哈工大燃烧学试题

名词解释（18分，每小题3分）燃料的低位发热量当不计入燃烧产生的水蒸汽汽化潜热时,10燃料完全燃烧所释放出的热量过量空气系数实际空气量与理论燃烧所需空气量的比值层流火焰传播速度层流火焰锋面在其法线方向上相对于未燃混合气体的速度预混火焰和扩散火焰预混火焰是燃料和氧化刑充分混合后的燃烧火焰。火焰温度很离,没有黑烟，火焰短而强.扩散火焰是燃料燃烧所需的空气全部由外界提供，靠可燃气体与空气中的氧相互扩散来完成燃烧过程的火焰•燃烧过程较长，火焰温度低，燃料不易燃尽，有很烟，火焰很长质量作用定律基元反应的速率与反应物浓度（带有相应的指数）的乘积成正比，其中个浓度的指数就是反应式中各相应物质的化学计量系数.6.斯蒂芬流多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.另外如果相分眾面上有物理或化学过程存在，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，表而处又会产生一个与扩般物质流有关的法向总物质流。这个总物质流是由表面本身因素造成的。这一现象是斯蒂芬在研究水面蒸发时首先发现的，因此称为斯蒂芬流.二、填空題（20分，每空2分）列举两种复杂化学反应类型对峙反应、平行反应、连续反应 （任选两个）设某一反应21度由4（川9增至4109BJ,反应速率将増加至氐来的（e=271«）

倍，该反应的活化能等于38l939J/mol・3・煤粉燃烧过程中NOx的生成类型主要是燃卄型NOk和热力型NOx,其兰更成分是NO和NO,.列举两种煤的特种分析方法热重分析.着火指数分祈,沉降炉实验.二维煥烧炉实验,热显微镜法，重力筛分法，比表面积法（任选两个）一种动力用煤的丄业分析成分如下，请判断这种煤的分类中揮发分烟煤（V空=28.6%）。Mar10%Mar10%AarVarFCar20%20%50%三、简答题（25分，每小题5分）简述液体燃料燃烧的过程分为哪几步？液体燃料首先落发汽化，再扩散到空气中与空气混合绘燃烧（扩散燃烧）"归纳分支链锁反应的反应步骤.他激发（傩的开始）：由起始分子倍热、光爭外因生成自由基的反应.偉传递（徒的增长）：有自由原字戎自由恳与饱和分子作用生成祈的分子和新的自由基，不斷交替，若不受阻，反应一立进行下去直至反应物被耗尽.络中断（縫的销毁）：当自由恳被消徐时，链就中止列举5种工程上常用的火焰稳定方法.用小型点火火焰稳定主火焰用钝休穗定火焰用旋转射滾趙定火焰扩散火焰的稳定用多孔板形成回流区稳定火焰/釆用射流喷入究然旷大的燃烧室使在射流外侧形成回減区稳定火焰/使射液刚咬入燃烧室屮就急剧拐专，在拐奇处刑成回流区稳屯火焰简述湍流预混火焰的分类和持点.小尺度湍渡火焰：湍流中的傲冈的平均尺寸•卜于可锲泯合气体在层液下的火焰锋而厚度.能够保持校规则的火焰锋面，其燃烧区的岸度只是略大于层滦火焰锋i&厚度；大尺度弱湍流火焰：微因平均尺寸大干可燃混合气休在层流下的火焰挣（&厚度，微团脉动追度小于层流犬焰传播速度，火焰锋面壮动，微团不能冲破火焰锋而大尺度强满沆火焰:從团平均尺寸丸于可煥混合气体在层流下的火堵饪面厚度，微团脉动速度大干层浣火焰传播速度，不存在连续的火焰而.说明煤粉燃烧过稈中一次风的作用.输送煤箱进入燃烧室；供给着火初期所需要的氣气假定：1）油滴为均匀对称的球体；2）油滴随风孰动，与空气没有相对运动；3）燃烧琏行得很快，火焰向很薄；4）油滴表血温度为饱和温度；5）忽路对流与辐射换热；6）忽略抽滴周围的温度场不均匀对热导率、扩散系数的影响,7）忽略斯蒂芬流•试计算火焰锋面的直径、加耗量，以及汕滴直径与时间的关系.（9分）对半径为r的球面，通过球面向油滴传导的热量等于燃油气化所需热莹和使油气温艮曲儿升髙到T所需的热量，则4耳热系数：一燃油八化潜堀”一油浦柯u的燃油气化盘•叩油耗乩CpA燃沁;P勺比热容.