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《燃烧学》课程考试大纲2化合物的生成焓、反应焓和燃烧热答：1）化合物的生成焓：化合物的构成元素经化合反应生成1mol该化合物的焓的增量。2）反应焓：当反应是在特定的温度和压力下进行时，反应物和生成物具有相同的温度和压力，此时生成物与反应物之间的焓值之差为该反应的反应焓。3）在101kPa时，1mol可燃物完全燃烧生成稳定的化合物时所放出的热量。3热力学平衡及化学平衡的概念答：1）热力学平衡的概念：在没有外界影响的条件下，如果某个系统各部分的宏观性质（如系统的化学成分，各物质的量，系统的温度、压力、体积、密度等等）在长时间内不发生任何变化，则称该系统处于热力学平衡状态。不受外界影响的任何系统，总是单向地趋向平衡状态。2）化学平衡的概念：化学平衡是指在宏观条件一定的可逆反应中，化学反应正逆反应速率相等，反应物和生成物各组分浓度不再改变的状态。4化学反应速率、质量作用定律及可逆反应的平衡常数答：1）化学反应速率：就是化学反应进行的快慢程度，用单位时间内反应物或生成物的物质的量来表示。在容积不变的反应容器中，通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。2）对于基元反应，质量作用定律指出，某种反应物质消失的速率正比于参加反应的各种物质浓度的乘积，其中每种物质浓度的幂等于相应的化学计量系数，即：12121NiAAiAiWKCCKC，式中的1、2称为反应中相应成分的反应级数。i是该反应的反应级数。3）按质量作用定律，在化学平衡时：'''iivviiiikCkC令正向反应的速率常数和逆向反应的速率常数之比为平衡常数ck'''iviicviiiCkkkC5平衡常数和标准反应自由能的关系答：在反应的标准摩尔Gibbs自由能变DrGm°与标准平衡常数之间也存在着如下关系式：DrGm°＝-RTlnK°6温度和压力对平衡常数的影响答：标准平衡常数与温度的关系为：lnrmHKCRT，其中K为标准平衡常数，mH为标准摩尔反应焓。标准平衡常数与压力无关。7.阿累尼乌斯定律答：阿累尼乌斯在大量试验后发现，反应速率与温度的关系可表示为：k=k0e-Ea/RT式中，k为反应温度T时的反应速率常数；k0、Ea分别成为频率因子和活化能，均是由反应特性决定的常数，他们与反应温度无关，故该定律反映了温度对反应速度的影响。8链锁反应分类及概念答：整个反应是由若干个相继发生或相继平行发生的基元反应所组成，整个反应过程是由那些基元反应连续不断的反复进来完成的。这种反应过程就像链环一样，紧密的联系在一起，因而被称为链锁反应。链锁反应分类：1、直链反应：活性中间产物的数目保持不变的反应2、分支链反应：活性中间产物的数目随着链锁循环次数增加而增多的反应9热自燃理论答：谢苗诺夫的可燃混合气热自燃理论：有一体积为V(m3)的容器，其中充满有化学均匀可燃气体混合物，其分子浓度为n(1/m3)，容器的壁温为T0(K)，容器内的可燃气体混合物正以速度wn(1/m3s)在进行反应，化学反应后所放出的热量，一部分加热了气体混合物，使反应系统的温度提高，另一部分则通过容器壁而传给周围环境。假设：（1）容器V内各处的混合物浓度及温度都相同。（2）在反应过程中，容器V内各处的反应速度都相同。（3）容器的壁温T0及外界环境的温度，在反应过程中保持不变，而决定传热强度的温度差就是壁温和混合物之间的温差。（4）在着火温度附近，由于反应所引起的可燃气体混合物浓度的改变是略而不计图中q1为放热曲线q2为散热曲线B点为着火临界点Tb为着火温度T0为自燃温度T0~Tb之间的时间为着火感应期结论:自燃温度T0显然与混合气的浓度（或压力）、反应级数v、活化能E和散热情况（aS）有关。可燃混合气的活性很强（即值小）则具有较低的自燃温度；散热条件加强时（即值增大），则自燃温度升高；可燃混合气的压力升高时，将使自燃温度降低。