《燃料與燃燒》部分習(xí)題答案

1、燃料與燃燒習(xí)題解答第一篇燃料概論1.某種煤的工業(yè)分析為：M=3.84, A=10.35, Vdaf=41.02,試計(jì)算它的收到基、干燥基、干燥無灰 基的工業(yè)分析組成。解：干燥無灰基的計(jì)算：Vdaf =41.02FCdaf TOO-Vdaf =58.98;收到基的計(jì)算FCar =100 -Aar -Mar -也100 M ar Aar100Var =Vdaf竺 巴=35.36Aar = 9.95FCar = 50.85干燥基的計(jì)算:A -10.35V = 36.77;FCd =100-Vd - A =52.882.某種煙煤成分為：Cdaf =83.21 H daf = 5.87 O daf=5.

2、22 N daf=1 .90 A d=8.68 M ar=4.0; 試計(jì)算各基準(zhǔn)下的化學(xué)組成。解：干燥無灰基：Sdaf =100 一 Cdaf 一 Hdaf - Odaf 一 Ndaf =3.80收到基：Aa Ad 100 Mar =8.33100C =Cd f 漢 100 Aar - Mar =72.95100Har=5.15 O ar=4.58 N ar=1.67 S ar = 3.33 M ar=4.0干燥基：& = 8.68Cd = Cdaf 100 A1 = 75.99 d 100Hd = Hdaf 0.913 =5.36Od =Odaf 0.913=4.77N = Ndaf X 0

3、.913 =1.74Sd - Sjaf 0.913 = 3.47干燥無灰基：Cdaf =83.21 H daf = 5.87 O daf =5.22 N daf=1.90 S daf =3.803.人工煤氣收到基組成如下:H 2CO |CH4O 2N 2CO 2H 2O48.019.313.00.812.04.52.4計(jì)算干煤氣的組成、密度、高熱值和低熱值;解：干煤氣中：H 2, d=48.0 X 100/ (100-2.4 ) =49.18CO,d=19.3 X 1.025=19.77CH4, d=13.31O2, d=0.82N2, d=12.30CO2, d=4.61p = M 干 /2

4、2.4=(2X 49.18%+28X 19.77%+16X 13.31%+32X 0.82%+28 X 12.30%+44 X4.61%)/22.4=0.643 kg/m 3 Q 高=4.187 X( 3020X 0.1977+3050 X 0.4918+9500 X 0.1331 )333=14.07 X 10 kJ/ m = 14.07 MJ/ mQ 低=4.187 X( 3020X 0.1977+2570 X 0.4918+8530 X 0.1331 ) =12.55 X 103 kJ/m3= 12.55 MJ/ m3第二篇燃燒反應(yīng)計(jì)算第四章空氣需要量和燃燒產(chǎn)物生成量5. 已知某煙煤成分

5、為(%： Cdaf83.21,Hdaf5.87, O daf5.22, N daf 1.90,Sdaf3.8, A d8.68, W ar4.0,試求：(1) 理論空氣需要量Lo (m/kg );(2) 理論燃燒產(chǎn)物生成量V0 (m/kg );(3) 如某加熱爐用該煤加熱，熱負(fù)荷為17X 103kVV要求空氣消耗系數(shù)n=1.35，求每小時(shí)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:ar100 - War100-8.68% 100 _4 =8.33%100Car=Cdaf %100 -Aar -War100= 83.21%100 -8.33 -4100=72.95%Ha

6、r =Hdaf% 0.8767=5.87 0.8767% =5.15%Oar =Odaf% 0.8767=5.22 0.8767% =4.58%NarNdaf% 0.8767=1.9 0.8767% =1.66%Sar =Sdaf% 0.8767 = 3.80 0.8767% = 3.33%War =4%計(jì)算理論空氣需要量L0：5=1.429 0.218 1X +8x H +SO IX一3丿 100X 2 X 72.95+8x5.15+3.33 4.58 i*0.01 3丿*881.429 0.21= 7.81m3/kg(2)計(jì)算理論燃燒產(chǎn)物生成量 V0:C S H W N 22.479+ +

