西安交通大學(xué)_燃燒復(fù)習(xí)題_答案詳解

1、4燃燒學(xué)復(fù)習(xí)題2011版第一章燃燒化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)1、什么叫燃燒？答：燃燒標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)定義：燃燒是一種發(fā)光發(fā)熱的劇烈的化學(xué)反應(yīng).燃燒的廣義定義：燃燒是指任何發(fā)光發(fā)熱的劇烈的化學(xué)反應(yīng)，不一定要有氧氣參加2、濃度和化學(xué)反應(yīng)速度正確的表達(dá)方法？答：濃度：?jiǎn)挝惑w積內(nèi)所含某種物質(zhì)的量1 .分子濃度 ni =Ni N2 .摩爾濃度 Ci =Mi /V3 .質(zhì)量濃度 p i=Gi /V1 /m3Mi為摩爾數(shù)mol / m3kg / m3CiXi =Pi4 .相對(duì)濃度摩爾相無(wú)fi 二質(zhì)量相對(duì)濃度：三ni三CiGi：i燃燒的反應(yīng)速度：通常用單位時(shí)間單位體積內(nèi)消耗的燃料量或者氧量來(lái)表示。化學(xué)反應(yīng)速度既可以用反應(yīng)物濃

2、度的減少來(lái)表示，也可以用生成物濃度的增加來(lái)表示。但均取正值。W士 d C / d T3、什么是簡(jiǎn)單反應(yīng)、復(fù)雜反應(yīng)、總包反應(yīng)？答：簡(jiǎn)單反應(yīng)：由反應(yīng)物經(jīng)一步反應(yīng)直接生成產(chǎn)物的反應(yīng)。（也叫基元反應(yīng)）復(fù)雜反應(yīng)：反應(yīng)不是經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的一步就完成，而是通過(guò)生成中間產(chǎn)物的許多反應(yīng)步驟 來(lái)完成的反應(yīng)，其中每一步反應(yīng)也稱(chēng)為基元反應(yīng)?？偘磻?yīng)，也稱(chēng)為總的化學(xué)反應(yīng)，整體化學(xué)反應(yīng)，是一系列若干基元反應(yīng)的物質(zhì)平衡結(jié)果，不代表實(shí)際的反應(yīng)歷程， 是經(jīng)過(guò)各個(gè)基元反應(yīng)過(guò)程后的終極結(jié)果。4、質(zhì)量作用定律的適用范圍？試用質(zhì)量作用定律討論物質(zhì)濃度對(duì)反應(yīng)速度的影響。答：反應(yīng)應(yīng)為簡(jiǎn)單反應(yīng)嚴(yán)格講，質(zhì)量作用定律僅適用于理想氣體。對(duì)于多相反應(yīng)，僅

3、考慮氣相物濃度，對(duì)于固相或液相物質(zhì)蒸汽分壓不考慮。按質(zhì)量作用定律，如果反應(yīng)方程式是 aA+bB=cC+dD（簡(jiǎn)單反應(yīng)）則反應(yīng)速度和反應(yīng)物濃度AB成如下關(guān)系：W =kAa Bb即：當(dāng)溫度不變時(shí)，某化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速度與該瞬間各反應(yīng)物濃度的幕的乘積成正比，如 果該反應(yīng)按照某化學(xué)反應(yīng)方程式一步完成（簡(jiǎn)單，基元反應(yīng)），則每種反應(yīng)物濃度的方次即 等于化學(xué)反應(yīng)方程式中的反應(yīng)比例常數(shù)。5、什么是反應(yīng)級(jí)數(shù)？反應(yīng)級(jí)數(shù)與反應(yīng)物濃度（半衰期）之間的關(guān)系如何？答：化學(xué)反應(yīng)速度表達(dá)式中濃度指數(shù)之和 n=a+b就是反應(yīng)級(jí)數(shù)，它反映了反應(yīng)物濃度對(duì) 化學(xué)反應(yīng)速率的影響程度反應(yīng)級(jí)數(shù)與反應(yīng)物初始濃度無(wú)關(guān)。由于 w =-dC/d r

4、 =kCn，可推得：i rC零級(jí)反應(yīng)：20一級(jí)反應(yīng)： 七與C0無(wú)關(guān)1 i 二 二二級(jí)反應(yīng)：2 C06、常用的固體、液體和氣體燃料的反應(yīng)級(jí)數(shù)值的范圍是多少?燃料反應(yīng)級(jí)數(shù)煤氣2輕油1.52重油1煤粉1由此看出越接近氣體，反應(yīng)級(jí)數(shù)越大 127、試用反應(yīng)級(jí)數(shù)的概念，討論燃盡時(shí)間與壓力之間的關(guān)系答：設(shè)化學(xué)反應(yīng)級(jí)數(shù)為n化學(xué)反應(yīng)速率（以物質(zhì)的量濃度表示的） C燃盡時(shí)間的倒數(shù)：N對(duì)于一定量的理想氣體P =CRTPV = nRT = const代入燃盡時(shí)間的倒數(shù)表達(dá)式得：.L pn8、惰性組分如何影響化學(xué)反應(yīng)速率？以雙原子氣體基元反應(yīng)為例說(shuō)明：A+B=C+D化學(xué)反應(yīng)速率. =kCaCb代入 Ci=Xi-P-得=

5、-1RT對(duì)雙組份混合氣體=-當(dāng)含有惰性氣體組份 P,且有效氣體組份為 %8+P = 1廣 Xa（1 - Xa）化學(xué)反應(yīng)速率因惰性氣體的參入而減小的比例等于有效氣體成分；9、 Arrhenius定律的內(nèi)容是什么？適用范圍？答：溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速度的巨大影響反映在反應(yīng)常數(shù)上，這個(gè)關(guān)系稱(chēng)為阿累尼烏斯定律，表達(dá)為 中k0是頻率因子，E是活化能，與反應(yīng)物溫度及濃度無(wú)關(guān)。適用范圍為:A簡(jiǎn)單化學(xué)反應(yīng)（基元反應(yīng)），或復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)中的每一步基元反應(yīng)B有明確反應(yīng)級(jí)數(shù) n和速度常數(shù)k的復(fù)雜反應(yīng)C不適用于活化能太小，以至于溫度的影響主要體現(xiàn)在了前置因子，自由基化合反應(yīng)（這種需要第三者 帶走反應(yīng)放出的能量，從而第三者參與

6、化合反應(yīng)的速率）10、什么是活化能？什么是活化分子？它們?cè)谌紵^(guò)程中的作用？答：活化能：使普通分子（平均能量）變?yōu)榛罨肿铀枘芰俊？梢詼y(cè)定反應(yīng)級(jí)數(shù)根據(jù)圖解法和 計(jì)算法來(lái)見(jiàn)解求得。（詳見(jiàn)課本P10）活化分子：能量達(dá)到或超過(guò)活化能E的分子E 工 exp（ ） 活化分子濃度決定了化學(xué)反應(yīng)速度RT當(dāng)溫度T時(shí)，分子平均動(dòng)能T ,活化分子數(shù)TT ，化學(xué)反應(yīng)速度急劇T。一定溫度下，E越小，活化分子數(shù)越多，反應(yīng)速度越大11、圖解吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)的活化能和反應(yīng)放熱（吸熱）之間的關(guān)系。E,下半段為QE,下半段為Q放熱：從左向右看垂直距離上半段是吸熱：從右向左看垂直距離全段高度是12、什么叫鏈?zhǔn)椒磻?yīng)？它是怎樣分

