燃氣燃燒與應用知識點

1、名師整理 精華知識點第一章 第一章 燃氣的燃燒計算 燃氣的燃燒計算燃燒：氣體燃料中的可燃成分（H2、 CmHn、CO 、 H2S 等）在一定條件下與氧發(fā)生激烈的氧化作用，并產(chǎn)生 大量的熱和光的物理化學反應過程稱為燃燒。 燃燒必須具備的條件：比例混合、具備一定的能量、 具備反應時間熱值:1Nm3 燃氣完全燃燒所放出的熱量稱為該燃氣的熱 值，單位是 kJ/Nm3。對于液化石油氣也可用 kJ/kg。 高熱值是指 1m3 燃氣完全燃燒后

2、其煙氣被冷卻至原 始溫度，而其中的水蒸氣以凝結水狀態(tài)排出時所放出 的熱量。低熱值是指 1m3 燃氣完全燃燒后其煙氣被冷卻至原始 溫度，但煙氣中的水蒸氣仍為蒸汽狀態(tài)時所放出的熱 量。 一般焦爐煤氣的低熱值大約為 16000—17000KJ/m3天然氣的低熱值是 36000—46000 KJ/m3 液化石油氣的低熱值是 88000—120000KJ/m3 按 1KCAL=4.1868KJ 計算： 焦爐煤氣的低熱值約為 3800—4060

3、KCal/m3 天然氣的低熱值是 8600—11000KCal/m3 液化石油氣的低熱值是 21000—286000KCal/m3熱值的計算 熱值可以直接用熱量計測定，也可以由各單一氣體的 熱值根據(jù)混合法則按下式進行計算：理論空氣需要量每立方米(或公斤)燃氣按燃燒反應計量方程式完全 燃燒所需的空氣量，單位為 m3/m3 或 m3/kg。它是燃氣 完全燃燒所需的最小空氣量。 過剩空氣系數(shù):實際供給的空氣量 v 與理論空氣需要量 v0

4、之比稱為過剩空氣系數(shù)。 α值的確定α值的大小取決于燃氣燃燒方法及燃燒設備的運 行工況。工業(yè)設備α——1.05-1.20民用燃具α——1.30-1.80 α值對熱效率的影響 α過大，爐膛溫度降低，排煙熱損失增加，熱效率降低；α過小，燃料的化學熱不能夠充分發(fā)揮， 熱效率降低。應該保證完全燃燒的條件下α接近于 1. 煙氣量 含有 1m3 干燃氣的濕燃氣完全燃燒后的產(chǎn)物 運行時過剩空氣系數(shù)的確定 計算目的： 在控制燃燒過程中，需要

5、檢測燃燒過程中的過?？諝?系數(shù)，防止過剩空氣變化而引起的燃燒效率與熱效率 的降低。在檢測燃氣燃燒設備的煙氣中的有害物質時，需要根 據(jù)煙氣樣中氧含量或二氧化碳含量確定過?？諝庀?數(shù)，從而折算成過?？諝庀禂?shù)為 1 的有害物含量。 根據(jù)煙氣中 O2 含量計算過剩空氣系數(shù)'2 20.920.9 a O ? ?O2′---煙氣樣中的氧的容積成分 （2）根據(jù)煙氣中 CO2 含量計算過?？諝庀禂?shù)2' 2m CO a CO ?CO2m—

6、—當 ＝1 時，干燃燒產(chǎn)物中 CO2 含量，%；CO2′——實際干燃燒產(chǎn)物中 CO2 含量，%。 1.4 個燃燒溫度定義及計算公式 熱量計溫度：一定比例的燃氣和空氣進入爐內(nèi)燃燒， 它們帶入的熱量包括兩部分：其一是由燃氣、空氣帶 入的物理熱量(燃氣和空氣的熱焓)；其二是燃氣的化 學熱量(熱值)。如果燃燒過程在絕熱條件下進行，這 兩部分熱量全部用于加熱煙氣本身，則煙氣所能達到 的溫度稱為熱量計溫度。 燃燒熱量溫度：如果不計參加燃燒反

7、應的燃氣和空氣 的物理熱，即 ta＝tg＝o，并假設 a＝1．則所得的煙氣 溫度稱為燃燒熱量溫度。 理論燃燒溫度：將由 CO2HO2 在高溫下分解的熱損失和 發(fā)生不完全燃燒損失的熱量考慮在內(nèi)，則所求得的煙 氣溫度稱為理論燃燒溫度 tth 實際燃燒溫度：2.影響燃燒溫度的因素 熱值：一般說來，理論燃燒溫度隨燃氣低熱值 Hl 的增 大而增大. 過剩空氣系數(shù)：燃燒區(qū)的過?？諝庀禂?shù)太小時，由于 燃燒不完全，不完全燃燒熱損失增大，使理論燃 燒溫度

8、降低。若過?？諝庀禂?shù)太大，則增加了燃燒產(chǎn) 物的數(shù)量，使燃燒溫度也降低 燃氣和空氣的初始溫度：預熱空氣或燃氣可加大空氣 和燃氣的焓值，從而使理論燃燒溫度提高。 3.煙氣的焓與空氣的焓 煙氣的焓：每標準立方米干燃氣燃燒所生成的煙氣在 等壓下從 0℃加熱到 t℃所需的熱量，單位為千焦每標 準立方米。 空氣的焓：每標準立方米干燃氣燃燒所需的理論空氣 在等壓下從 0℃加熱到 t(℃)所需的熱量，單位為千焦 每標準立方米。 第一章思考題 第一章

