第01章 燃?xì)獾娜紵?jì)算

1、第一章燃?xì)獾娜紵?jì)算本章要點(diǎn)燃?xì)馊紵?jì)算為工業(yè)爐、鍋爐及燃?xì)庥镁叩臒崞胶庥?jì)算、傳熱計(jì)算、空氣動力計(jì)算和燃燒器的計(jì)算提供可靠的依據(jù)。本章主要內(nèi)容包括：（1）燃?xì)獾臒嶂?；?）燃?xì)馊紵目諝饬?；?）燃?xì)馊紵臏囟?；?）燃?xì)馊紵a(chǎn)生的煙氣量。21792年，默多克（蘇格蘭），用煤氣照明；1805年，城市照明用煤氣街燈；1833年，工業(yè)用鼓風(fēng)燃燒器研制成功；1855年，本生燈，局部預(yù)混燃燒方式；1855年，照明用白熾燈；1851年，長明小火燃燒器；1865年前后，居民用煤氣灶；1868年，燃?xì)鉄崴鳎?881年，華白燃燒器。燃?xì)饩甙l(fā)展概述4第一節(jié) 燃?xì)獾臒嶂狄弧⑷紵叭紵磻?yīng)計(jì)量方程式燃燒：氣體燃料

2、中的可燃成份（H2、CO、CmHn和H2S）在一定條件下與氧發(fā)生激烈的氧化作用，并產(chǎn)生大量光和熱的物理化學(xué)反應(yīng)過程。燃燒所具備的條件：可燃成分和氧按一定比例成分子狀混合；具備破壞舊分子和生成新分子所需的能量；具備完成燃燒反應(yīng)的時間。5第一節(jié) 燃?xì)獾臒嶂?燃燒反應(yīng)計(jì)量方程式：表示單一可燃?xì)怏w燃燒反應(yīng)前后物質(zhì)的變化情況以及體積和質(zhì)量的比例關(guān)系。 常見燃?xì)饨M分燃燒反應(yīng)計(jì)量方程式：CH4 +2O2 =CO2 +2H2O+HH2 +0.5O2 = H2O+ HCO+0.5O2 =CO2 + H6H2S+1.5O2 =SO2 +H2O+ H第一節(jié) 燃?xì)獾臒嶂刀⑷細(xì)鉄嶂档拇_定熱值：1Nm3燃?xì)馔耆紵?/p>

3、出的熱量稱為該燃?xì)獾臒嶂担╧JNm3或kJ/kg）?？筛鶕?jù)燃燒反應(yīng)熱效應(yīng)計(jì)算。高熱值：1Nm3燃?xì)馔耆紵笃錈煔獗焕鋮s至燃?xì)獾某跏紲囟?，煙氣中的水蒸氣以凝結(jié)水排出時所放出的熱量。低熱值：1Nm3燃?xì)馔耆紵笃錈煔獗焕鋮s至燃?xì)獾某跏紲囟龋瑹煔庵械乃魵馊詾檎羝麪顟B(tài)時所放出的熱量。7第一節(jié) 燃?xì)獾臒嶂?單一氣體熱值的確定：以甲烷為例：890943 甲烷熱效應(yīng)值（高）；802932甲烷熱效應(yīng)值（低）；22.3621標(biāo)態(tài)下甲烷摩爾容積。8222148744.097204542444.097= 50377kJ/kg= 46385kJ/kgHh =Hl =2221487丙烷熱效應(yīng)值（高）；204542

4、4丙烷熱效應(yīng)值（低）；44.097丙烷分子量。9第一節(jié) 燃?xì)獾臒嶂狄员闉槔菏街蠬燃?xì)猓ɑ旌蠚猓┑臒嶂?，kJ第一節(jié) 燃?xì)獾臒嶂?混合氣體熱值的確定按照混合法則：H =H 1r1 +H 2r2 + +H nrnNm3；H1，H2，Hn燃?xì)飧骺扇冀M分的熱值，kJNm3；r1，r2，rn燃?xì)飧骺扇冀M分的體積分?jǐn)?shù)。10第一節(jié) 燃?xì)獾臒嶂?干燃?xì)飧邿嶂蹬c低熱值的換算：H2，CmHn，H2S 氫、碳?xì)浠衔?、硫化氫的體積分?jǐn)?shù)。式中 Hdrh 干燃?xì)獾母邿嶂担?kJNm3；Hdrl 干燃?xì)獾牡蜔嶂担?kJNm3；11H = H第一節(jié) 燃?xì)獾臒嶂?干燃?xì)獾蜔嶂蹬c濕燃?xì)獾蜔嶂档膿Q算：drlwl0.8330.8