7、類(lèi)的？鏈反應(yīng)一般可以分為幾個(gè)階段？答：鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是一種在反應(yīng)過(guò)程中含有自由原子或自由基等活化物質(zhì)的特殊反應(yīng)，如果通過(guò)某一種方式（如光照射等）將其引發(fā)，便相繼發(fā)生一系列的鏈鎖反應(yīng)，使反應(yīng)一環(huán)扣一環(huán)的不斷進(jìn)行下去。鏈?zhǔn)椒磻?yīng)分為不分支鏈反應(yīng)（或直鏈反應(yīng)）和分支鏈反應(yīng)兩類(lèi)。鏈?zhǔn)椒磻?yīng)一般分為鏈的激發(fā)（引發(fā)）、鏈的傳遞和鏈的斷裂（中斷）三個(gè)階段。13、試用活化中心繁殖速率和銷(xiāo)毀速率的數(shù)學(xué)模型，結(jié)合圖線(xiàn)，解釋氫燃燒的幾種反應(yīng)的情況。分支鏈反應(yīng)為什么能極大地增加化學(xué)反應(yīng)的速度？氫原子H是 5燃燒反應(yīng)中的活化中心，故研究氫原子H濃度的變化：dCH 一=Wh fCH -gCH d .dCH 氫原子濃度變化；WH ,

8、氫原子初生濃度；fCH氫原子繁殖速率；gCH氫原子銷(xiāo)毀速率d .解此一階線(xiàn)性常微分方程 = 0,CH = 0J & 活化中心（H原子）銷(xiāo)毀比例常數(shù) g繁殖比例常數(shù) f一 8 , Ch一很小的定值8 WH，反應(yīng)可以忽略 活化中心（H原子）銷(xiāo)毀比例常數(shù) g =繁殖比例常數(shù) f氫原子濃度CH隨時(shí)間線(xiàn)性增加，由于斜率很小，故增加緩慢 活化中心（H原子）銷(xiāo)毀比例常數(shù) g繁殖比例常數(shù) fCh隨時(shí)間呈指數(shù)增加，正比于反應(yīng)速率（右圖為當(dāng)考略反應(yīng)物耗盡）分支鏈反應(yīng)中反應(yīng)活化中心繁殖速度f(wàn)比較大，Ch隨時(shí)間呈指數(shù)增加，極大地加快了化學(xué)反應(yīng)的速度14、燒類(lèi)燃燒的基本過(guò)程是什么，什么情況下會(huì)發(fā)生析碳反應(yīng)？如何進(jìn)行解釋

9、？什么樣的燒類(lèi)燃燒時(shí)更容易發(fā)生析碳反應(yīng)？高C級(jí)的烷一同一 C級(jí)的醛一低一 C級(jí)的烷一 一甲醛，甲醛分解為一氧化碳和氫氣燃燒或 直接燃燒.析炭反應(yīng)是燃類(lèi)熱裂解過(guò)稱(chēng)中的二次反應(yīng)，二次反應(yīng)是一次反應(yīng)產(chǎn)生足夠的中間產(chǎn)物才顯著起來(lái)。裂解的過(guò)程包括脫氫反應(yīng)和斷鏈反應(yīng)， C/H比大的高碳燒（烷）裂解析炭反應(yīng)速度比甲烷快得多。且 C/H愈大析炭愈嚴(yán)重不飽和燒（烯、快）比飽和燒（烷）更容易裂解析Co15、圖解催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)的作用。對(duì)反應(yīng)的作用有改變的只有兩點(diǎn)：活化能E下降，反應(yīng)途徑的變化16、什么叫化學(xué)平衡？平衡常數(shù)的計(jì)算方法？呂查德里反抗規(guī)則的內(nèi)容是什么？答：化學(xué)平衡的，可逆反應(yīng)此時(shí)系統(tǒng)內(nèi)各組成成分不變計(jì)算

10、方法：見(jiàn)書(shū) P23-P24系統(tǒng)變化遵循呂 查德里反抗規(guī)則：當(dāng)化學(xué)平衡由于某一外因（T,p或成分含量）而被破壞時(shí)平衡將向反抗這一外因的方向移動(dòng)。溫度升高，平衡將向吸熱方向移動(dòng)，抵抗溫度升高的影響；溫度降 低，平衡將向放熱方向移動(dòng)，抵抗溫度降低的影響17、 什么是燃料的低位發(fā)熱量和高位發(fā)熱量？高位發(fā)熱量：亦稱(chēng)“高熱值”，簡(jiǎn)稱(chēng)“高發(fā)熱量”。指燃料中的水分在燃燒過(guò)程結(jié)束后以液態(tài)水形 式存在時(shí)的燃料發(fā)熱量。低位發(fā)熱量：亦稱(chēng)“低熱值”，簡(jiǎn)稱(chēng)“低發(fā)熱量”。指燃料中的水分在燃燒過(guò)程結(jié)束后以水蒸氣形 式存在時(shí)的燃料發(fā)熱量。恒容低位發(fā)熱量即由高位發(fā)熱量減去水（燃料中原有的水和煤中氫燃燒生 成的水）的氣化熱后得到的

11、發(fā)熱量。18、 試用本章的知識(shí)解釋?zhuān)瑴u輪增壓裝置對(duì)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的作用是什么？答：渦輪增壓裝置能提高壓強(qiáng)，因而不僅能提高發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的燃料氣體的化學(xué)反應(yīng)速度，而且能減少氣體的燃盡時(shí)間，綜合提高發(fā)動(dòng)機(jī)的功率。（汽油的反應(yīng)級(jí)數(shù)一般為 2）。渦輪增壓裝置的另一種作用 是增大一個(gè)沖程中氣缸吸進(jìn)空氣的量，從而增大汽缸中的氧氣濃度，根據(jù)惰性組分對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率影響的公式金x &Xa（1 - Xa）,增大氧濃度有利于減少惰性組分對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的削弱作用 19、過(guò)量空氣系數(shù)（口）與當(dāng)量比（P）的概念？答：過(guò)量空氣系數(shù)是反應(yīng)供應(yīng)空氣（氧氣）與反應(yīng)恰好完全反應(yīng)所需空氣（氧氣）之比 當(dāng)量比是兩種參加反應(yīng)的反應(yīng)物的質(zhì)量之比第二

12、章燃燒空氣動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)一一混合與傳質(zhì)1 .什么是傳質(zhì)？傳質(zhì)的兩種基本形式是什么？答：物質(zhì)由高濃度向低濃度方向的轉(zhuǎn)移過(guò)程叫做傳質(zhì)，也叫質(zhì)量傳遞。傳質(zhì)的兩種基本方式是分子擴(kuò)散傳質(zhì)和對(duì)流傳質(zhì)。2 .什么是“三傳”？分子傳輸定律是怎樣表述的？它們的表達(dá)式如何？（牛頓粘性定律、傅立葉導(dǎo)熱 定律、費(fèi)克擴(kuò)散定律）答：動(dòng)量傳遞、質(zhì)量傳遞、熱量傳遞。分子傳輸定律即牛頓內(nèi)摩擦定律，傅里葉導(dǎo)熱定律和fick擴(kuò)散定律一一dwdy5牛頓內(nèi)摩擦定律傅里葉導(dǎo)熱定律QdT dy.f17擴(kuò)散定律m = _Dfdy3 .湍流中，決定“三傳”的因素是什么？湍流中，動(dòng)量交換過(guò)程和熱量、質(zhì)量交換的強(qiáng)烈程度如何？ 怎么用無(wú)量綱準(zhǔn)則數(shù)的數(shù)值

