《工程燃燒學(xué)》

1、整理課件,1,第三章 工程燃燒計(jì)算,工程燃燒學(xué),3.4 燃燒溫度計(jì)算,整理課件,2,燃燒溫度,燃燒溫度爐內(nèi)燃燒后的溫度未排放的煙氣溫度，即燃料燃燒時(shí)燃燒產(chǎn)物達(dá)到的溫度 與燃料種類(lèi)、燃料成分、燃燒條件、傳熱條件等因素有關(guān) 取決于熱量收入和熱量支出的平衡關(guān)系 從能量平衡方程出發(fā)，求燃燒溫度,整理課件,3,能量平衡,熱量收入 燃料發(fā)熱量Q低，因?yàn)闋t內(nèi)溫度100oC，水分處于蒸汽狀態(tài) 空氣帶入的物理熱Q空=Ln.c空.(t空-0) 燃料帶入的物理熱Q燃=c燃.(t燃-0) 熱量支出 燃燒產(chǎn)物物理熱Q產(chǎn)=V產(chǎn).c產(chǎn).(t產(chǎn)-0) 燃燒產(chǎn)物和爐向周?chē)膫鳠酫傳 不完全燃燒熱損失Q不 產(chǎn)物在高溫下熱分解的吸

2、熱Q分 能量平衡方程 Q低+Q空+Q燃Q產(chǎn)+Q傳+Q不+Q分,整理課件,4,燃燒產(chǎn)物溫度,實(shí)際溫度計(jì)算式 理論燃燒溫度 假定絕熱，Q傳0；完全燃燒，Q不0,整理課件,5,理論燃燒溫度,理論燃燒溫度表示燃料在某燃燒條件下能達(dá)到的最高溫度 對(duì)選擇燃料、燃燒條件、控制溫度、爐溫水平的估計(jì)、熱交換計(jì)算等，具有實(shí)際意義,整理課件,6,理論發(fā)熱溫度,理論發(fā)熱溫度(發(fā)熱溫度) 在絕熱Q傳0，完全燃燒Q不0的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步忽略熱分解Q分0，規(guī)定空氣和燃料不預(yù)熱Q空0，Q燃0，空氣消耗系數(shù)n1，則 與傳熱條件、爐子結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)嗎？ 只和燃料性質(zhì)有關(guān),整理課件,7,理論發(fā)熱溫度的計(jì)算,1、確定Q低值（如何計(jì)算？

3、）: Q的計(jì)算，固體或者液體燃料用門(mén)捷列夫公式或者實(shí)驗(yàn)測(cè)定，氣體燃料使用各組分發(fā)熱量之和計(jì)算 2、確定煙氣體積V0，等于各成分體積之和 如認(rèn)為只有三種成分CO2、H2O、N2，則 V0V0CO2V0H2OV0N2 V0CO2、V0H2O、V0N2由燃料成分計(jì)算(如何計(jì)算？) 說(shuō)明：此處忽略掉了S,整理課件,8,理論發(fā)熱溫度的計(jì)算,3、確定煙氣比熱c產(chǎn)，它強(qiáng)烈相關(guān)于溫度t產(chǎn) (1比熱近似法) 查表3-3得到各溫度下的c產(chǎn)值 (2內(nèi)插值近似) 查表3-3得各溫度下各氣體成分的c值 (3求解方程法) 認(rèn)為各氣體成分c值與溫度成2次級(jí)數(shù)關(guān)系，cA1A2tA3t2，通過(guò)查表得到各系數(shù),整理課件,9,比熱

4、近似法,產(chǎn)物整體比熱近似值法(表33) 根據(jù)具體的燃料成分計(jì)算V0 (VCO2VH2OVN2) ，并根據(jù)表3-3確定c產(chǎn) 適用性：燃燒產(chǎn)物的平均比熱受溫度的影響不顯著，特別是空氣作助燃劑,整理課件,10,比熱近似法求解過(guò)程,比熱近似法求溫度（比熱隨溫度增大而增大,整理課件,11,內(nèi)插值近似法,假設(shè)：c=A1+A2t+A3t2, 溫度變化小時(shí)，c與t為線性關(guān)系 利用i=c*t=Q低/V0, 認(rèn)為i與t呈線性 根據(jù)燃料成分求Q低和V0，然后計(jì)算i，再根據(jù)i值反算溫度t,整理課件,12,內(nèi)插值近似法的過(guò)程,首先假設(shè)一個(gè)溫度t，通過(guò)表3-3查各氣體的平均比熱，求出燃燒產(chǎn)物的平均比熱c 產(chǎn)物的平均比熱為