7、 + + 儀+ 1232Vo =仃2.95 3.3310032= 8.19m3/kg+ + I 工+L。2 18 28 100 1005.1541.660.224 0.79 7.812 18 28(3)米用門捷列夫公式計(jì)算煤的低發(fā)熱值：Q低=4.187 X 81 X C+246X H-26X( O- S) 6X W=4.187 X 81 X 72.95+246 X 5.15 26X( 4.58 3.33) 6X 4 =29.80 (MJ/吊)每小時(shí)所需煙煤為：17 103 36叭 2.053 103 kg/h 2980917 103 3600 mQ每小時(shí)煙氣生成量：Vtol = m V 205

8、3 8.19 0.35 7.81 = 2.24 104(m3/h)每小時(shí)供風(fēng)量：Ltol =mnL0 =2053 1.35 7.81 = 2.16 104 m3/h計(jì)算煙氣成分：C 22.472.95 22.43 3Vco2m2053 =2.80 103(m3 / h)12 10012100S 22 4Vso2_ m = 46.8( m3/ h)232100H W 22 433VH2OW ) m =1.296 103(m3/h)2 2 18 100Vn2N 絲m 0.79Ln =1.714 104(m3/h)2 28 10021Vo2(Ln-L。)m =1.188 103(m3/h)100計(jì)算

9、煙氣百分比組成：CO =12.45% SO2 =0.21% H 2O =5.73% N 2 =76.36% O 2 =5.25%6. 某焦?fàn)t干煤氣 成分為：CO-9.1 ; H57.3 ; CH 26.0 ; C2H 2.5 ; CO 3.0 ; Q 0.5 ; N1.6 ;煤氣溫度為 20C。用含氧量為30%勺富氧空氣燃燒，n=1.15，試求：(1) 富氧空氣消耗量Ln (nn/m3)解：應(yīng)換成濕基(即收到基)成分計(jì)算： 將煤氣干燥基成分換算成濕基成分： 當(dāng)煤氣溫度為20C，查附表5,知：3gd, h2o=18.9 (g/m )H2O濕=(0.00124 X 18.9 ) X 100/ (1

10、+0.00124 X 18.9 ) = 2.29CO濕=CCT%X( 100- HO濕)/100=8.89同理： 比濕=55.99 CH 4濕=25.40 O 2濕=0.49 CO 2濕=2.93 N2 濕=1.57 C 2H 濕=2.44(1) 計(jì)算富氧燃燒空氣消耗量：111fm、3L =匯CO + H 2 + n + I 匯 CnHm + H?S O2 I 0.322I4 丿2丿=3.0 m3 /m3Ln =n Lq =1.15 3.0 = 3.45 m/ m(2) 計(jì)算燃燒產(chǎn)物成分： 1Vc2 r：CO n CnHm CO28.8925.42 2.442.930.01= 0.421 m3

11、 /m3Vh2o =日2 +瓦 巴工CnHm丄=1.14(m3/m3)0.01= Vh2 +Vh2oVh 2 Vh 2o -1.14(3) 氧平衡方程式:1-2 1-21 ; 1 1 1CO CO2 O2H 2OnL0o2 = Vco2VcoVh2o2 丿 100 2 2 2 2 28.89 2.93 0.49 0.5 2.290.010.8 0.9 宀口0.5Vco0.5Vh2o0.5Vco 0.5Vh2o =0.81(4) 氮平衡方程式:11003 .76 nL0 .O 21.57901+37698x0.9=Vn2272 二 Vn2(5)水煤氣反應(yīng)平衡常K二邑匹二VcO2，VN2Rdo *

12、Ph2oVco *Vh2o查附表 6 當(dāng) t=1200 C時(shí)，K=0.387CO= 0.387VCO ，VH2O各式聯(lián)立求解得：33vH2 = 0.207(m/m )V co = 0.153 (m3/m3)V CO2 =V H2O =33vN2 = 2.72(m/m)V n = 4.28(m 3/m)算得百分比為:HCOCOHN2 = 4.84=3.572，= 6.242O = 21.802，= 63.558. 已知某煙煤含碳量為Car 80( %，煙氣成分經(jīng)分析為(干成分)CO-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

13、平衡方程式：0.812二 Vn d 0.15 0.0333122.4Vn d =8.147 m3/kg第五章燃燒溫度4. 煙煤:CHONSWA72.955.154.601.673.33:4.008.33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：T ViAit3 +瓦 ViA, t2+送 ViAt Qd =0由第四章第5題計(jì)算Q d = 29808.7 ( kJ/kg)C 22.4A.12 100烤需 “.362(m3/kg)I仏町掙需627亦伽)Vn2 二 N 22.4 0.79L。=6.184(m3/kg)2 28 100煙氣成分：CO2= 16.66 H 20= 7.67

