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2006年哈工大燃烧学期末考试题
一、解释下列名词(每题分,共分)
318、绝热火焰温度燃料在绝热的条件下完全燃烧所能达到的最高温1度、化合物的反应帽:在几种化合物(或元素)相互反应形成生成物时,2放出或者吸收的热量称为反应燃、斯蒂芬流在燃烧问题中,在相分界面处存在着法向的流动,多3组分流体在一定的条件下在表面处将形成一定的浓度梯度,因而可能形成各组分法向的扩散物质流如果相分界面上有物理或化学过程存在,那么这种物理或化学过程也会产生或消耗一定的质量流于是在物理或化学过程作用下,表面处又会产生一个与扩散物质流有关的法向总物质流称为斯蒂芬流、可磨性系数标准煤样和试验煤样由相同粒度破碎到相同细度所4消耗的能量之比、着火感应期可燃混合物从初始温度升高到着火温度所需5T0Tc要的时间、索太尔平均粒径用全部颗粒的体积除以总表面积所获得的平均6粒径,32d5=d32=Znd/Znd
二、填空(每空分,共分)232按照燃料和空气燃烧过程的气体动力学特性,固体燃料的基本燃烧L方式可以分为一层燃_、一流化床燃烧—和—煤粉燃烧—三种随着燃料分子量的增加,火焰传播速度(可燃极限)范围有越来越小的趋势添加剂的影响5()惰性添加剂的影响惰性物质的加入,将使火焰传播速度降低1()反应添加剂的影响2若有两种以上具有相同火焰传播速度的混气相互混合时,不论其混合比例如何,混合后的气体火焰速度仍能保持不变而当原来混气火焰速度不同,若各种燃料的性质相差又不太大,则混合后气体火焰速度当介于原来各混气火焰传播速度之间试题班号姓名第页(共页)78
六、本生灯燃烧煤气时,当供给本生灯的一次风过量空气系数分别为、和0,
0.8,
11.12,本生灯的火焰形状有什么变化,请画图说明,并分析上述各种火焰的火焰特点(分)10燃料所需空气全部由外部供给,火焰很长,发出黄色亮光,且不a=0:时冒黑烟,只有外焰=:燃料与一级空气在第一个内火焰处开始燃烧,因为氧量不足,
0.8预混气中的氧耗尽后,煤气没有烧完,靠二级空气来燃烧,火焰变短,内外焰火焰只有一层,比过量空气系数小于时更加明亮«=11:火焰只有一层,比过量空气系数等于时变长,火焰亮度稍微a=l.l1变暗二:火焰只有一层,比过量空气系数等于时进一步变长,火焰a
21.1亮度明显减弱,容易出现火焰不稳的情形试题班号姓名第页(共页)88
七、如果将燃烧过程中过量空气系数自提高到对燃料燃尽会有
11.2,何影响?如果进一步提高过量空气系数到对燃料燃尽和化学反应速度会有和影响?
2.2,试用有关理论分析之(分)10燃烧过程的控制因素既包括燃烧化学反应的动力学因素,也包括燃料和空气混合的扩散因素化学动力学因素主要和燃料本身的物理化学性质、燃烧区温度有关系;而扩散因素既取决于燃烧区温度,也取决于燃料的颗粒尺寸,以及燃料颗粒周围氧气的浓度燃烧过程从燃料着火开始,着火的早晚取决于燃料和空气的混合物获得足够着火热的时间在相同的停留时间下,着火越早,燃尽效果越好着火热由三部分构成,即干燃料升温所需热量,空气升温所需热量和水分蒸发和升温所需热量这三部分热量中,空气升温所需的热量最多,约占全部着火热的控制燃烧过程空气量的混入对70%改善燃料着火至关重要过量空气系数增加,一方面提高了燃料周围氧气的浓度,加强了空气和燃料的混合,使燃尽时间缩短,但同时也增加了燃料燃烧的着火热,使反应区温度降低,着火推迟当燃料的停留时间一定时,燃料的燃尽效果会变差燃烧过程的过量空气系数从增加到,按照一般燃烧过程的经验,1L2空气量的增加额度不会对燃料的着火热有太大的影响,但是极大地改善了燃料和空气的混合效果,这是有利于燃料的燃尽的同时随着空气量的增加,燃料所需要的着火热略有增加,会对燃料燃烧的化学反应速度有一定的负面影响,燃烧速度略有降低如果把过量空气系数进一步提高到虽然燃料和空气的混合效果得
2.2,到大幅度改善,但是由于着火热的进一步大幅度增加,燃料的着火会严重滞后,导致燃料在一定的停留时间下,燃尽效果进一步变差同时由于着火热的增加,燃烧区温度大幅度降低,化学反应速度也会降低、液体燃料的雾化方式可分为—介质雾化—和机械雾2化—两种类型、在纯氧中燃烧,所生成的的类型包括—无—和无3CH4NOx____________________O试题班号姓名第页(共页)
28、某煤的工业分析成分和发热量如下4Var,%Mar,%Aar,%FCar,%Qnet,ar,MJ/kg1810255220请计算,该煤质属于―烟—煤,吨该煤相当于吨标1000—