10强迫着火、熄火概念答：强迫着火：用炽热的高温物体使混合气的一小部分着火，形成局部的火焰核心；然后这个火焰核心再把邻近的混合气点燃。这样逐层依次地引起火焰的传播从而使整个混合气燃烧起来。熄火：当反应器正在以显著的反应速率进行操作时，若降低进料入口的温度，使它达到多重态区域的下限，反应速度会突然大幅度下降，反应基本上停止。这个现象称为熄灭11火焰传播和火焰稳定火焰传播：可燃气体混合物的局部首先着火，着火部分向未燃部分传递热量和活性因子，使之相继着火的过程成为火焰传播火焰稳定：要求燃烧设备中火焰稳定在一定位置，即在一定位置着火，按一定的速度发生剧烈反应，并在一定位置燃尽和离开燃烧室12层流火焰传播速度及概念预混可燃气体与流速不高（层流状态）的火焰传播称为层流燃烧；可燃气体混合物的局部首先着火，着火部分向未燃部分传递热量和活性粒子，使之相继着火的过程称为火焰传播；沿火焰锋面的法向，火焰移动的速度称为火焰传播速度；层流火焰传播速度很低，un通常在1m/s以下.13影响层流火焰传播速度的因素、火焰传播界限及淬熄距离1、影响因素：（1）压力的影响：（压力对火焰传播速度的影响较小）压力下降，火焰厚度增加。当压力降到很低时，可以使δ增大到几十毫米。火焰越厚，火焰向管壁散热量越大，从而使得燃烧温度降低。（2）温度的影响：温度增加，火焰传播速度增加。因为温度对导温系数a和对速度的影响差不多，因此温度对火焰厚度的影响不大。（3）混气成分的影响：存在一个最佳混气成分，这时火焰传播速度最大。对每一种混气，都存在一个火焰传播的浓度界限，当混气太贫或太富时，火焰就不能传播。（4）混气性质的影响：导温系数增加，活化能减少或火焰温度增加时，火焰传播速度增大。（5）燃料性质：烷烃含碳量越高，火焰传播速度越大；烯烃和炔烃含碳量越高，火焰传播速度越小。（6）添加剂：加入惰性气体后，火焰传播速度变小；加入可燃物后，火焰传播速度变大。2、火焰传播界限：指在预混可燃混合气中，火焰得以传播的燃料与空气配合比例范围。由火焰传播下限和火焰传播上限构成。3、淬熄距离：当管径或容器尺寸小到某个临界值时，由于火焰单位容积的散热量太大，生热量不足，火焰便不能传播。这个临界管径叫淬熄距离14湍流火焰传播速度概念湍流火焰传播又叫湍流燃烧，是根据气流流动情况，预混气中火焰传播的一种方式.火焰传播分为层流火焰传播（层流燃烧）和湍流火焰传播（湍流燃烧）.、特点:1.湍流火焰传播速度较层流大几倍，不仅与燃料的物理化学性质有关，而且与湍流性质有关，湍流强度增大，将使湍流火焰传播速度增加，火焰更短。2.燃烧室尺寸更紧凑，加上向外散热损失小，因此燃烧设备的经济性好。3.湍流火焰伴随着噪音。4.湍流火焰的燃烧产物内氧化氮（NO）含量少，因而对环境的污染小。15高速混气流中火焰稳定原理及稳焰方法原理：基于“回流区点燃模型”的火焰稳定理论，火焰的稳定取决于回流区的高温燃气传给邻近回流区边界的新鲜混合气中去的热量。而基于“回流区的燃烧模型”的火焰稳定理论：火焰的稳定的条件是放热的速度等于散热的速度。方法：1.利用引燃火焰稳定火焰2.利用钝体稳定火焰。具体的：1.利用气体的旋转稳定火焰。2.利用逆向喷流稳定火焰3.利用燃烧室壁凹槽稳定火焰4.利用带孔圆筒稳定火焰5.利用流线形物体稳定火焰6.利用激波稳定火焰。16煤、液态燃料、气态燃料特性1.煤具有挥发性，焦结性，熔融特性，和煤的结渣性。2.与煤相比，液体燃料具有热值高、灰分含量低，易燃烧、便于运输和贮存、污染物排放低的特点。3.气体燃料输送方便，易着火，易燃尽，含灰少，使用方便，CO有毒，大多数气体易爆炸，注意防爆。17何谓燃料？我国的燃料状况如何？所谓燃料是指是各种（有机和无机）复杂化合物的混合物，通过燃烧可以将其化学能转化为热能的物质。我国燃料状况，石油和煤炭等化石燃料的占比较大。2009年，我国一次能源生产总量中煤炭占77.5%、石油9.4%、天然气3.8%,其他占9.3%；2009年，我国一次能源消费总量中煤炭占70.0%、石油17.8%、天然气3.9%，其他占8.3%。