《燃料和燃燒》部分習(xí)題答案

...wd......wd......wd...《燃料與燃燒》習(xí)題解答燃料概論1.某種煤的工業(yè)分析為：Mar=3.84,Ad=10.35,Vdaf=41.02,試計(jì)算它的收到基、枯燥基、枯燥無灰基的工業(yè)分析組成。解：枯燥無灰基的計(jì)算：;收到基的計(jì)算Aar=9.95FCar=50.85枯燥基的計(jì)算：Vd=36.77;2.某種煙煤成分為：Cdaf=83.21Hdaf=5.87Odaf=5.22Ndaf=1.90Ad=8.68Mar=4.0;試計(jì)算各基準(zhǔn)下的化學(xué)組成。解：枯燥無灰基：收到基：Har=5.15Oar=4.58Nar=1.67Sar=3.33Mar=4.0枯燥基：Nd=Ndaf×0.913=1.74枯燥無灰基：Cdaf=83.21Hdaf=5.87Odaf=5.22Ndaf=1.90Sdaf=3.803.人工煤氣收到基組成如下：H2COCH4O2N2CO2H2O48.019.313.00.812.04.52.4計(jì)算干煤氣的組成、密度、高熱值和低熱值；解：干煤氣中：H2，d=48.0×[100/〔100-2.4〕]=49.18CO，d=19.3×1.025=19.77CH4，d=13.31O2，d=0.82N2，d=12.30CO2，d=4.61ρ＝M干/22.4＝(2×49.18%+28×19.77%+16×13.31%+32×0.82%+28×12.30%+44×4.61%)/22.4＝0.643kg/m3Q高＝4.187×〔3020×0.1977+3050×0.4918+9500×0.1331〕＝14.07×103kJ/m3＝14.07MJ/m3Q低＝4.187×〔3020×0.1977+2570×0.4918+8530×0.1331〕＝12.55×103kJ/m3＝12.55MJ/m3第二篇燃燒反響計(jì)算空氣需要量和燃燒產(chǎn)物生成量5.某煙煤成分為〔%〕：Cdaf—83.21,Hdaf—5.87,Odaf—5.22,Ndaf—1.90,Sdaf—3.8,Ad—8.68,War—4.0,試求：理論空氣需要量L0〔m3/kg〕；理論燃燒產(chǎn)物生成量V0〔m3/kg〕;如某加熱爐用該煤加熱，熱負(fù)荷為17×103kW，要求空氣消耗系數(shù)n=1.35，求每小時供風(fēng)量，煙氣生成量及煙氣成分。解：〔1〕將該煤的各成分換算成應(yīng)用成分：計(jì)算理論空氣需要量L0：〔2〕計(jì)算理論燃燒產(chǎn)物生成量V0：采用門捷列夫公式計(jì)算煤的低發(fā)熱值：Q低=4.187×[81×C+246×H－26×〔O－S〕－6×W]]=4.187×[81×72.95+246×5.15－26×〔4.58－3.33〕－6×4]=29.80〔MJ/m3〕每小時所需煙煤為：每小時煙氣生成量：每小時供風(fēng)量：計(jì)算煙氣成分：計(jì)算煙氣百分比組成：CO2＇=12.45%SO2＇=0.21%H2O＇=5.73%N2＇=76.36%O2＇=5.25%6.某焦?fàn)t干煤氣%成分為：CO—9.1；H2—57.3；CH4—26.0；C2H4—2.5；CO2—3.0；O2—0.5；N2—1.6；煤氣溫度為20℃。