682.4—准煤、链锁反应的三个基本步骤是—链的激发_、_链的传递_和_链的销5毁、设某一反应温度由增至时,反应速率将增加值原640CTC50CTC来的()倍,e e=
2.718该反应的活化能是O、按照碳燃烧的异相反应理论,当反应温度低于时,碳粒7130CTC表面反应的关键控制步骤是一络合物离解反应
一、煤粒一次热解后,生成的产物分为两大类,分别是—挥发分一和8一焦炭—O试题班号姓名第页(共页)38
三、假定)油滴为均匀对称的球体;)油滴随风飘动,与空气12没有相对运动;)燃3烧进行得很快,火焰面很薄;)油滴表面温度为饱和温度;)忽45略对流与辐射换热;)6忽略油滴周围的温度场不均匀对热导率、扩散系数的影响;)忽略7斯蒂芬流试计算火焰锋面的直径、油耗量,以及油滴直径与时间的关系(分)对10半径为的球面,通过球面向油滴传导的热量应等于燃油气化所需热量Y和使油气温度由升高至所需热量,即0T T()204p dTm LC T T dnyAV1=77+•••••从油滴表面(和)至火焰前锋(■和)积分,则得Or0T fr fT0ff or ro24TTP dTm d cTT Lr()V nA=+JJ foOf4In111Pc mTTL crrnA=++6-17假设在火焰前锋之外有一半径的球面,氧从远处通过这个球面向内r扩散的数量必然等于火焰前锋上所消耗掉的氧,即等于式的油气6-17流量乘上氧与燃油的化学当量比即m P,4r2D dCm drn=p将上式改写后在离油滴很远处和火焰前锋之间积分,即f024C DdCm drVTT088J=J于是可得出火焰前锋半径为f4r mDCP Tico=6-18式中为远处的氧浓度将式代入式可解出为C86-186-17m0f04Ini pPc DC mr TTc LAn Poo-++••1••1•8-19设在某一时刻油滴直径为,体积为fd3T6fd TT,经过时间后油滴的体积将减小为dT2,质2ff d d dn试题班号姓名第页共页48量将减小202ff d ddn,在稳态的蒸发气化燃烧时,油滴在单位时间减少的质量即油滴在P单位时间烧掉的燃油量为2ffd dd mdTIT二式中0为燃油的密度将代入上式,在代入时将换算为即P6-190r fd代入,于是可得出f0d=2rff0Of4In1pPd dcDCT TddcLATppoo=++上式可以改写成ff2bddd=Kdx2f bdd=K dT式中fo8In1pbPc DCK TTppoo=++6-2122fObd=dKx6-22试题班号姓名第页共页58
四、按照碳粒燃烧的速度,碳燃烧过程可以分为那几个控制区?在每个燃烧控制区,为缩短碳的燃尽时间应该采取哪些措施?分10碳的燃烧速度可以表示为8+kKdOsa1112化学反应动力学因素和扩散因素均影响破燃烧的反应速度,这k da种影响把碳的燃烧过程分为三个控制区lk da,oo K=C dO称为扩散控制的燃烧s2a,22k da,oo KO=kC,称为动力控制的燃烧3)和的数量级差不多,扩散和化学反应动力学因素43d kact,k da两者均不可忽略,称为过渡控制的燃烧改善碳粒燃尽时间措施.扩散燃烧区减小碳粒的粒径;提高碳粒和氧的混合效果,例如1提高氧浓度,增加空气量;延长停留时间.动力燃烧区提高反应区温度;减小碳粒的粒径;延长停留时间
2.过渡燃烧区减小碳粒的粒径;提高碳粒和氧的混合效果,例如3提高氧浓度,增加空气量;提高反应区温度;延长停留时间试题班号姓名第页(共页)68
五、试分析影响可燃气层流火焰传播速度的因素有哪些,为提高层流火焰传播速度应该采取哪些措施?(分)10根据泽尔多维奇火焰传播的热理论,层流火焰锋面内的平均反应速率可以表示为012022002PfuQcTTAp二••可燃混气的压力、初温、成分等因素对火焰传播速度有影响.温度的影响1混合物初温的影响火焰传播速度随初温的增大而增1o u0T大,其关系大致为00的形式,这里大约在之间;u ocTmm
1.5-2火焰温度的影响从图可以看出,火焰温度对的影响25-410u较为复杂在温度不太高时,随的增加主要表现在指数项上,因0u fT expE/RT而火焰温度对的影响要0u比的影响大得多可以认为,就温度而言,对起决定性0T0u影响的是火焰温度.压力的影响2随着压力增大,而其它参数不变时,将要减小,,而质量传播0u速度要增加00u p.燃料/氧化剂很合比的影响对于大多数火焰,当混合比等于3化学计量比时,火焰速度最大对于以空气作氧化剂的火焰,其最大传播速度是当燃料浓度比化学计量比稍富时才能达到.燃料结构的影响4对于饱和煌类,如乙烷、丙烷等,火焰传播速度几乎与分子中碳原子数目无关;C n对于不饱和麻类,随的增加而减少,并且在的范0u Cn Cn4围内,下降得很迅速;0u。