著火系統(tǒng)壓力反應(yīng)物質(zhì)的濃度燃燒反應(yīng)液體燃料霧化（關(guān)鍵性環(huán)節(jié)）霧化機械性能霧化劑及霧化壓力混合燃燒固體燃料煤塊大小空氣消耗系數(shù)（一、二次空氣）塊煤層狀燃燒粉煤燃燒法

第二次課：課題4.3燃燒計算一、本課的基本要求：1.了解燃燒計算的幾點假設(shè)。2.掌握燃燒所需空氣量及燃燒產(chǎn)物量的計算、燃燒產(chǎn)物成分及其密度計算。3.掌握空氣消耗參數(shù)的計算、選擇原則、影響因素及對熱工的影響。二、本課的重點、難點：1.本課的重點是氣體燃料、固液體燃料的分析計算法，空氣消耗參數(shù)對熱工過程的影響。三、作業(yè)：P2504-14-24.3燃料計算總述燃燒計算須確立的參數(shù)，燃燒計算的目的，為了計算方便，所做相關(guān)假設(shè)（六條）。一、燃料燃燒的分析計算法燃料燃燒的分析計算法是根據(jù)燃燒反應(yīng)的物質(zhì)平衡即使燃燒分析所需的及產(chǎn)物成分和。1．氣體燃燒的分析計算法過程略，見表4-3-1。1）空氣消耗量2）燃燒產(chǎn)物量見P237頁（4-3-3）式和（4-3-4）及（4-3-5）式3）.燃燒產(chǎn)物成分計算見（4-3-6）式4）.燃燒產(chǎn)物密度計算見式（4-3-7）和（4-3-8）式2．固液體燃料的分析計算法固液體燃料的分析計算法見表（4-3-2）及式（4-3-11）~（4-3-16）二、經(jīng)驗公式計算法見表（4-3-3）三、空氣消耗系數(shù)1.影響空氣消耗系數(shù)的因素：（1）燃料的種類（2）燃料準(zhǔn)備（3）燃料設(shè)備的結(jié)構(gòu)2.空氣消耗系數(shù)對熱工的影響：（1）n值對Ln及Vn的影響（2）n值對燃燒溫度的影響（3）n值對燃燒產(chǎn)物成分的影響（4）對燃料利用系數(shù)的影響。結(jié)論：選擇n值的原則是在保證完全燃燒的條件下，n值越小越好。3.空氣消耗系數(shù)的計算在爐子設(shè)計時，一般都根據(jù)燃料的條件選取n值。在正常工作的爐子上，則常依據(jù)燃燒產(chǎn)物成分的分析來計算n值。計算n值的原理是物質(zhì)平衡。可以通過氧平衡或氮平衡來計算n值。

第三次課課題：4.4燃燒溫度及其計算一、本課的基本要求：1.掌握燃燒溫度的概念、影響燃燒溫度的因素。2.掌握實際燃燒溫度的計算。3.掌握提高燃燒溫度的措施。二、本課的重點、難點：本課的重點是影響燃燒溫度的因素。三、作業(yè)：P2514-34-44.4燃料溫度及其計算燃燒溫度的計算不僅是評價燃料優(yōu)劣的重要手段，而且是設(shè)計爐子及爐子操作的重要參數(shù)。一、燃燒溫度的概念燃燒溫度是指燃料在燃燒過程中產(chǎn)生的熱量使燃燒生成的氣體產(chǎn)物所達(dá)到的溫度。燃燒溫度與燃料的種類、燃燒的方法、傳熱條件等諸多因素有關(guān)。歸納起來，它主要取決于燃燒過程的熱平衡。1.燃燒過程的熱平衡（1）熱收入項1）燃料燃燒的化學(xué)熱2)空氣預(yù)熱帶入的物理熱或3)煤氣預(yù)熱帶入的物理熱或(2)熱支出項1)燃燒產(chǎn)物的熱含量或2)燃燒產(chǎn)物傳給周圍物體的熱量3)燃料不完全燃燒損失的熱量4)高溫下燃燒產(chǎn)物熱分解所吸收熱量當(dāng)熱支出與熱收入相等時,燃燒產(chǎn)物就達(dá)到一個相對穩(wěn)定的燃燒溫度,此時所以燃燒溫度為稱為實際燃燒溫度,由于其影響因素太多,所以不能直接由上式求出2.燃燒溫度的表示方法1)絕熱燃燒溫度2)量熱計式溫度3)理論燃燒溫度4)實際燃燒溫度需要說明的是,和都不叫爐溫,爐溫后面再述.二、燃燒溫度的計算1.理論燃燒溫度的計算由于與之間存在對應(yīng)關(guān)系,為使計算過程簡化