将上式从油滴衣面（r"T“）到火焰锋面（「和TJ积分：[AA/（L+CT-TW=Nmfr^dr（2）得m"Cp—+ In （3）, /f0J、0假设火焰前锋Z外有一半经r的球面，氣气从远处迈过这个球百向内扩散的敎矛必然等于火焰前锋所消耗的氨气量，D氣的分了扩散系数：C氧的浓反：卩&口燃油的化学X吊比，从离油滴很远处务火焰锋面之问积分，得lrP.油的密度.m=M—：--djd\d2]A-Kdrjd\d2]A-Kdrj应用谢苗诺夫的非稳态着火理论分析，如果燃料和空⑼气均匀混合，对于存在散热的系统，燃料的发热童对着火条件的影响（9分）当有散热时•热輦的损失速举为：厂aS（J7;）W单位时间，单位容积的释放热量为:乞-町燃混合物反应的释热木：〃-反応物向外界的放热系数：S-容器用面面积:【一曲用介瓶讪应戒瞰面淵戌.般灯对燃浪合物的初&追也V-养器休和知图，假定T3<t产To,°当t<t2时，O3O2 OO2■ 一般情况下q与业曲线相交于a.b两点、在该两点、处JZ/Jr=0»a点、到b点之间，q>qP如杲取出外部扰动，系统的温度就会降低•、从而回到a点，当混合温度处干T。时、qvqA即使冇外界扰动•温度也会冋到Ta•当系统温度达到Tb时、系统若有扰动便系统温度上升、此时qvq「系统将被迅速如热而着火；若有扰动使系统温度下降•此时q>q「系统温度将会逐渐冷却到Ta.当T（尸％2时q与qg曲线相切于c点，此叶q=q（•当系统温度向上扰动时.刃7必〉0•系统温度会上升；当系统温度向下扰动时，（rr/dr>0,系统温度还是会回到Tc。称Tc国着火温度。当Tu=Tui时、q与q莒曲线没有相交，qvQ，即热量飽损失速率一直小于释放热量,说明能迅速的着火燃烧.根据碳的燃烧速度特点，可以把碳的燃烧过程分为哪几个控制区，请分析每个控制区的特点。(9分)答案要点：K按照碳的燃烧速度公式Jk可见碳的燃烧速度受氧气犷散过程和碳氧化合反应的动力学因素双重作用，燃烧速度的控制因素取决于扩散过程和化学反应动力学过程的相对强弱。如果扩散系数远小于化学反应速度常数、则反应处于扩散燃烧控制区；如果扩散系数远大于化学反应速度常数.则反应处于动力燃烧控制区；如果扩散系数和化学反应速度常数的数量级相当，则反应处于过渡燃烧控制区。2、每个控制区的特点扩散控制燃烧区：燃烧时扩散•速度远大于化学反应速度，发生在燃烧温度很商时.使得所有扩散到碳表面的氧立即全部反应掉、整个碳的的燃烧速率取决于氧扩散到炭表面的速率*此时，燃烧速度可以认为与温度无关，而只取决于氧浓度和氧向碳表而的扩散能力。动力控制燃烧区：燃烧时化学反应速度远小于扩散速度，发生在燃烧温度不高时，使得碳表面的氧浓度等于周国环境中的氧浓度，燃烧速率取决于化学反应动力学因素。此时，燃烧速度可以认为与氧浓度无关，而只取决于燃烧温度。过渡燃烧区：燃烧时扩散和化学反应因素均不可忽略.碳表面的的氧浓度介于扩散和动力燃烧之间.此时，燃烧速度与氧浓度及其扩散能力，和燃烧温度均有密切关系.试分析旋流煤粉燃烧器出口煤粉气流的着火过程，并说明强化煤粉气流着火的主要措施。(10分)答案要点：1、煤粉着火过程旋波煤粉燃烧器的特点是一次风在中心，以直流射流或者旋转射流的型式逬入燃烧室；二次风在一次风的周国.分为一股或者多股送入燃烧室，二次风通过叶片或者涡壳产生旋转射流如杲旋转射流的衣流强度足够大，在一次风中心区域会产生回流区，回流区妁压力低于其下游的高温烟气的压力，曲此会卷吸下游处的的高温烟气进入回流区与出于低温状态的没有着火的煤粉气流(一次风)混合，对一次风煤粉气流进行加热.煤粉气液在回流区高温烟气以及周田高温烟气和炉壁的辐射和对流换热作用下迅速升温，达到着火条件，析出挥发分实现着火。挥发分着火后会迅速加热條、炭，使焦炭达到着火温度，如杲此时二次风适时混入，则焦炭着火，完成了煤粉的着火。2、强化煤粉着火的主要措施(1)将煤粉曆得更细一