13、來(lái)說(shuō)明這一點(diǎn)？速度脈動(dòng)w決定湍流中的“三傳”過(guò)程，由于湍流的動(dòng)量，熱量和質(zhì)量擴(kuò)散均源于脈動(dòng)和漩渦，可近似認(rèn)為：Dt ：t s：at= lwPrt 為 Sct Let 之 1但嚴(yán)格來(lái)講，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)(1) Prt =上與 Sct =一 均小于1,說(shuō)明：動(dòng)量交換過(guò)程不如熱量和質(zhì)量交換更強(qiáng)烈,aD，溫度和濃度混合邊界層比速度邊界層發(fā)展得快。(2)由于，Let=a/D = l說(shuō)明：溫度和濃度邊界層的發(fā)展十分相近，可以用傳熱過(guò)程的基本規(guī)律近似 描寫(xiě)質(zhì)量交換。Nu數(shù)。4 .試推導(dǎo)一個(gè)靜止圓球在無(wú)限大空間之中，沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的情況下，和周?chē)鷼怏w換熱的詳見(jiàn)課本P44 , Nu=25 .如圖所示：兩股射流在大空間中交

14、匯。射流的初始溫度T1 =60 C , T2=室溫20 C,實(shí)測(cè)xy點(diǎn)的Txy=50。氣流中 的初始濃度為 C1=3mol/m3, C2=2mol/m3,求點(diǎn)的xy點(diǎn)的濃度Cxy 利用熱交換過(guò)程比擬性，用溫度場(chǎng)模擬濃度場(chǎng)m1 + m2 = 1m1T1 + m 2T 2 = TxyEG +ml2c2 =Cxymi + m2 = 1m1Cp,1Tl + mCp,2T2 = CpTxy 一 出多二?m1c1+m2C2 =Cxy帶入求解，結(jié)果省略6 .湍流自由射流的主要特征是什么？圖解射流斷面上的速度分布相似性。自由射流指流體從噴口射入(1)無(wú)限大靜止空間(空間流體速度為0)(2)不受固體邊壁限制，而

15、淹沒(méi)在周?chē)黧w介質(zhì)中(3)流體介質(zhì)與空間介質(zhì)相同自由射流有兩個(gè)基本特點(diǎn)：自由射流中任意斷面的軸向速度wx橫向速度wy。射流中的速度 w弋軸向速度wx。自由射流內(nèi)部壓力 p=周?chē)橘|(zhì)壓力po7 .把熱射流射入冷空間中，和把冷射流射入熱空間中，射流的軸線(xiàn)速度、溫度差和濃度差衰減的情況有何區(qū)別？這對(duì)工程燃燒的一次風(fēng)、二次風(fēng)參數(shù)的選取有何指導(dǎo)意義？（1）把熱射流（T1）射入冷空間（丁2）中無(wú)量綱軸心速度 wzs衰減快，且隨e有WzsJJ無(wú)量綱軸心溫差 ATzs衰減快，且隨6有ATzsJJ無(wú)量綱軸心濃度差 ACzs衰減快，混合強(qiáng)烈，且隨 e有ACzsJJ（2）把冷射流（Ti）射入熱空間（丁2）中三個(gè)無(wú)量

16、綱量 wzs, ATzs, ACzs衰減慢，混合慢，射程長(zhǎng)。隨 口 衰減很慢。對(duì)于二次風(fēng)，從燃燒供 。2的角度應(yīng)用高Ti （e盡可能高）的空氣，以加強(qiáng)湍流混合和傳質(zhì)（供。2）,有利于燃燒從組織爐內(nèi)氣流流動(dòng)工況角度，相反，應(yīng)用而氐一些的空氣（TiJ）,衰減慢，有足夠的擾動(dòng)范圍，保證氣流流動(dòng)組織鍋爐內(nèi)氣流流動(dòng)時(shí)，應(yīng)用。值低一些的一次風(fēng)，從而保證較慢的衰減速度，有足夠的擾動(dòng)范圍，以保證氣流流動(dòng)。而從燃燒供氧的角度講應(yīng)用。值高一些的一次風(fēng)，以加強(qiáng)湍流混合和傳質(zhì)，有利于燃燒。8 .當(dāng)自由射流中含有固體或液體顆粒的時(shí)候，射流特性如何變化？這對(duì)工程中固體或液體顆粒的燃燒有何指導(dǎo)意義？由于射流中有固（液）顆粒

17、，相當(dāng)于增大了射流的密度，射流軸心線(xiàn)上速度衰減減慢（即與周?chē)橘|(zhì)混合傳質(zhì)減慢），射流（火焰長(zhǎng)度）變長(zhǎng)，但由于顆粒微小，隨風(fēng)流動(dòng)，對(duì)射流流場(chǎng)不影響，可視 為自由射流燃燒的理論燃盡火焰長(zhǎng)度的大小取決于于一次風(fēng)中燃料的初始濃度C1 , C1越大，需要越長(zhǎng)的射流射程來(lái)完成燃燒；空氣和燃料的分布是不均勻匹配的，要使得射流中各處的燃料都有充足氧氣，必 須總過(guò)量空氣系數(shù)大于 1 因此：不能依靠簡(jiǎn)單的單股自由射流同時(shí)完成投送燃料和供應(yīng)氧氣的任務(wù)，因?yàn)檠趿亢腿剂蠞舛仍诳臻g中難以精確匹配。解決方案：把投送燃料和供氧的功能分開(kāi)，使用專(zhuān)門(mén)的一次風(fēng)投送燃料，使用 專(zhuān)門(mén)的二次風(fēng)供應(yīng)氧氣。要避免使用大尺寸或者高流速的一次風(fēng)

18、，當(dāng)燃燒設(shè)備的功率增大時(shí)， 不能簡(jiǎn)單增大單股自由射流的尺寸或流速。因?yàn)檫@樣會(huì)使得火焰變長(zhǎng)、燃盡困難。解決方案：將供應(yīng)燃料的一次風(fēng)分割為多 股較小的射流，縮短射程。專(zhuān)門(mén)負(fù)責(zé)供氧的二次風(fēng)，則可以視情況選用不同的尺寸和流速。當(dāng)供氧目標(biāo)較近時(shí)，使用低流速；當(dāng)供氧目標(biāo)較遠(yuǎn)時(shí)，使用高流速。當(dāng)供氧需求量大時(shí)，使用大尺寸；當(dāng)供氧需求量小時(shí)，使用小 尺寸。9 .根據(jù)以下物理模型，推導(dǎo)旋轉(zhuǎn)射流中心線(xiàn)上負(fù)壓的值。wrrir1n -1.0 w = wr w ：1自由旋轉(zhuǎn)區(qū)核心區(qū)（剛體旋轉(zhuǎn)區(qū)）自由旋轉(zhuǎn)區(qū)假定旋轉(zhuǎn)射流的橫截面如圖所示，流體是無(wú)粘性流體，流動(dòng)區(qū)域可以劃分為兩個(gè)區(qū)域：外圍的自由旋轉(zhuǎn) 區(qū)（可以按勢(shì)流處理）和中心

19、的剛體旋轉(zhuǎn)區(qū)（不能按勢(shì)流處理），其分界線(xiàn)為r=ri。射流斷面上分成兩部分:射流內(nèi)部：有旋運(yùn)動(dòng)r 0, w0按伯努利方程及左邊所寫(xiě)的邊界條件可得:r1， ww 1吊數(shù)w =r1、p 二 p二一二2交界處的壓力pr0外側(cè)部分一無(wú)旋運(yùn)動(dòng)I r1,2徑向壓力梯度dp/dr=g性離心力=：?一r ：c 2r0在此區(qū)域定常積分可得：pr 0p中心dp2 r0： rdr0即:對(duì)此區(qū)域內(nèi)任意位置1,221、2：, r 0 = ，,= Pr0 - p中心21211八 2八/八2p = 3 Pw(p + p_2M 二 Pwcp1.1 - O故核心區(qū)中心處壓力比大氣壓力P要低交界處動(dòng)壓頭的兩倍，即 p中心=p3c