9、課后例題必須會做。 燃氣的熱值、理論空氣量、煙氣量與燃氣組分的關 系，三類常用氣體熱值、理論空氣量、煙氣量的取值 范圍。 在工業(yè)與民用燃燒器設計時如何使用高低熱值進行計 算 在燃燒器設計與燃燒設備運行管理中如何選擇過?？?氣系數(shù) 名師整理 精華知識點流量一定時，則火焰長度與直徑無關。 平行氣流中的自由射流 射流速度與外圍平行氣流速度的速度梯度 射流的擴張角 軸心速度的衰減 射流核心區(qū)的長度 2.平行氣流中射流軸心速度的衰減絕對穿透

10、深度 h ：在相交氣流中，當射流軸線變得與 主氣流方向一致時，噴嘴出口平面到射流軸線之間的 法向距離 h 定義為絕對穿透深度。 相對穿透深度：絕對穿透深度 h 與噴嘴直徑之比，定 義為相對穿透深度，即 h/d。 射程：在射流軸線上定出一點，使該點的軸速度在 x 方向上的分速度 Vx 為出口速度 V2 的 5%，以噴嘴平面至 該點的相對法向距離 X1/d，定義為射程。 多股射流與受限氣流相交時的流動規(guī)律 影響因素（1）主氣流流動通道的相對

11、半寬度 B/2d； （2）射流噴嘴相對中心距 s/d。 旋轉射流：射流在從噴嘴中流出時，氣流本 身一面旋 轉，一面又向靜止介質中擴散前，這就是旋轉射流， 簡稱旋流。 2.旋轉射流的特點： 旋轉紊流運動、自由射流、和繞 流 3.產(chǎn)生方法（1）使全部氣流或一部分氣流切向進入（2）設置導流葉片（3）采用旋轉的機械裝置 4.旋轉射流的基本特性 1）.增加切向分速度，徑向分速度較直流射流時大； 2）.徑向和軸向上都建立了壓力梯度。強旋轉射流內(nèi)

12、 部形成回流區(qū)； 3）.內(nèi)外回流區(qū)的存在對著火穩(wěn)定性有影響； 4）.旋轉射流的擴展角大； 5）.射程小 旋轉射流的無因次特性——旋流數(shù)：旋流數(shù) s 不僅反 映了射流的旋轉強弱，射流動力相似的相似準則。 思考題 1、相對穿透深度與射程定義及其在氣流混合過程中的 物理意義。 2、燃氣自由射流的特點與圖形 3、不同相交氣流的流動規(guī)律 4、旋轉射流的特點與產(chǎn)生旋轉射的方法、旋流數(shù)的計 算；第四章燃氣燃燒的火焰?zhèn)鞑?第四章燃氣燃燒的火焰?zhèn)鞑セ鹧婷?/p>

13、：未燃氣體和已燃氣體的分界面即為火焰鋒 面，亦稱火焰前沿（前鋒）。 常壓條件下火焰前鋒的 厚度：10-2~10-1mm 火焰?zhèn)鞑ニ俣龋夯鹧媲颁h沿其法線方向朝新鮮混氣傳 播的速度。用 Sn 表示。 測定 Sn 的實驗方法的概述兩種主要方法 靜力法：靜力法是讓火焰焰面在靜止的可燃混合物中 運動。 動力法：動力法則是讓火焰焰面處于靜止狀態(tài)，而可 燃混合物氣流則以層流狀態(tài)作相反方內(nèi)運動。 管子法、本生火焰法 影響火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊囊蛩?1.混氣成分

14、的影響2.混氣性質的影響 導熱系數(shù)增加，活化能減少或火焰溫度增加時，火焰 傳播速度增大。 碳原子個數(shù)的影響 3.溫度的影響 溫度增加，火焰?zhèn)鞑ニ俣仍黾印?4.壓力的影響 壓力對火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊挠绊戄^小 5.濕度和惰性氣體的影響 添加氣有兩面性 （1）改變混合氣的物理性質， 如導熱系數(shù) 催化作用 火焰?zhèn)鞑舛葮O限及其測定 定義：能使火焰繼續(xù)不斷傳播所必需的最低燃氣濃 度，稱為火焰?zhèn)鞑舛认孪?或低限)；能使火焰繼續(xù) 不斷傳播所必需的最

15、高燃氣濃度，稱為火焰?zhèn)鞑舛?上限(或高限)。上限和下限之間就是火焰?zhèn)鞑舛葮O 限范圍，火焰?zhèn)鞑舛葮O限又稱著火濃度極限、爆炸 極限。 影響火餡傳播濃度極限的因素 1．燃氣在純氧中著火燃燒時，火焰?zhèn)鞑舛葮O限范圍 將擴大。 2．提高燃氣—空氣混合物溫度，會使反應速度加快， 火焰溫度上升，從而使火焰?zhèn)鞑舛葮O限范圍擴大。3．提高燃氣—空氣混合物的壓力，其分子間距縮 小，火焰?zhèn)鞑舛葮O限范圍將擴大，其上限變化更為 顯著。4．可燃氣體中加入惰