用含氧量為30%的富氧空氣燃燒，n=1.15，試求：富氧空氣消耗量Ln〔m3/m3〕燃燒產(chǎn)物成分及密度解：應(yīng)換成濕基〔即收到基〕成分計(jì)算：將煤氣枯燥基成分換算成濕基成分：當(dāng)煤氣溫度為20℃，查附表5，知：gd，H2O=18.9〔g/m3〕H2O濕=〔0.00124×18.9〕×100/〔1+0.00124×18.9〕=2.29CO濕=CO干%×〔100－H2O濕〕/100=8.89同理：H2濕=55.99CH4濕=25.40O2濕=0.49CO2濕=2.93N2濕=1.57C2H4濕=2.44計(jì)算富氧燃燒空氣消耗量：計(jì)算燃燒產(chǎn)物成分：煙氣量為：Vn=4.125〔m3/m3〕煙氣成分百分比：CO2＇=10.20H2O＇=27.60N2＇=58.93O2＇=3.27計(jì)算煙氣密度：7.某焦?fàn)t煤氣，成分同上題，燃燒時空氣消耗系數(shù)n=0.8，產(chǎn)物溫度為1200℃，設(shè)產(chǎn)物中O2，=0，并忽略CH4，不計(jì)，試計(jì)算不完全燃燒產(chǎn)物的成分及生成量。解：〔1〕碳平衡公式：〔2〕氫平衡方程式：〔3〕氧平衡方程式：〔4〕氮平衡方程式：〔5〕水煤氣反響平衡常查附表6當(dāng)t=1200℃時，K=0.387各式聯(lián)立求解得：算得百分比為：VH2=0.207(m3/m3)H2，=4.84VCO=0.153(m3/m3)CO，=3.57VCO2=0.267(m3/m3)CO2，=6.24VH2O=0.933(m3/m3)H2O，=21.80VN2=2.72(m3/m3)N2，=63.55Vn=4.28(m3/m3)8.某煙煤含碳量為Car—80〔%〕，煙氣成分經(jīng)分析為〔干成分〕CO2，--15〔%〕；CO，--3.33〔%〕。試計(jì)算其干燃燒產(chǎn)物生成量。解：以1kg煙煤為基準(zhǔn)則有C=0.8kg由碳平衡方程式：第五章燃燒溫度4.煙煤：CHONSWA72.955.154.601.673.334.008.33計(jì)算燃料理論發(fā)熱溫度解：〔1〕解法一：求解方程組法由方程：由第四章第5題計(jì)算Qd=29808.7〔kJ/kg〕煙氣成分：CO2'=16.66H2O'=7.67N2'=75.68查表5-1得各系數(shù)A，并代入公式得整理得：解得：t熱=2189℃〔2〕解法二：比熱近似法由前章計(jì)算：V0=8.19〔m3/kg〕查表5-2C產(chǎn)=1.67〔kg/m3℃〕t熱=29808.7/〔8.19×1.67〕=2179℃〔3〕解法三：采用內(nèi)插法由前述計(jì)算：取t1=2373Kt2=2473K試算i1與i2又附表7查的各成分的平均比熱后，計(jì)算I比照：i1＜i＜i2所以t熱=2157℃〔4〕解法四：迭代法t熱=設(shè)t0=2100℃則t0'=2158℃t1=2150℃t1'=2152℃t2=2151℃t1'=2152℃所以t熱=2152℃5.焦?fàn)t煤氣：COHCH4C2H4CO2O2N29.157.326.02.53.00.51.6H2O=0.0235，n=1.05,t空=400℃求理論燃燒溫度；解：如同第四章第6題，先將干燃?xì)廪D(zhuǎn)換成濕基〔即收到基〕：COHCH4C2H4CO2O2N2H2O8.8955.9925.402.442.930.491.572.29t理=〔Qd+Q燃+Q空－Q分〕/[V0C產(chǎn)+〔Ln－L0〕C空]Q燃=C燃t燃查表5-2：t燃=20℃C燃=1.38Q燃=1.38×20=27.6〔kJ/m3〕Q空=LC空t空查表5-2：t空=400℃C空=1.34Q空=4.61×1.34×400=2471〔kJ/m3〕由燃燒計(jì)算知：L0=0.901/0.21=4.29〔m3/m3〕Ln=nL0=1.05×0.901/0.21=4.505〔m3/m3〕煙氣成分為：VCO2=0.421(m3/m3)