《燃料與燃燒》部分習題答案

1、 燃料與燃燒習題解答 第一篇燃料概論 1.某種煤的工業(yè)分析為: 基的工業(yè)分析組成。 M=3.84, A=10.35, Vdaf=41.02,試計算它的收到基、干燥基、干燥無灰 解：干燥無灰基的計算: Vdaf =41.02 FCdaf TOO-Vdaf =58.98; 收到基的計算 FCar = 100 - Aar - M ar - Var 100 M ar Aar Var =Vdaf黃=35.36 100 Aar = 9.95 FCar = 50.85 干燥基的計算： A =10.35 V = 36.77; FCd =100-Vd - 代=52.88 2.某種煙煤成分為： Cdaf =832

2、1 H daf = 587 O daf=522 N daf=1 .90 A d=868 M ar=40； 試計算各基準下的化學組成。 解：干燥無灰基： Sdaf =100 一 Cdaf 一 Hdaf - Odaf 一 Ndaf =3.80 收到基： Aa Ad 100 Mar =8.33 100 C=Cd f 漢 100 Aar - Mar =72.95 100 H ar=5.15 O ar=4.58 N ar=1.67 S ar = 3.33 M ar=4.0 干燥基： 解：干煤氣中： H 2, d =48.0 X 100/ (100-2.4 ) =49.18 CO ,d =19.3 X 1

3、.025=19.77 CH 4, d =13.31 O 2, d =0.82 N 2, d =12.30 CO 2, d =4.61 p = M 干 /22.4 =(2 X 49.18%+28X 19.77%+16X 13.31%+32X 0.82%+28 X 12.30%+44 X 4.61%)/22.4 =0.643 kg/m Q 高=4.187 X( 3020X 0.1977+3050 X 0.4918+9500 X 0.1331 ) =14.07 X 103 kJ/ m3= 14.07 MJ/ m3 Q 低=4.187 X( 3020X 0.1977+2570 X 0.4918+853

4、0 X 0.1331 ) =12.55 X 103 kJ/m3= 12.55 MJ/ m3 第二篇燃燒反應計算 第四章空氣需要量和燃燒產物生成量 5.已知某煙煤成分為(%: 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) 理論燃燒產物生成量V0 (m/kg ); (3) 如某加熱爐用該煤加熱，熱負荷為17X 103kW要求空氣消耗系數n=1.35，求每小時 供風量，煙氣生成量及煙氣成分。 解：(1)將該煤的各成分換算成應用成分: Aar =

5、Ad % 100 一War =8.68% 100 _4 =8.33% 100 100 Car -Cdaf % 100 -Aar -War 100 = 83.21% 100 -8.33 -4 100 二 72.95% Har =Hdaf% 0.8767=5.87 0.8767% =5.15% Oar =Odaf% 0.8767 =5.22 0.8767% = 4.58% Nar = Ndaf % 0.8767=1.9 0.8767% = 1.66% Sar =Sdaf% 0.8767 = 3.80 0.8767% = 3.33% War =4% 計算理論空氣 1 5=1.429 0.21 1 需

6、要量Lo： 8 1 x C+8xH +SO ix一 3丿 100 漢二漢 72.95+8 匯 5.15+ 3.33 4.58 沃 0.01 3丿 (8 1.429 0.21 3 -7.81 m /kg (2)計算理論燃燒產物生成量 V0: SHWN22.4 + + + + X+ 21828丿100 5 154166、 0.224 0.79 7.81 2 18 28 1232 =*72.95 丄 3.33 -1100 亦 = 8.19m3/kg (3)米用門捷列夫公式計算煤的低發(fā)熱值： Q低=4.187 X 81 X C+246X H 26X( O- S) 6X W =4.187 X 81 X

7、72.95+246 X 5.15 26X( 4.58 3.33) 6X 4 =29.80 (MJ/m) 每小時所需煙煤為： 3 17 103600 m 3 17 1036003 3600 =2.053 103 kg/h 29809 每小時煙氣生成量: Vtol 二m Vn =2053 8.19 0.35 7.81 = 2.24 1 04(m3/h) 每小時供風量: Ltol 二 mnL。=2053 1.35 7.81 = 2.16 104m3/h 計算煙氣成分： 、， C 22.4 Vm 12 100 S 22.4 m 32100 Vso2 72 9522 433 二7295 224 2053

8、 = 2.80 103(m3/h) 12 100 二 46.8(m3/ h) Vh2o Vn2 (H W 24) m =1.296 103(m3/h) 2 18 100 N 22 4 m 0.79Ln 714104(m3/h) 28 100 空(Ln -L0) m = 1.188 103(m3/h) 100 計算煙氣百分比組成： CO =12.45% SO2Z =0.21% H 2O =5.73% N 2 =76.36% O 2 =5.25% V2 6.某焦爐干煤氣 成分為：CO-9.1 ; H57.3 ; CH 26.0 ; GH 2.5 ; CO 3.0 ; Q 0.5 ; N21.6 ;