14、N2= 75.68查表5-1得各系數(shù)A,并代入公式得-1.36221.21510*0.6273.01 10”6.184 2.135 10t31.36277.04110 ”0.62729.599 10*6.184 15.073 10* t21.362 1.65840.627 1.4725 6.184 1.2657 t - 29808.7 = 0整理得：-43.98 10珥3216.7 10十211.01t -29808.7 =0解得：t熱=2189C(2)解法二：比熱近似法oO由前章計(jì)算:tV 0=8.19 (m/kg ) 查表 5-2 C 產(chǎn)=1.67 (kg/mTC) 熱=29808.7/

15、(8.19 X 1.67 ) = 2179 C(3)解法三：采用內(nèi)插法=直=29808.7 =3639.6V08.19由前述計(jì)算：取t1=2373K t 2=2473K 試算i 1與i2又附表7查的各成分的平均比熱后，計(jì)算Ih =吋=5186.4 1.362 4121.79 0.627 3131.96 6.184 ： 8.19 = 3541i.2 = c2t.2 = (5464.2 x 1.362 + 4358.83x 0.627 + 3295.84 x 6.184 戶 8.19 = 3279 比較：i iv i v i2& -ti)-i )t * -I 2 - Il2473 - 237336

16、39.6 - 3541所以 二 23732430K3729-3541t 熱=2157 C(4)解法四：迭代法4 _Qd3648t熱一V。xC產(chǎn)0.01(16.66Cco2 + 7.67Ch2o +75.68Cn2設(shè)t 0=2100 C則 t。 = 2158Ct1 =2150Ct1 = 2152Ct2 =2151Ct1 = 2152C所以t熱=2152 C5. 焦?fàn)t煤氣:COHCH 4C 2H4CO2O2N 28.8955.9925.402.442.930.491.57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）t 理=(Q+Q燃+Q 空 一 Q分)/V oC 產(chǎn) + ( Ln 一 L

17、o) C 空H 2O2.29COHCH4C 2H4CO2O2N 29.157.326.02.53.0P 0.51.6H 20=0.0235, n=1.05, t空=400C求理論燃燒溫度；Qd =4.187 3020CO 2570H 2 8530CH 4 14110C2H0.01= 4.1878.89 3020 55.99 2570 25.40 8530 2.44 14110 0.01= 1.766 104 kJ/m3 =17.66MJ/m3Q燃=。燃t燃查表5-2 : t燃=20 C C燃=1.38Q燃=1.38 X 20 = 27.6 ( kJ/m3)Q 空=LC空 t 空 查表 5-2

18、: t 空=400C C 空=1.34Q空=4.61 X 1.34 X 400=2471 (kJ/m3)由燃燒計(jì)算知：L0 = 0.901/0.21 = 4.29( nV m 3)Ln = nL 0 =1.05 X 0.901/0.21 = 4.505(ni/ m 3)煙氣成分為：CO2 = 8.13VCO2 = 0.421(m 3/m)Vh2O = 1.140(m3/m)HVn2 = 0.01N 2+0.79 Ln =3.575(m3/m3)V02 = 0.21(n 1) L0=0.0451(m3/m3)V n = 5.181(m 3/m3)V 0 = 4.967 (m 3/m3)得到：Pc

19、o=C(2%=0.0813X 105PaPh2O=H0%=0.22 105Pa2O = 22.00N2, = 69.00O2, = 0.87不考慮Q分時(shí)t理=(Q+Q燃+Q空)/V oC產(chǎn) + (Ln L0) C空=(17660+27.6+2471) / (4.967 X 1.67+0.215 X 1.51 )=2339C按圖 5-3 設(shè) t 理=2100C則根據(jù)t理及PCO2、PH2O查附表8得f CO2 =19.7%f H2O =5.04%Q分=12600f co2Vco+10800 f H2OV120=12600=1666查表：C產(chǎn)=1.67X 0.197 X 0.421+10800 X