5、33+dg思考題（1）什么是燃?xì)獾娜紵?？燃燒必須具備的條件有哪些？（2）什么是燃?xì)獾臒嶂?？?）燃?xì)獾母邿嶂岛偷蜔嶂档膮^(qū)別是什么？（4）多組分燃?xì)獾臒嶂等绾芜M(jìn)行計(jì)算？13第二節(jié) 燃燒所需空氣量理論空氣需要量：每Nm3(kg)燃?xì)獍慈紵磻?yīng)計(jì)量方程式完全燃燒所需要的空氣量（Nm3Nm3或Nm3kg）。理論空氣量： 完全燃燒最小空氣量。假定：空氣中氧氣21%，氮?dú)?9%干空氣中氮、氧體積比：氮?dú)猓貉鯕?79:21=3.7614第二節(jié) 燃燒所需空氣量（一）單一可燃?xì)怏w理論空氣需要量（1）氫燃燒反應(yīng)的理論空氣需要量：H2 +0.5O2 +0.53.76N2 = H2O+0.53.76N2所需空氣量為：

6、0.5+0.53.76=2.38Nm3（2）碳?xì)浠衔锏睦碚摽諝庑枰浚核杩諝饬繛椋?.76（m+n/4）Nm315第二節(jié) 燃燒所需空氣量（二）燃?xì)馊紵璧睦碚摽諝饬?，H2、CO、CmHn、H2S 可燃組分的體積分?jǐn)?shù) (%)；O2 燃?xì)庵醒醯捏w積分?jǐn)?shù),(%)。16第二節(jié) 燃燒所需空氣量 已知燃?xì)鉄嶂?，可用近似?jì)算公式計(jì)算理論空氣需要量：HhHlHl30.2410000.26810000.2610000.2091000V0 =V0 =V0 =Hl -0.25Hl 10500kJ/Nm3V0 =Hl 1。取決于燃燒方法和運(yùn)行工況。 工業(yè)燃?xì)庠O(shè)備=1.051.20；民用燃具=1.301.80。

7、一般情況下要在保證完全燃燒的前提下，過?？諝庀禂?shù)越小越理想。=V V0 或 V =V018 燃燒溫度與燃?xì)夥N類、熱值、燃燒物產(chǎn)量、燃?xì)夂涂諝鉁囟燃斑^?？諝庀禂?shù)等因素有關(guān)。 燃燒溫度：燃料燃燒后燃燒產(chǎn)物所達(dá)到的溫度 燃燒溫度的計(jì)算能量守衡，即熱（量）平衡:熱（量）的收入=熱（量）的支出19第三節(jié) 燃?xì)馊紵郎囟鹊谌?jié) 燃?xì)馊紵郎囟葻崞胶馐?Q化化+Q物物=Q產(chǎn)產(chǎn)+Q不不+Q傳傳+Q分分第三節(jié) 燃?xì)馊紵郎囟?2、燃燃燒燒溫溫度度 由上述熱平衡式得到 t產(chǎn)=產(chǎn)分傳不物CVQQQQQnd)(+-+ 稱為實(shí)實(shí)際際燃燃燒燒溫溫度度燃料在實(shí)際條件下燃燒產(chǎn)物所達(dá)到的溫度。 第三節(jié) 燃?xì)馊紵郎囟?當(dāng)不考慮Q傳和Q

8、不（即Q傳=0，Q不=0）時，有 t理= 稱為理論燃燒溫度理論燃燒溫度（絕熱完全燃燒火焰溫度）表明某燃料在某條件下所達(dá)到的最高溫度。產(chǎn)分燃空cVnQ-QQQD+第三節(jié) 燃?xì)馊紵郎囟攘繜嵊?jì)溫度 理論燃燒溫度計(jì)算過程中不考慮熱分解影響 t量=產(chǎn)燃空cVnQQQD+第三節(jié) 燃?xì)馊紵郎囟鹊谌?jié) 燃?xì)馊紵郎囟鹊谌?jié) 燃?xì)馊紵郎囟扔衫碚撊紵娇芍债a(chǎn)分燃燃空空）（CVLnCVQVtCtCVLnVQD00000001-+-+0VQD氣體名稱 RQDVot熱t(yī)理丙烷3537.6749127225.821102097焦?fàn)t煤氣 3683.197179744.8820652030甲烷3405.9893583110