这种状况短期内难以改变。18何谓燃料的元素分析？试述常用燃料的元素分析组成。燃料的元素分析是指对燃料中每种组分的含量进行测定，并用该组分的质量百分比表示。测量项目有C、H、O、N、S、水，灰分。常用的元素分析组成基准如下：1.收到基：以收到状态下包括全部组分在内的燃料成分为重量作为计算基准，各组分在收到基燃料中的质量百分数称为收到基组分。关系为：Car+Har+Oar+Nar+Sar+Aar+Mar=100燃料燃烧计算时采用收到基成分，其中Mar是燃料的全水分。2.空气干燥基，即是以除去外在水分后的燃料成分总量作为计算基准，此时燃料中剩余水分仅为内在水分。关系为：Cad+Had+Oad+Nad+Sad+Aad+Mad=100空气干燥基适用于实验室分析3.干燥基，即以出去全部水分的燃料总量作为计算基准，测量时必须将燃料加热到100度以上，以除去内在水分，关系为：Cd+Hd+Od+Nd+Sd+Ad=100用干燥基来表示燃料的灰分含量更为准确。4.干燥无灰基，即以除去水分和灰分后的燃料总量作为计算基准，关系表示为Cdaf+Hdaf+Odaf+Ndaf+Sdaf=100常用干燥无灰基表示燃料的挥发份含量。20何谓煤的工业分析？为什么要进行煤的工业分析？答:煤的工业分析是将一定重量的煤加热到110℃，使其水分蒸发，测出水分含量，再在隔绝空气下加热到850℃，测出挥发分含量。然后通空气使固定碳全部燃烧，以测出固定碳和灰分含量。挥发分多的煤干馏时可以得到较多的煤气和焦油，燃烧时火焰较大;固定碳多的煤，干馏时焦炭收率高。所以煤的工业分析对确定煤的使用是重要的。22何谓燃料的发热量？不同基的发热量如何换算？1.燃料的发热量就是燃料完全燃烧放出的热量。可以分为高位发热量，低位发热量。高位发热量：1kg燃料完全燃烧放出的全部热量，包括水蒸汽凝结时放出的热量。表示：Qgr,ar（收到基高位发热量）低位发热量：1kg燃料完全燃烧放出的全部热量，去掉水蒸汽凝结时放出的热量。表示：Qnet,ar（收到基低位发热量）2.收到基低位发热量和收到基高位发热量之间的换算见下式：23试述常用燃料发热量的大致范围。固体燃料：无烟煤的收到基地位发热量为：Qnet,ar=25～32.5MJ/kg;烟煤的收到基地位发热量为：Qnet,ar=20～30MJ/kg;劣质贫煤的收到基地位发热量为：Qnet,ar=11～12.5MJ/kg;褐煤的收到基地位发热量为：Qnet,ar=10～21MJ/kg;气体燃料：天然气的热值为：35～55MJ/m3;液化石油气的热值为：100MJ/m3;焦炉煤气的热值为：20MJ/m3;发生炉煤气的热值为：5.6MJ/m3;高炉煤气的热值为：3.7MJ/m3;液体燃料：重油的收到基地位发热量为：Qnet,ar=38～42MJ/kg;24何谓可磨系数？原煤被研磨成粉的难易程度称为可磨性，研磨成粉难易程度的指标称为可磨性系数。其物理意义是：一定量风干状态下的标准煤样与待测煤样，从相同原始粒度磨碎到相同细度时所耗能量之比即称可磨性系数Kkm。25试述无烟煤、贫煤、烟煤、褐煤的主要特征。无烟煤：有黑色光泽，均匀而无明显分层，含碳量最高；在使用性能上，组织致密而坚硬吸水性小，可燃性差，不易着火。贫煤：质地疏松，吸水性强；使用性能上，挥发分含量高，可燃性好，含硫量低。烟煤：挥发成分少，吸水性较小，含碳量较高，有黏结性，工程燃烧领域应用最广。褐煤：密度较大，含碳量较高，水分和挥发性减少；使用性能上，黏结性性差，极易氧化和自燃，吸水性教强26何谓煤的特种分析？为什么要进行特种分析？特种分析包括那些方法？煤的特种分析是指在规定条件下对煤中所含有的水分、灰分、挥发分以及固定碳的百分含量的测定。进行特种分析的原因是在常规分析中不能解决一些煤燃烧时的问题，通过对煤进行特征分析，可以大致了解煤中有机质的含量及发热量的高低，从而初步判断煤的种类、加工利用效果及工业用途，根据工业分析数据还可计算煤的发热量和焦化产品的产率等。特种