5、各組分比熱的加權(quán)和 c=(CO2.cCO2+H2O.cH2O+N2.cN2)/100 計(jì)算該溫度下的i=c . t,使得ii 利用i與t的線性關(guān)系，根據(jù)幾何相似性，即可求出t熱,整理課件,13,方程求解燃料理論發(fā)熱溫度,方程求解法 cA1A2tA3t2 如認(rèn)為只有三種成分CO2、H2O、N2，則 V0 c產(chǎn) VCO2 (A1CO2 +A2CO2t+ A3CO2t2) VH2O (A1H2O +A2H2Ot+ A3H2Ot2) VN2 (A1N2 +A2N2t+ A3N2t2) V0 c產(chǎn) abtct2 因此 ct3bt2atQ低0 解方程即得t熱,整理課件,14,理論燃燒溫度計(jì)算,理論燃燒溫度

6、表達(dá)式如下 Q低、Q空、Q燃都容易計(jì)算 需要計(jì)算Vn.c產(chǎn) 更關(guān)鍵的是計(jì)算Q分,整理課件,15,高溫?zé)岱纸?溫度越高，分解越強(qiáng)；壓力越高，分解較弱 工業(yè)爐中，只考慮溫度，且只有大于1800度才考慮熱分解 并且只考慮CO2和H2O的熱分解反應(yīng)，則分解熱Q分,整理課件,16,計(jì)算Q分,1）忽略。在溫度1800oC的情況下，熱分解很少發(fā)生，或熱分解對(duì)溫度的影響很小時(shí)，可忽略Q分0 （2）按CO2分解度f(wàn)CO2和H2O的分解度f(wàn)H2O計(jì)算 Q分 = 12600VCO+10800VH2 = 12600fCO2.(VCO2)未+10800fH2O. (VH2O)未 fCO2、 fH2O與溫度有關(guān)，可查表

7、(VCO2)未、 (VH2O)未是沒(méi)有分解時(shí)完全燃燒后的產(chǎn)物成分體積，可依據(jù)燃料成分直接計(jì)算,整理課件,17,計(jì)算Vn.c產(chǎn),忽略熱分解引起Vn.c產(chǎn)的變化 將燃燒產(chǎn)物分為理論燃燒產(chǎn)物和剩余空氣兩部分 Vn.c產(chǎn) V0.c產(chǎn)+(Ln-L0).c空 V0.c產(chǎn)+(n-1)L0.c空 V0、L0根據(jù)燃料的成分計(jì)算 注意：右邊c產(chǎn)是理論燃燒產(chǎn)物的比熱,整理課件,18,影響理論燃燒溫度的因素,燃料種類(lèi)和發(fā)熱量 主要取決于單位體積燃燒產(chǎn)物的熱含量 考慮Q低/V0，比考慮Q低的影響更符合規(guī)律 空氣消耗系數(shù)n 在n=1的情況下，n值越大，理論燃燒溫度越低。因此在保證完全燃燒的情況下，盡量減小n,整理課件,19,影響理論燃燒溫度的因素,空氣和燃料的預(yù)熱溫度 預(yù)熱空氣可顯著提高理論燃燒溫度。如對(duì)高爐煤氣、發(fā)生爐煤氣，預(yù)熱空氣升高200oC可提高理論燃燒溫度100oC，對(duì)重油、天然氣等可提高150oC 對(duì)高發(fā)熱量的煤氣，預(yù)熱空氣比預(yù)熱煤氣效果更大，因?yàn)榘l(fā)熱量越高，L0越大，空氣的物理熱更多 預(yù)熱是利用余熱在低溫下實(shí)現(xiàn)，非常利于節(jié)能 空氣的富氧程度 氧含量越高，燃燒產(chǎn)物生成量越減少。因?yàn)榈獨(dú)馍?在氧含量在小于約40時(shí)，氧含量變化的影響顯著。大于40后，變化影響減緩。 氧含量對(duì)高熱值燃料影響大，對(duì)低熱值燃料影響小,整理課件,20,思考題,1、計(jì)算理論燃燒溫