20、- 2父a Pw2110 .什么是旋流強(qiáng)度，其物理意義是什么？旋流強(qiáng)度的計(jì)算公式？旋流強(qiáng)度S:工程上用旋流強(qiáng)度來(lái)反映旋流射流的強(qiáng)弱程度G :S 二Gx Rw r w ：，即正比于旋流的切向速度與軸向速度之比wxR wxR為定性尺寸， Gg角動(dòng)量的軸向通量的（旋轉(zhuǎn)動(dòng)量矩），Gx軸向動(dòng)量矩Gg, Gx,均遵守守恒條件，在已定的流場(chǎng)中為常數(shù)。11.圖示無(wú)擴(kuò)口、有擴(kuò)口的強(qiáng)旋轉(zhuǎn)射流流場(chǎng)的主要特征回流量回流區(qū)直徑半張角民長(zhǎng)度l/d不帶擴(kuò)口小小00帶擴(kuò)口大大=3酸12所以，擴(kuò)口不僅有助于增加回流量回流長(zhǎng)度，還有助于增加回流區(qū)的張角,12 .圖示鈍體流場(chǎng)的主要特征。流體經(jīng)過(guò)金屯體時(shí)，在鈍體下游的減速擴(kuò)壓流動(dòng)中

21、，由于反壓力梯度的作用，引起邊界的脫離而形成負(fù)壓，造成回流旋渦區(qū)。在主流區(qū)與回流區(qū)進(jìn)行著強(qiáng)烈的動(dòng)量、熱量和質(zhì)量的交換。金屯體半張角a ,回流區(qū)寬度H,長(zhǎng)度L和回流量R都；阻塞率e （=（b/B）2）升高一R升高，L/d減小13 .兩股平行射流湍流混合的強(qiáng)弱次決于那些因素？為什么？ 兩者的動(dòng)壓比4wi是湍流擴(kuò)散（三傳）的動(dòng)力（能量）來(lái)源，它的增加會(huì)導(dǎo)致流體:2W2微團(tuán)可在更大尺度范圍內(nèi)湍流相關(guān)，即動(dòng)壓比愈大愈有利于湍流混合，且混合邊界層偏向于動(dòng)壓小的一側(cè)，2 射流自身動(dòng)壓P2W2 是射流內(nèi)部進(jìn)行三傳的動(dòng)力（能量）源分布特征，自身動(dòng)壓越大越有利于加強(qiáng)湍流混合， 射流噴口的結(jié)構(gòu)特征和速度14 .兩股

22、相交射流湍流混合的強(qiáng)弱取決于那些因素？相交射流混合傳質(zhì)的動(dòng)力學(xué)條件是兩射流的動(dòng)量（流率）比 M=1時(shí)混合最強(qiáng)烈；交角a越大混合邊界層被壓扁地越厲害（相交射流以一定角度相交，在各自慣性力作用下相互碰撞和混合，完成“三傳”，這個(gè)慣性力比湍流切應(yīng)力要大得多）第三章著火理論1.什么是熱著火？什么是鏈?zhǔn)街穑科鋮^(qū)別是什么？熱著火需要滿(mǎn)足的條件是什么？化學(xué)鏈著火需要滿(mǎn)足的條件是什么？熱著火：可燃混合物由于本身氧化反應(yīng)放熱大于散熱，或由于外部熱源加熱， 溫度不斷升高導(dǎo)致化學(xué)反應(yīng)不斷自動(dòng)加速，積累更多能量最終導(dǎo)致著火。一一大多數(shù)氣體燃料著火特性符合熱著火的特征。鏈?zhǔn)街穑河捎谀撤N原因，可燃混合物中存在活化中心

23、，活化中心產(chǎn)生速率大于銷(xiāo)毀速率時(shí)，導(dǎo)致化學(xué)反應(yīng)速度不斷加速，最終導(dǎo)致著火。一一某些低壓下著火實(shí)驗(yàn)（如 H2+O2 , CO+O2的著火）和低溫下的“冷焰”現(xiàn)象符合鏈?zhǔn)街鸬奶卣?。熱著火過(guò)程與鏈?zhǔn)街疬^(guò)程區(qū)別：i .著火的微觀機(jī)理不同，熱著火過(guò)程：本身氧化反應(yīng)放熱大于散熱，溫度不斷升高導(dǎo)致化學(xué)反應(yīng)不斷自動(dòng)加速；鏈?zhǔn)街穑夯罨行募铀俜敝骋鸬幕瘜W(xué)反應(yīng)速度實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加速ii .熱著火通常比鏈?zhǔn)街疬^(guò)程強(qiáng)烈得多，因?yàn)闊嶂鹣到y(tǒng)中整體的分子動(dòng)能增加，超過(guò)活化能的活化分子數(shù)按指數(shù)規(guī)律增加化學(xué)反應(yīng)自動(dòng)加速；鏈?zhǔn)街疬^(guò)程：主要是活化中心局部增加并加速繁殖引起的，由于活化中心會(huì)被銷(xiāo)毀， 所以鏈?zhǔn)街鹜ǔ＞窒拊诨?/p>

24、化中心的繁殖速率大于銷(xiāo)毀速率的 區(qū)域iii .著火的外部條件也有所不同，在高溫下一般以熱著火為主，低溫下，鏈?zhǔn)阶匀紕t是著火的主要原因條件：熱著火過(guò)程：溫度升高引發(fā)的，將使得系統(tǒng)中整體的分子動(dòng)能增加，超過(guò)活化能的活化分子數(shù)按指數(shù)規(guī)律增加。導(dǎo)致 燃燒反應(yīng)自動(dòng)加速。鏈?zhǔn)街疬^(guò)程：主要是活化中心局部增加并加速繁殖引起的，由于活化中心會(huì)被銷(xiāo)毀，所以鏈?zhǔn)街鹜ǔ＞窒拊诨罨行牡姆敝乘俾蚀笥阡N(xiāo)毀速率的區(qū)域，而不引起整個(gè)系統(tǒng)的溫度大幅度增加，形成“冷焰”。但是，如果活化中心能夠在整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)加速繁殖并引起系統(tǒng)能量的整體增加，就形成爆炸。2 .自燃（自發(fā)著火）與強(qiáng)迫著火的區(qū)別是什么？為什么自燃溫度和強(qiáng)迫點(diǎn)燃溫度不

25、是一種燃料的物性常數(shù)？自燃：自發(fā)的著火，依靠系統(tǒng)自身化學(xué)反應(yīng)的放熱量散熱，熱量的積累了維持整個(gè)系統(tǒng)的升溫。強(qiáng)燃：強(qiáng)迫著火，借助外部熱源，使熱源的邊界層先著火，然后火焰?zhèn)鞑サ秸麄€(gè)可燃混合物中。3 .自燃充分必要條件的兩個(gè)判據(jù)表達(dá)式是什么？物理意義是什么？燃料的活化能、系統(tǒng)初始溫度、散 熱系數(shù)、燃料的濃度、容器的體積對(duì)自燃溫度的影響如何？請(qǐng)圖示。不僅放熱量和散熱量要相等，而且兩者隨溫度的變化率也要相等:q f |T =% = qs 1T 玉dqf .dqs.dT 1T 七一 dT |T=TC1.對(duì)流換熱系數(shù)a： aj,散熱直線(xiàn)qs的斜率，qs直線(xiàn)將以橫軸上To點(diǎn)為軸心向右轉(zhuǎn)動(dòng)，自燃溫度下降，更容易