9、.5220452030高爐煤氣 2469.2964000.261.6214801450t理=QD，V0定義煙氣的熱焓 R = 第三節(jié) 燃?xì)馊紵郎囟鹊谌?jié) 燃?xì)馊紵郎囟鹊谌?jié) 燃?xì)馊紵郎囟鹊谌?jié) 燃?xì)馊紵郎囟龋?）什么是燃?xì)馊紵睦碚摽諝庑枰?？?）什么是過?？諝庀禂?shù)？（3）如何計(jì)算理論空氣需要量和實(shí)際空氣需要量？（4）理論燃燒溫度和實(shí)際燃燒溫度分別如何定義的？（5）影響燃燒溫度的因素有哪些？21思考題第四節(jié) 完全燃燒產(chǎn)物的計(jì)算 燃燒產(chǎn)物煙氣。 理論煙氣量：供給理論空氣量時，燃?xì)馔耆紵螽a(chǎn)生的煙氣量。（CO2，SO2，N2和H2O） 實(shí)際煙氣量：當(dāng)有過?？諝獯嬖跁r，燃?xì)馊紵螽a(chǎn)生的煙氣量。（

10、 CO2，SO2，N2，O2和H2O及未燃燒的可燃組分）22理論煙氣量： V =VRO2 +V+V第四節(jié) 完全燃燒產(chǎn)物的計(jì)算（一）按燃?xì)饨M分計(jì)算1.理論煙氣量（當(dāng)=1） 0 00N2f H2O23第四節(jié) 完全燃燒產(chǎn)物的計(jì)算2.實(shí)際煙氣量（當(dāng)1）實(shí)際煙氣量：V f =VRO2 +VH2O +VN2 +VO224V =第四節(jié) 完全燃燒產(chǎn)物的計(jì)算（二）按燃?xì)鉄嶂到朴?jì)算1.理論煙氣量+a0f0.239Hl1000石油伴生氣，a = 2.2液化石油氣，a = 4.5天然氣，a = 2第四節(jié) 完全燃燒產(chǎn)物的計(jì)算二、煙氣密度 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下：第四節(jié) 完全燃燒產(chǎn)物的計(jì)算三、燃?xì)馊紵?jì)算舉例【例1-1】已知煉焦煤

11、氣的容積成分為dg=12.5g/Nm3干燃?xì)猓?tg=ta=20 ，da=10g/Nm3干空氣。求（1）高熱值及低熱值；（2）燃燒所需理論空氣量；（3）完全燃燒時的 煙氣量（ 1.0和1.2）。H256%CO6%CH422%C2H62%CO23%N210%O21%27H = H第四節(jié) 完全燃燒產(chǎn)物的計(jì)算【解】（一）高熱值和低熱值Hh = Hh1r1 + Hh2r2 + + Hhnrn=127530.56+126440.06+398420.22+703510.02=18074kJ/ Nm3Hl = Hl1r1 + Hl2r2 + + Hlnrn=107940.56+126440.06+35906

12、0.22+643970.02=15989kJ/ Nm3drlwl=15753kJ / Nm30.8330.833+0.0125=159890.8330.833+dg28Hl -0.25 = 15753-0.25 = 3.85Nm3 /Nm3第四節(jié) 完全燃燒產(chǎn)物的計(jì)算（二）理論空氣需要量1.按組分計(jì)算= 3.86Nm3 /Nm32.按低熱值計(jì)算0.2610000.261000V0 =29第四節(jié) 完全燃燒產(chǎn)物的計(jì)算（二）完全燃燒時的煙氣量1.理論煙氣量（ 1.0）（1）按組分計(jì)算VRO2 = 0.01CO2 +CO+mCmHn +1.0H2S= 0.013+6+22+22Vf =00.272Hl1

13、000+0.250.272157531000+0.25 =第四節(jié) 完全燃燒產(chǎn)物的計(jì)算VN 02 = 0.79V0 +0.01N2 = 0.793.85+0.0110= 3.15Nm3 /Nm3干燃?xì)釼f0 =VRO2 +VH 02O +VN 02 = 0.35+1.12+3.15= 4.62Nm3 /Nm3干燃?xì)?2)按熱值計(jì)算= 4.54Nm3 /Nm3干燃?xì)?1第四節(jié) 完全燃燒產(chǎn)物的計(jì)算1.實(shí)際煙氣量（ 1.2）=1.13Nm3 /Nm3干燃?xì)釼N2 = 0.79V0 +0.01N2 = 3.76Nm3 /Nm3干燃?xì)釼O2 = 0.21( 1)V0 = 0.16Nm3 /Nm3干燃?xì)釼f =VRO2 +VH2O +VN2 +VO2 = 5.4Nm3 /Nm3干燃?xì)?2思考題（1）如何計(jì)算燃?xì)馊紵睦碚摕煔饬?？?）如何計(jì)算燃?xì)馊紵膶?shí)際煙氣量？33燃?xì)獾臒嶂等紵杩諝饬咳紵a(chǎn)生煙氣量本章小結(jié)燃?xì)獾娜紵?jì)算