CO2，=8.13VH2O=1.140(m3/m3)H2O，=22.00VN2=0.01N2+0.79Ln=3.575(m3/m3)N2，=69.00VO2=0.21〔n－1〕L0=0.0451(m3/m3)O2，=0.87Vn=5.181(m3/m3)V0=4.967(m3/m3)得到：PCO2=CO2%=0.0813×105PaPH2O=H2O%=0.22×105Pa不考慮Q分時t理，=〔Qd+Q燃+Q空〕/[V0C產(chǎn)+〔Ln－L0〕C空]=〔17660+27.6+2471〕/〔4.967×1.67+0.215×1.51〕=2339℃按圖5-3設(shè)t理=2100℃則根據(jù)t理及PCO2、PH2O查附表8得fCO2’=19.7%fH2O’=5.04%Q分=12600fCO2VCO2+10800fH2OVH2O=12600×0.197×0.421+10800×0.0504×1.140=1666〔kJ/m3〕查表：C產(chǎn)=1.67C空=1.51t理=〔Qd+Q燃+Q空－Q分〕/[V0C產(chǎn)+〔Ln－L0〕C空]=〔17660+27.6+2471－1666〕/〔4.967×1.67+0.215×1.51〕=2145℃與假設(shè)t理=2100℃相比相差不大，計(jì)算符合要求。6.同上題，焦?fàn)t煤氣富氧燃燒O2=45%，n=1.10解：〔1〕燃燒計(jì)算：由于空氣、燃?xì)舛疾活A(yù)熱，可以忽略Q空和Q燃Qd=17660〔kJ/m3〕Q分=12600fCO2VCO2+10800fH2OVH2O由前章計(jì)算知：L0=0.901/0.45=2.00〔m3/m3〕Ln=nL0=1.10×2.00=2.20〔m3/m3〕算得百分比為：VCO2=0.421(m3/m3)CO2，=14.88VH2O=1.140(m3/m3)H2O，=40.30VN2=0.01N2+0.55Ln=1.226(m3/m3)N2，=43.34VO2=0.21〔n－1〕L0=0.042(m3/m3)O2，=1.48Vn=2.829(m3/m3)V0=2.629(m3/m3)得到：PCO2=0.149×105PaPH2O=0.403×105Pa〔2〕不考慮Q分t理，=Qd/[V0C產(chǎn)+〔Ln－L0〕C空]=17660/〔2.629×1.67+0.20×1.51〕=3764℃〔3〕按圖5-3設(shè)t理1=2650℃則根據(jù)t理及PCO2PH2O查附表8得fCO2’=67.5%fH2O’=22.2%查表5-2得C空=1.54〔kg/m3℃〕C產(chǎn)=1.88〔kg/m3℃〕Q分=12600fCO2VCO2+10800fH2OVH2O=12600×0.675×0.421+10800×0.222×1.14=6314〔kJ/m3〕t理=〔Qd－Q分〕/[V0C產(chǎn)+〔Ln－L0〕C空]=〔17660－6314〕/〔2.629×1.88+0.205×1.54〕=2158℃與假設(shè)t理1=2600℃相比相差太大，計(jì)算不符合要求。〔4〕再取t理2=2500℃則根據(jù)t理2及PCO2PH2O查附表8得fCO2’=52.7%fH2O’=14.6%；C空=1.53〔kg/m3℃〕C產(chǎn)=1.87〔kg/m3℃〕Q分=12600fCO2VCO2+10800fH2OVH2O=12600×0.527×0.421+10800×0.146×1.14=4593〔kg/m3〕t理=〔Qd－Q分〕/[V0C產(chǎn)+〔Ln－L0〕C空]=〔17660－4593〕/〔2.629×1.87+0.205×1.53〕=2498℃