26、發(fā)生自燃。2 .散熱面積F: FJ,與減小對(duì)流換熱系數(shù)效果相同。3 .可燃物濃度C: C 8P7放熱曲線(xiàn)qf向左上方移動(dòng)，與散熱直線(xiàn)qs相切，自燃溫度下降，更容易發(fā)生自燃。Rt24 - TC =TC -T0 : -T0 TC ：, To初始溫度T,易于著火5 .pc2 d =常數(shù) ,球形容器的直徑d T ,則pc J ,提高可燃物質(zhì)的著火性能，那TcJ4.什么是著火的孕育時(shí)間？請(qǐng)圖示。在可燃物質(zhì)已達(dá)到著火的條件下，由初始狀態(tài)到溫度驟升的瞬間所需的時(shí)間，直觀上既可燃物質(zhì)由開(kāi)始反應(yīng)到燃燒出現(xiàn)的一段時(shí)間。數(shù)學(xué)上講，對(duì)于初始溫度T0Q2在常溫下隨產(chǎn)熱蓄積溫度不斷升高，孕育時(shí)間不會(huì)很長(zhǎng)，故而易著火自燃。

27、相應(yīng)地，一次風(fēng)管道中的煤粉流動(dòng)快，散 熱也快，盡管當(dāng)溫度高于 150C,仍無(wú)法蓄熱以進(jìn)一步提高溫度，故孕育時(shí)間無(wú)限長(zhǎng)，最終也不會(huì)自 然。從強(qiáng)迫點(diǎn)燃來(lái)看：新從風(fēng)管道中漏出的煤粉，相當(dāng)于煤堆的點(diǎn)火源，煤堆保溫條件好，周?chē)鷾囟容^高 有利于點(diǎn)燃；而風(fēng)管道中的煤粉流，速度快，散熱量大，新進(jìn)入的溫度較高的煤粉氣流難以點(diǎn)燃管中 流動(dòng)的氣流風(fēng)管中漏出而堆積在地面的煤粉堆，更適用熱自燃的物理模型，而風(fēng)管中懸浮流動(dòng)的煤粉，應(yīng)該適用強(qiáng)迫點(diǎn)燃模型。9 .根據(jù)零維燃燒熱工況的模型，系統(tǒng)的產(chǎn)熱率的計(jì)算式是什么？系統(tǒng)散熱率的計(jì)算式是什么？請(qǐng)圖示 爐膛容積、燃料流量、燃料發(fā)熱量、氣流初溫、爐膛吸熱和煙氣回流量對(duì)系統(tǒng)燃燒穩(wěn)定性

28、的影響。 并討論，如果一臺(tái)燃?xì)忮仩t燃用的燃料熱值降低，在不能改動(dòng)鍋爐主體結(jié)構(gòu)的時(shí)候，應(yīng)該如何改進(jìn) 鍋爐的運(yùn)行狀況？如果可以改動(dòng)鍋爐的主體結(jié)構(gòu)，又應(yīng)該如何改進(jìn)鍋爐的運(yùn)行狀況？系統(tǒng)產(chǎn)熱量 Qi =kcCVQexp（-RE；）按氣流可燃成分的消耗率計(jì)算 消去C得Q =qv(C。-C)QQi =CQ177 ， e 、koV exp(-)RI(Co-C)Q-1 -qvCQ (Co-C)Q177 ， e、 koV exp(-) RTCoQexp( RT).1koVqvQ一燃料與空氣混合物的發(fā)熱量；P-氣流的密度；產(chǎn)熱率q=Q1/qv系統(tǒng)散熱量 Q2 =qv ：Cp（T -1。）散熱率q2=Q2/q v發(fā)熱

29、量。增加時(shí).知在縱坐 標(biāo)方向成比例地放大.可使 燃燒穩(wěn)定性改善.IT第對(duì)雄熊株工況的裝病氣流的初溫研高時(shí)，守段平行向右移動(dòng)，燃燒 穩(wěn)定性改善。當(dāng)回流量功，小曲 線(xiàn)在津上的節(jié)電不 變，但斜率發(fā)生變 化，力曲線(xiàn)繞丁流向 右旋轉(zhuǎn)，改善了燃 燒捺定性，從不能 著火狀態(tài)變?yōu)檎?燃燒的工況.因素名稱(chēng)符號(hào)趨勢(shì)燃燒穩(wěn)定性爐膛容積VT燃料流員T1燃料發(fā)熱量QTT燃料活性hE品 T,E JT氣流初溫TT爐膛吸熱T1煙氣回流Tt討論部分，詳見(jiàn)老師最后一節(jié)課的作業(yè)點(diǎn)評(píng)ppt但，這個(gè)題目是“燃?xì)忮仩t”，不是“燃油鍋爐”，所以要進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。10.根據(jù)一維燃燒系統(tǒng)的模型，圖示以下4種配風(fēng)方案的升溫曲線(xiàn)。1）空氣完全由

30、一次風(fēng)送入；4)半的空氣從二次風(fēng)送入，但較早送入二次風(fēng)；3） 一半的空氣從二次風(fēng)送入，但較遲送入二次風(fēng);二次風(fēng)也分為兩次送入，而且較遲送入。（1）空氣完全由一次風(fēng)送入丁麗有空氣以=0.5）作為一次風(fēng)和煤粉一起進(jìn)入爐內(nèi)（即A叫=。=0.5）從這個(gè)方案可以看出， 至部空氣都用作一次風(fēng), 提高了最初的煤粉氣流 的熱容量,使加熱到著 火的時(shí)間（由此也決定 了空間長(zhǎng)度）延長(zhǎng)，這 樣就不能縮短整個(gè)火焰 長(zhǎng)度（2） 一半的空氣從二次風(fēng)送入，但較早送入二次風(fēng),空氣分成一次風(fēng)(A% =015)與二次風(fēng)(A%=0 35), 二次風(fēng)過(guò)早進(jìn)入。從這個(gè)方案可以看出， 二次風(fēng)過(guò)早地在一次風(fēng) 與煤粉氣流尚未著火燃 燒以前送

31、入，其結(jié)果與 全部空氣都作為一次風(fēng) 一樣，也不能縮短火焰 長(zhǎng)度“(3) 一半的空氣從二次風(fēng)送入，但較遲送入二次風(fēng)氣分成一次風(fēng)與二次風(fēng)(&XK.33),推 遲二次風(fēng)加入點(diǎn)口從這個(gè)方案可以看出， 二次風(fēng)在一次風(fēng)中的就 消耗完以后加入,對(duì)于 縮短火焰長(zhǎng)度是有幫助 的a但是一次加入的二 次風(fēng)過(guò)多，使燃燒中斷, 所以火焰長(zhǎng)度縮短得不 務(wù),(1)二次風(fēng)也分為兩次送入，而且較遲送入四種方案比較匚次風(fēng)分為兩批，空氣分成一次風(fēng)=0 15)與二 次風(fēng)(A(Xn=(U 5 和%?=(), 2) 0從這個(gè)方案可以看出， 二次風(fēng)加入點(diǎn)燃燒溫度 高，雖然溫度略在降低, 但燃燒依然十分強(qiáng)烈， 溫度又較快回升上去.一元系統(tǒng)的

32、燃燒熱工況分析可以正確地反映合理組織氣流 燃燒過(guò)程的方法.歸納起來(lái)，可列成下列原則.1)供應(yīng)的空氣應(yīng)該分成一次風(fēng) 與二次風(fēng)，可以加快氣流的 井日若W2)二次風(fēng)應(yīng)分批加入，第一批 燒完了再加入第二批.3)二次風(fēng)每批送入的數(shù)量應(yīng)有 限制，避免中途淬熄，保證 燃燒繼續(xù)進(jìn)行。第四章氣體燃料燃燒1.火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊亩x式是什么？隨各個(gè)主要影響因素的變化規(guī)律是什么?火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊亩x式V=Vl V主要影響因素：?可燃混合氣自身的特性-vlT EL k0 -vlTc0T -vL，過(guò)量空氣系數(shù)的影響:在a = 1附近時(shí)Tr最高氣體介質(zhì)平均熱導(dǎo)率的平方根成正比，而與氣體介質(zhì)的比定壓熱容的平方 根成反比J（nN）?

