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1、燃气燃烧与应用,绪论,本课程的目的：燃烧器的设计计算,内容,燃气的燃烧计算燃气燃烧反应动力学燃气燃烧的气流混合过程燃气燃烧的火焰传播燃气燃烧方法燃烧器的设计计算燃气的互换性,第一章 燃气的燃烧计算,绪论,燃气：各种气体燃料的总称,第一节 燃气的热值,一、燃烧的条件燃烧：燃气中的可燃成分在一定条件下与氧发生 激烈的氧化反应，并产生大量的热和光的 物理化学过程。,二、燃烧反应化学计量式 CH4+2O2=CO2+2H2O+H表示物质量之间的关系。由于各种气体的摩尔体积近似相等，故也可表示气体容积之间的关系。H称为反应焓、燃烧焓或燃气热值，可由燃烧试验确定或者由反应前后物系的焓差确定。,各种燃气的化学
2、反应计量式：,1、高热值、低热值 高热值Hh：1Nm3或1kmol燃气完全燃烧后被冷却至 原始温度且水蒸气以凝结水状态排出时所 放出的热量。 单位：kJ/Nm3或kJ/kmol 低热值Hl：，水蒸气以蒸汽状态排出。所以 高热值Hh 低热值Hl 水蒸气的汽化潜热r,三、燃气热值的确定,r=1959kJ/Nm3 水蒸气v=21.629m3/kmol水蒸气M=18.0154kg/kmol r=2352kJ/kg思考：热值的两个单位kJ/Nm3和kJ/kmol之间如何进行转换？,2、干燃气（混合气体）的热值 H=Hiri Hi：燃气中某一可燃组分的热值，kJ/Nm3； ri：燃气中某一可燃组分的容积百
3、分比。3、燃气的组分表示方法一：用某一组分所占燃气的容积百分比表示。 riw =1,方法二：某一组分占干燃气的容积百分比，外加含湿量。 含湿量dg单位：kg/Nm3干燃气例：某一燃气的组分CH4W75%，若该燃气的含湿量12.5g/Nm3，求CH4在干燃气中的容积成分。,3、燃气热值之间的关系,思考：,第二节 燃烧所需的空气量,一、空气的组成 干空气的容积成分：O221%、N279二、理论空气需要量理论空气需要量V0：含有1Nm3干燃气的湿燃气完全燃烧所需的干空气量。 单位：Nm3干空气/Nm3干燃气,1、理论公式V0的计算：求出每Nm3干燃气完全燃烧所需要的氧气量，进而可求出对应的干空气量。
4、2、近似公式 燃气的热值越高，所需的理论空气量越大。,当燃气的Hl10500kJ/Nm3时，烷烃类燃气（天然气、液化石油气）采用,三、实际空气需要量 实际空气需要量V理论空气需要量V0 过剩空气系数：工业设备中，1.051.20 ；民用燃具中1.31.8。 在保证完全燃烧的情况下，使 1.0。,第三节 完全燃烧产物的计算,一、烟气量 烟气:燃气燃烧后的产物。 烟气量：含有1Nm3干燃气的湿燃气完全燃烧后产生的烟气量。 单位：Nm3/ Nm3干燃气 =1 理论烟气量 RO2(包括CO2、SO2)、N2、H2O 1 实际烟气量 RO2 、N2、H2O、O2 思考：完全燃烧时，烟气中的RO2 的体积
5、与供给的空气量有关吗？,二、烟气量计算的理论公式 1、 =1 时的理论烟气量 式中 da，空气含湿量，kg/Nm3干空气,2、 1时的实际烟气量,三、烟气量计算的近似公式、理论烟气量,炼焦煤气，,2、实际烟气量（ 1 ）四、烟气的密度标准状态下的烟气密度：,第四节运行时烟气中的CO含量,虽然 1 ，但仍有可能发生不完全燃烧。工程上常将CO含量视为烟气中的不完全燃烧产物量。 燃气中干燃气的容积成分： H2+CO+CmHn+H2S+O2+CO2+N2=100 燃烧后得到的干烟气的容积成,烟气中的 和 可以通过烟气分析测得。要求出 ，必须先求出 。,式中：0.5CO，由于CO未燃尽而少耗的氧量。,式
6、中：,三、完全燃烧基本方程式,第五节完全燃烧时 的确定,一、 V 的确定二、 V 的确定,三、 的确定,第六节 燃气燃烧温度的确定,一、热量计温度tc 如果燃烧在绝热条件下进行，燃气完全燃烧后烟气所能达到的温度，称为热量计温度tc。 含有1Nm3干燃气的湿燃气完全燃烧前后的热平衡方程式：式中：I，以标准状态为基准的焓，kJ/ Nm3干燃气。,二、燃烧热量温度tther 绝热条件，tg=ta=0，且=1 时的烟气温度，称为燃烧热量温度tther。,三、理论燃烧温度tth式中：Qc，由于化学不完全燃烧（包括CO2和H2O的分解吸热）而损失的热量，kJ/Nm3干燃气理论燃烧温度的影响因素：,四、实际
7、燃烧温度tact,式中：Q5，向周围介质的散热量，kJ/Nm3干燃气,经验公式： tact=tth,第七节 烟气焓的计算,式中：I，以标准状态为基准的焓，kJ/ Nm3干燃气； V，完全燃烧 Nm3干燃气所产生的烟气或烟气中某一组份的体积， Nm3 / Nm3干燃气,第八节例题,已知炼焦煤气的容积成分如下：H256%，CO6%，CH422%，C2H62%，CO23%，N210%，O21%。煤气的含湿量dg=0.0125kg/Nm3干燃气，空气的含湿量da=0.01kg/Nm3干空气，煤气与空气的温度tg=ta=20。试求：（一）高热值及低热值 （二）燃烧所需的理论空气量 （三）完全燃烧时的烟气量(当=1和=1.2时) （四）燃料特性系数,解: (一)高热值及低热值,（二）燃烧所需的理论空气量（三）完全燃烧时的烟气量(当=1和=1.2时)a)理论烟气量(=1),b)实际烟气量(=1.2),（四）燃料特性系数,