20、 0.0504 X 1.1403(kJ/m )C空=1.51t 理=(Q+Q燃+Q空一 Q分) /V 0C 產(chǎn) + ( Ln L0) C空=(17660+27.6+2471 1666) / (4.967 X 1.67+0.215 X 1.51 )=2145 C與假設(shè)t 理=2100C相比相差不大，計(jì)算合乎要求。6. 同上題，焦?fàn)t煤氣富氧燃燒 02=45% n=1.10解：(1)燃燒計(jì)算：由于空氣、燃?xì)舛疾活A(yù)熱,Q d = 17660 ( kJ/m3)Q 分=12600f co2Vco2+10800 f H2OV120由前章計(jì)算知：0= 0.901/0.45=2.00( m/ m3)n= n L

21、 0=1.10 x2.00=2.20 (nV m3) co=0.421(m3/m3)COVH2O=1.140(m3/m3)HVN2=0.01N2+0.55Ln =1.226(m 3/m3) V02=0.21 (n 1) L0=0.042(m3/m3) n =2.829(m 3/m3) 0=2.629(m3/m3)得到：CO2 = 0.149 X 10乜Ph2O = 0.403 X 105Pa(2) 不考慮Qt=17660/=3764(3) 按圖5-3可以忽略Q空和Q燃算得百分比為：2, =14.882。=40.302, =43.342, = 1.48X 1.51分理=Q/V 0C產(chǎn) + (Ln

22、 L0) C空 (2.629 X 1.67+0.20C設(shè) t 理 1=2650C理及PCO2 PH20查附表8得則根據(jù)tf CO2 =67.5%fH2O =22.2%查表5-2得33C空=1.54 (kg/mTC)C產(chǎn)=1.88 (kg/mTC)Q分=12600f co2Vco+10800 f H2OVH20=12600 X 0.675 X 0.421+10800 X 0.222 X 1.14=6314(kJ/m3)t 理=(Q Q分) /V oC產(chǎn) + (Ln Lo) C空=(17660- 6314) / (2.629 X 1.88+0.205 X 1.54)=2158 C與假設(shè)t理1=26

23、00C相比相差太大，計(jì)算不合乎要求。(4) 再取 t 理 2=2500C則根據(jù)t理2及PCO2 PH2O查附表8得3f CO2 = 52.7% f H2O = 14.6%; C空=1.53(kg/m C)C 產(chǎn)=1.87(kg/m3C)Q分=12600f co2Vco+ 10800 f H2OVd2O=12600 X 0.527 X 0.421+10800 X 0.146 X 1.143=4593(kg/m )t理=(Q Q分)/V 0C 產(chǎn) + ( Ln L。) C 空=(17660 4593) / (2.629 X 1.87+0.205 X 1.53 )=2498 C與假設(shè)t理1=2500

24、C基本一致，計(jì)算合乎要求。第六章空氣消耗系數(shù)及不完全燃燒損失的檢測計(jì)算4.某煙煤，收到基成分為:C arH arO arN arS arA arWar76.324.083.64：1.613.807.553.0其燃燒產(chǎn)物分析結(jié)果為:RO 2COH 2O2N 214.02.0n 1.0:4.079.0試計(jì)算：(1) 該燃燒的 RQmax； B ； K； P；(2) 驗(yàn)算產(chǎn)物氣體分析的誤差；(3) 空氣消耗系數(shù)n和化學(xué)不完全燃燒損失q 化;解：(1)S= (8.89C 26.67H3.33S-3.33O) 0.01-0.01 (8.89 76.32 26.67 4.08 3.33 3.8-3.33

25、3.64)-7.88(m3/kg)L0.6 =0.21l_0 =1.655(m3/kg)(C )1232空嚴(yán).洱空十6(m3/kg)1001232100H w22 4VH20 W)鏤5(m3/kg) ; V218100干3Vo干=1.46+6.25=7.71(m/kg ) 2240.79L。=6.25(m3/kg)28 100Q=30.03(MJ/kg)所以L.1.665ro21.4621 - RO2. mazRO 2. max= 1.1321-1919RO2.max= 0.11 ；100( Vro2)1.46 1007.7130.03 10377=19= 3.90 103(kJ/m3)(2)驗(yàn)證分析誤差：將各煙氣成分及B值代入煙氣分析方程:(1 JRQ (0.605 JCO020.185H2 一(0.58一 JCH 4二 1 0.11140.605 0.112 4 -0.185 10.11 -0.58.0二 20.79成分誤差：、.20.79216 = 1 %21(3)計(jì)算空氣消耗系數(shù)及不完全燃燒損失O2(0.5CO0.5H2