33、壓力 火焰?zhèn)鞑ニ俣萔lhP2多數(shù)碳?xì)浠衔锏?n2,故其Vl隨著壓力p的升高而下降i. n 2, Vl隨著P的升高而增大n但流過(guò)火焰表面的可燃混合氣質(zhì)量流速p 0VL（kg m-2 s1）與壓力p的關(guān)系 00VL工pT?溫度i .可燃混合氣初始溫度 T0 T, VlTii .火焰溫度Tr, T VlT?組成結(jié)構(gòu)燃料分子結(jié)構(gòu)對(duì) Vl影響很大，這是由于分子的熱擴(kuò)散性a引起的，與相對(duì)分子質(zhì)量有關(guān)相對(duì)分子質(zhì)量越大可燃性范圍（火焰得以正常傳播的燃料濃度范圍）越窄 飽和煌的V l與C原子數(shù)n無(wú)關(guān)，對(duì)于非上和煌，n T , V l J?惰性氣體含量 惰性氣體體積分?jǐn)?shù)T VlJ線(xiàn)性相關(guān)，且熱擴(kuò)散率a小的惰性氣

34、體對(duì) Vl影響更大2 .什么是緩燃？什么是爆燃？緩燃（正常傳播）：火焰鋒面以導(dǎo)熱和對(duì)流的方式下傳熱給可燃混合物引起的火焰?zhèn)鞑ィ部赡苡休椛?，傳播速度較低，傳播過(guò)程穩(wěn)定；爆燃：絕熱壓縮引起的火焰?zhèn)鞑?，是依靠激波的壓縮作用使未燃混合氣的溫度升高而引起化學(xué)反應(yīng)，從而使燃燒波不斷向未燃?xì)馔七M(jìn)，傳播速度很快。3 .層流火焰?zhèn)鞑サ乃俣仁窃趺炊x的？答：層流火焰?zhèn)鞑サ乃俣榷x為流動(dòng)狀態(tài)為層流時(shí)的火焰鋒面在其法線(xiàn)方向相對(duì)于新鮮混合氣的傳播速度。4 .本生燈火焰穩(wěn)定的機(jī)理是什么？圓錐形火焰形成的原理？如何使用本生燈測(cè)量層流火焰?zhèn)鞑ニ俣? 試寫(xiě)出測(cè)量的過(guò)程和計(jì)算式。，點(diǎn)燃后，形成穩(wěn)定的錐體形層流火焰本生燈出口 R

35、e較小一般屬層流，火焰鋒面以vL傳播，可燃混合氣以 w速度前進(jìn)，合成速度的結(jié)果就是形成了的圓錐面。燃?xì)?、空氣混合，形成均勻可燃混合氣ii- * cos p = iiSinJ =v() =vL使用本生燈測(cè)量層流火焰?zhèn)鞑ニ俣确椒ㄈ鐖D所示，當(dāng)火焰穩(wěn)定時(shí)，混合氣體在火焰鋒面法向的分速度就等于氣體火焰的傳播速度。測(cè)量空氣與 燃?xì)饬髁?，可得混合氣體流量，根據(jù)已知的噴嘴直徑，可計(jì)算出混合氣體的流速；再測(cè)量火焰的高度， 算出火焰圓錐投影的半角，即可得到混合氣體在火焰鋒面法向的分速度一一氣體火焰?zhèn)鞑ニ俣?。測(cè)量過(guò)程:，計(jì)算總的混合氣體流量分別測(cè)出空氣與燃?xì)獾牧髁縌kq和Qrq （據(jù)流量計(jì)的不同可能需要修正）Q =

36、 Qkq + Qrq ; 測(cè)出噴嘴內(nèi)徑 R,計(jì)算出噴嘴截面積A =兀R2從而可算出混合氣體流速W=Q/A ; R 測(cè)量火焰高度 h,可計(jì)算出火焰圓錐投影半角sin 0 =R R2h2綜上可得，測(cè)得的層流火焰?zhèn)鞑ニ俣缺磉_(dá)式為uce =Wsin1Qkq - Qrq二R , R2h25 .燃燒速度（化學(xué)反應(yīng)速度w）與火焰?zhèn)鞑ニ俣?VL的聯(lián)系和區(qū)別是什么？（應(yīng)該清楚火焰?zhèn)鞑ニ俣?、燃燒速度、新鮮混合氣流速之間的關(guān)系）答：燃燒速度（化學(xué)反應(yīng)速度）與火焰?zhèn)鞑ニ俣仁鞘裁搓P(guān)系？區(qū)別是什么？（火焰速度、燃燒速度、新混合氣速度關(guān)系）燃燒速度越大層流火焰?zhèn)鞑ニ俣仍酱?，燃燒的化學(xué)反應(yīng)速度w與火焰?zhèn)鞑ニ俣戎g近似滿(mǎn)足這個(gè)

37、關(guān)a 1 RTr2 vL = | w系式 c0一T0E。燃燒速度的單位是摩爾每立方米每秒，表示單位時(shí)間單位體積內(nèi)說(shuō)消耗的燃料量， 而火焰?zhèn)鞑ニ俣葐挝皇敲酌棵?，是化學(xué)反應(yīng)燃燒區(qū)在空間的移動(dòng)。層流火焰?zhèn)鞑ニ俣榷x：火焰鋒面在其法線(xiàn)方向相對(duì)于新鮮混合氣的傳播速度。6 .燃料氣的熱擴(kuò)散系數(shù)、燃料的發(fā)熱量、燃料的活化能、可燃?xì)怏w初溫、火焰自身溫度、氣體的密度、 氣體的壓力、惰性組分的濃度等因素如何影響層流火焰?zhèn)鞑ニ俣?？同第一題7 .過(guò)量空氣系數(shù)如何影響層流火焰?zhèn)鞑ニ俣龋炕鹧鎮(zhèn)鞑サ臐舛认薜囊饬x是什么？見(jiàn)第一題，另外a 1燃料多QLi自火焰?zhèn)鞑舛认薜囊饬x是，在一定的燃料濃度（即燃料氣與空氣的配比）范圍之內(nèi)

38、，火焰才能傳播，超出這個(gè)濃度范圍之外（濃度太低或濃度太高），火焰不能傳播。8 .什么是淬熄距離？答：火焰?zhèn)鞑ミ^(guò)程中，在距離壁面很近的地方（邊界層），壁面溫度低，dT/dr較高，散熱強(qiáng)烈，使Vl J造成火焰無(wú)法傳播的臨界便捷厚度成為淬熄距離。9 .火焰鋒面厚度的計(jì)算式是什么？真實(shí)的火焰鋒面厚度大約是多少？Mlmm、：=Vl .心（Tr-T0）Co ,工為將燃?xì)鈴腡0加熱到燃燒溫度Tr的時(shí)間T - , ，Q -從能量角度從化學(xué)反應(yīng)引起的消耗看10 .什么是擴(kuò)散火焰？什么是預(yù)混火焰？什么是全預(yù)混火焰？其火焰的形狀和結(jié)構(gòu)有何區(qū)別？請(qǐng)簡(jiǎn)單進(jìn) 行圖示說(shuō)明。答：擴(kuò)散火焰：燃料和氧化劑邊混合邊燃燒，這時(shí)由于擴(kuò)

39、散作用對(duì)燃燒起控制作用，又稱(chēng)擴(kuò)散火焰。 預(yù)混火焰：燃料和氧化劑預(yù)先混合好，這時(shí)化學(xué)動(dòng)力學(xué)因素對(duì)燃燒起控制作用，亦稱(chēng)動(dòng)力燃燒。全預(yù)混火焰：若一次預(yù)混空氣系數(shù)a 1k=1 , 一級(jí)空氣氧已足夠，此時(shí)也只有一個(gè)內(nèi)火焰鋒面,此時(shí)為全預(yù)混火焰。擴(kuò)散預(yù)混全預(yù)混00+11特 征只有外火焰面二缺氧，析出碳黑（冒黑煙） ”.燃燒不強(qiáng)烈，火焰無(wú)力，丁1 卜，火爆長(zhǎng)度長(zhǎng)有內(nèi)、外火焰面； 燃燒物化，溫度T 火焰長(zhǎng)度短，半發(fā) 光火焰，淡設(shè)色。只有內(nèi)火焰血 Tft-火焰史短, 不發(fā)光火炳。圖見(jiàn)4-1811 .什么是脫火和回火？圖解火焰的脫火區(qū)、回火區(qū)、穩(wěn)定區(qū)和黃色火焰區(qū)。v0氣流速度，vL火焰?zhèn)鞑ニ俣热魐0 vL ,即A

40、v vL,即Av0 ,火焰面將被氣流吹向下游（脫火）黃色灰M 焰區(qū)黃色火焰區(qū)：純擴(kuò)散火焰，不可能回火，因?yàn)楣艿乐袥](méi)有氧氣， 火焰?zhèn)鞑ニ俣葹?。也不易脫火, 因?yàn)?，隨著燃料在環(huán)境中的擴(kuò)散，與氧氣混合，火焰?zhèn)鞑ニ俣壬仙魉賲s在擴(kuò)散過(guò)程中不斷 下降，很容易出現(xiàn)火焰穩(wěn)定點(diǎn)。過(guò)量空氣系數(shù)1時(shí)，既容易回火，也容易脫火，火焰很不穩(wěn)定?；鹧?zhèn)鞑ニ俣群芸?，管道?nèi)供氧充分，很容易回火?；旌蠚饬麟x開(kāi)噴嘴以后，火焰?zhèn)鞑ニ俣炔粩嘞陆?，雖然流速也不斷下降，但是，火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊南陆蹈?，很容易脫火。過(guò)量空氣系數(shù)=0.40.7,穩(wěn)定區(qū)域很大，運(yùn)行較為可靠?；旌衔镏谢鹧?zhèn)鞑ニ俣群艿?，不容易?火。與純擴(kuò)散火焰類(lèi)似，隨著燃料

41、在環(huán)境中的擴(kuò)散，與氧氣混合，火焰?zhèn)鞑ニ俣壬仙魉賲s 在擴(kuò)散過(guò)程中不斷下降，很容易出現(xiàn)火焰穩(wěn)定點(diǎn)。2812 .為什么說(shuō)擴(kuò)散火焰不容易脫火也不容易回火？為什么全預(yù)混火焰既容易脫火也容易回火（即，為什 么全預(yù)混火焰的穩(wěn)定區(qū)比較窄）？結(jié)合火焰?zhèn)鞑ニ俣群蜌饬魉俣仍谧杂缮淞髦凶兓?guī)律的圖進(jìn)行解 釋。見(jiàn)11題中所述13 .常用的防止回火的措施有哪些？常用的防止脫火的措施有哪些？穩(wěn)焰方法防止回火喉口，冷卻防止脫火一一控制，鈍體，旋流，穩(wěn)焰環(huán)其它穩(wěn)焰方法小型點(diǎn)火焰反向射流穩(wěn)定火焰旋轉(zhuǎn)射流穩(wěn)焰燃燒室壁凹槽穩(wěn)定火焰流線(xiàn)型物體穩(wěn)焰14 .氣體湍流擴(kuò)散火焰的形狀隨噴射流速如何變化？長(zhǎng)度比層流火焰顯著縮短，但隨氣流速

42、度增加變化不大由湍流火焰?zhèn)鞑サ陌櫿郾砻嫒紵碚摲治鲋?）小尺度湍流時(shí)，湍流混合長(zhǎng)度 層流火焰厚度，火焰仍有明顯的烽面只是略顯模糊2）大尺度弱湍流時(shí)，脈動(dòng)速度 火焰?zhèn)鞑ニ俣?，火焰鋒面明顯彎曲，但還是連續(xù)的3）大尺度強(qiáng)湍流時(shí)，脈動(dòng)速度 火焰?zhèn)鞑ニ俣龋鹧娣槊娌辉偈沁B續(xù)的，有燃燒的微團(tuán)第五章 液體燃料的燃燒1 .液體燃燒的過(guò)程是什么？液體燃燒是一個(gè)復(fù)雜的物理化學(xué)過(guò)程，對(duì)于沸點(diǎn)低于其燃點(diǎn)的液體燃料，液滴總是先蒸發(fā)成氣體, 并以氣態(tài)的方式與空氣擴(kuò)散混合從而燃燒。霧化一受熱蒸發(fā)一擴(kuò)散混合一燃燒2 .圖解單個(gè)液滴燃燒時(shí)的空間區(qū)域劃分，以及油蒸汽濃度、氧氣濃度和溫度分布。I.油滴瓦油蒸汽區(qū)3.燃燒區(qū)*外部5一

43、油蒸汽濃度6一氧氣液度7一溫度3 .油滴燃燒屬于擴(kuò)散燃燒還是預(yù)混燃燒？為什么？02混合，并燃燒，油滴的表面擴(kuò)散燃燒，油滴的燃燒是油滴蒸發(fā)為油蒸氣，再與從環(huán)境中擴(kuò)散來(lái)的 是沒(méi)有氧氣的，故可看作擴(kuò)散燃燒。4 .液體燃料噴霧特征的評(píng)定指標(biāo)有哪幾項(xiàng)？a）霧化角：包括條件霧化角和出口霧化角b）霧化液滴細(xì)度度：表示油滴顆粒大小的指標(biāo)c）霧化油滴均勻性d）流量密度e）噴霧射程：水平方向噴射時(shí)，噴霧液滴喪失動(dòng)能時(shí)所能到達(dá)的平面與噴口之間的距離 5.畫(huà)出常用的壓力霧化、旋轉(zhuǎn)霧化和介質(zhì)霧化噴嘴結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單示意圖。壓力式噴嘴是利 用噴嘴進(jìn)出口壓 差實(shí)現(xiàn)液滴從液 體射流中分離旋轉(zhuǎn)式噴嘴是利 用噴嘴進(jìn)出、壓 差和旋轉(zhuǎn)離心

44、力 使液膜失穩(wěn)而分離出液滴氣動(dòng)式噴嘴則是 利用空氣和蒸汽 作霧化介質(zhì)使液 滴從液體燃料中 分離6 .斯蒂芬流是什么？氣體在液滴表面或任一對(duì)稱(chēng)球面以某一速度離開(kāi)的對(duì)流流動(dòng)被稱(chēng)為斯蒂芬流，而是一種宏觀物質(zhì)的 遷移，不是擴(kuò)散，只有在兩相界面上有物理過(guò)程（液體的蒸發(fā)）或化學(xué)過(guò)程（液滴的燃燒）時(shí)發(fā)生。7 .請(qǐng)推導(dǎo)單個(gè)油滴燃燒時(shí)，粒徑與時(shí)間關(guān)系的表達(dá)式。并根據(jù)表達(dá)式討論，如何優(yōu)化油滴的燃燒。假設(shè) 油滴球形，其周?chē)鷾囟葓?chǎng)（a）,濃度場(chǎng)均勻（D）油滴隨氣流而動(dòng)，與氣流間無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)（Re=0）4二r2- dT =qm Cp（T -T；） H1）熱量平衡方程：dr 火焰鋒面向內(nèi)向外導(dǎo)熱傳遞（忽略輻射） ，向內(nèi)導(dǎo)熱

45、量=產(chǎn)生的油氣所需汽化潛熱量溫度To=Tb對(duì)上式從液滴表面向火焰鋒面積分：+油氣溫度升高所需熱量；且油滴表面溫度近似等于飽和Tr4二，T0dTCp(T -To) H2 rdr得:4 認(rèn)：1cp 1qm=一丁T In 1 十才(TrTo)(*)Cp(1-1)- Hr。A2)dC火焰外側(cè)氧量及燃料量平衡方程：4二r D不O2從遠(yuǎn)方擴(kuò)散而來(lái)在鋒面上全部消耗掉，鋒面 反應(yīng)中氧與油的化學(xué)計(jì)量比 3 ； qm：氣化量, 從火焰鋒面向環(huán)境積分并化簡(jiǎn)得火焰鋒面的位置:_ qmO2的濃度=0,且O2擴(kuò)散到鋒面的量符含化學(xué) 擴(kuò)散火焰單位時(shí)間消耗的燃料量4二 DdC = :qmdrr1 = ：qm3)0ri r4

46、二 DC 二代入(*)得：n k Pr 6qm 二；4kTCp一 In 1 p(Tr -To)Cp Hk：燃燒常數(shù)4）油滴的直徑變化:d 二 3二J,6)一對(duì)上式從油滴表面向任一空間位置積分得油滴燃燒的直徑一一平方定律.022提升油滴燃燒速度的措施：i. 伊J-kT ,輕質(zhì)油的燃燒速度更快。ii. CpJ,入kA,氣體導(dǎo)熱性能好，燃燒更快。iii. Hj-kT ,油的氣化潛熱少，燃燒更快。iv. Trf-kf ,燃燒環(huán)境溫度高，燃燒更快。v. ToJ-kT ,油的飽和溫度低，燃燒更快。vi. DT-kT ,湍流傳質(zhì)能力強(qiáng)，燃燒更快。vii. C-T-kT ,環(huán)境氧濃度高，燃燒更快。viii.

47、應(yīng)T ,單位耗氧量低，燃燒更快ix. 燃盡時(shí)間0 =g5 生，如 匹J則% J （故要提高霧化質(zhì)量）k8.燃油燃燒器的調(diào)風(fēng)器應(yīng)具備哪些功能？調(diào)風(fēng)器的功能：使空氣均勻分配，并可調(diào)節(jié)；使油霧空氣混合良好；穩(wěn)定火焰；油燃燒器有旋流, 平流兩種第六章煤的燃燒1 .圖示煤燃燒過(guò)程的主要特點(diǎn)。2 .典型的煤顆粒燃燒經(jīng)歷幾個(gè)階段，大約需要多少時(shí)間? 預(yù)熱及揮發(fā)分著火：1.0s ;揮發(fā)分的燃燒：0.3s ;焦炭預(yù)熱著火：0.4s；焦炭燃燒燃盡：5.0s3 .什么叫異相燃燒？異相化學(xué)反應(yīng)分為幾個(gè)步驟？氣固兩相間在固體或液體的表面上進(jìn)行的燃燒反應(yīng)第一步：O2必須通過(guò)擴(kuò)散到達(dá)固.液的表面被吸附第二步：在表面進(jìn)行燃燒

48、的化學(xué)反應(yīng)并產(chǎn)生反應(yīng)產(chǎn)物第三步：反應(yīng)產(chǎn)物從表面上脫離(解吸)，并從表面向外擴(kuò)散開(kāi)去4 .推導(dǎo)碳球異相燃燒速率的計(jì)算式，并結(jié)合圖線(xiàn)探討異相化學(xué)反應(yīng)速度隨溫度和質(zhì)量交換系數(shù)的變化 規(guī)律。說(shuō)明，什么是動(dòng)力燃燒區(qū)？什么是擴(kuò)散燃燒區(qū)？什么是過(guò)渡燃燒區(qū)？設(shè)反應(yīng)級(jí)數(shù)為1,則w - kCo2必 E e=，k0expRTlCO2氧從遠(yuǎn)方向單位碳表面積單位時(shí)間內(nèi)擴(kuò)散的流量qm (mol/m2 - s)為:C二-CO2 二C-CO2擴(kuò)散到碳表面的 O2與碳發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，當(dāng)達(dá)到平衡時(shí)，消耗的O2量就是qm : qm=C02/(1/k)把兩式中的 c%消去：wo2= qm =-芋+k : zl11i,溫度較低時(shí)：k 丁

49、qm=kg,此時(shí)傳質(zhì)因素，不是影響燃燒速率的關(guān)鍵，應(yīng)當(dāng)通過(guò)提高系統(tǒng)溫度加快燃燒，此時(shí)燃燒處于動(dòng)力燃燒區(qū)ii.溫度較高時(shí)：化學(xué)反應(yīng)速率已很快，此時(shí)影響燃燒速率的主要是擴(kuò)散到煤粒附近的氧氣 濃度，故qm =sig,此時(shí)應(yīng)通過(guò)強(qiáng)化傳質(zhì)，提高燃燒速率，此時(shí)燃燒處于擴(kuò)散燃燒iii.當(dāng)T適當(dāng)，k= a zi時(shí)4x1 Oi過(guò)渡區(qū)，T T和T a zi都能起到強(qiáng)化燃燒的效果。例如：豕 用煤爐在 *滅時(shí)， 強(qiáng)化燃燒 的要點(diǎn)在于保溫、 升溫2i101x10 用盛強(qiáng)要大 家旺，的加 如爐蝌在風(fēng) 例煤燃化點(diǎn)扇溫度比較低，提高 燃燒速度的關(guān)鍵是 提高溫度J 5U01200 1oio 200C溫亞T/K!動(dòng)力區(qū)；過(guò)渡區(qū);擴(kuò)散區(qū)朝妾或鼻學(xué)能厚身的勾工型學(xué)”溫度很高，提高 燃燒速度的關(guān)鍵 是提圖固體表面 的質(zhì)量交換系數(shù)5 .顆粒直徑、溫度和顆粒與氣流之間的相對(duì)速度對(duì)燃燒區(qū)域（動(dòng)力區(qū)、擴(kuò)散區(qū)）的影響是什么?顆粒直徑越小進(jìn)入擴(kuò)散區(qū)的溫度越高，溫度越高越偏向于擴(kuò)散區(qū)，氣流之間的相對(duì)速度越大越偏向于動(dòng)力