9、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 (mVm3) (2) 燃燒產物成分及密度 解：應換成濕基(即收到基)成分計算： 將煤氣干燥基成分換算成濕基成分： 當煤氣溫度為20r，查附表5,知： gd, h2o=18.9 (g/m ) H2O濕=(0.00124 X 18.9 ) X 100/ (1+0.00124 X 18.9 ) = 2.29 CO濕=CO干%X( 100- HO濕)/100=8.89 同理：H2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

10、 (1) 計算富氧燃燒空氣消耗量： 1*11/my3xi L =漢一CO + H 2 + 區(qū) n + ixCnHm + H?S O2 I 0.322I4 丿2丿 =3.0 m3 /m3 Ln = n Lq =1.15 3.0 = 3.45 m3/m3 (2) 計算燃燒產物成分： 1 Vco2 = CO 、n CnHm CO28.89 25.4 2 2.44 2.93 0.01 100 二 0.421 m3 /m3 Vh2o =日2 +送巴xCnHm +H2Ox 丄=1.14(m3/m3 ) 、 2 丿 100 17033 VN =N2 漢+亠漢 Ln =1.57 漢 0.01 十0.7 匯3.

11、45=2.43(m /m ) 2 100 100 Vo =0.3 Ln-Lo =0.3 0.45 = 0.135m3/m3 煙氣量為：V n=4.125 (nVm3) 煙氣成分百分比：cd =10.20 H 2O =27.60 N 2 =58.93 O 2=3.27 (3) 計算煙氣密度： 、44 CO2 18 H2O 28N2 32 O2 100乂 22.4 =44 10.20 18 27.60 28 58.93 32 3.27 10022.4 = 1.205 kg/m3 7. 某焦爐煤氣，成分同上題，燃燒時空氣消耗系數n=0.8，產物溫度為1200E，設產物中Q，=0, 并忽略CH不計，試

12、計算不完全燃燒產物的成分及生成量。 解：（1）碳平衡公式: 1 CO 、n Cn H m CO210 - VCO2 VCO 8.89 2.93 25.4 2 2.440.01 二 VCO VCO VCO2 VCO = O.42 (2)氫平衡方程式： H2 亠二 m CnHmH2O.1Vh2- Vh20 2 100 2 2 55.99 2 25.422.442.290.01 =VV-o Vh2 Vh2o -1.14 (3) 氧平衡方程式： 1-2 1-2 1 、 1 1 1 CO2 CO CO2 O2H 2O100 n L0.Q = VCO2VCO * 三血?。 8.89 2.93 0.49 0

13、.5 2.290.01 0.8 0.9 宀口0.5Vco - 0.5Vh2o 0.5Vco 0.5Vh2o =0.81 (4) 氮平衡方程式： 1 N 2 匯+ 3 . 76 nL 0 o ioo. 1.57901+37698 x 0 9 =Vn2 272% 五 (5) 水煤氣反應平衡常K二邑匹二VC2必 Rbo *Ph 2oVco *Vh2o 查附表 6 當 t=1200 C時，K=0.387 CO = 0.387 VCO ，VH2O 各式聯立求解得：算得百分比為: 3, 3, V 33 H2 = 0.207(m /m ) H 2 = 4.84 V co = 0.153 (m 3/m3) C

14、O ，=3.57 V co2= 0.267(m 3/m) CO 2，= 6.24 V H2o= 0.933(m 3/mj H 2O = 21.80 V 33 N2 = 2.72(m /m) N 2，= 63.55 V n = 4.28(m 3/m3) 8. 已知某煙煤含碳量為Car 80 (%，煙氣成分經分析為(干成分)CO-15 ( % ； CO，-3.33(%。試計算其干燃燒產物生成量。 解：以1kg煙煤為基準 則有 C=0.8kg 由碳平衡方程式： 0.8 12 二 Vn d 0.15 0.0333 1 22.4 Vn d =8.147 m3/kg 第五章燃燒溫度 4. 煙煤: C H

15、O N S W A 72.95 5.15 4.60 1.67 3.33 :4.00 8.33 計算燃料理論發(fā)熱溫度 解：(1)解法一：求解方程組法 由方程： 7 ViA3it3 乂亀 t2 ViAt-Qd =0 由第四章第5題計算 Q d = 29808.7 ( kJ/kg) C 22.4 A. 12 100 烤磊HR 七 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 N2= 75.68 查表5-1得各系數A,并代入公式得 -1.362 21.215 10$ 0.627 3.01

16、10” 6.184 2.135 10” t3 1.362 77.041 10 ” 0.627 29.599 10* 6.184 15.073 10* t2 1.362 1.65840.627 1.4725 6.184 1.2657 t -29808.7 =0 整理得： -43.98 10”216.7 10十211.01t - 29808.7 =0 解得：t熱=2189C (2)解法 比熱近似法t喘 由前章計算: t oO V 0=8.19 (m/kg ) 查表 5-2 C 產=1.67 (kg/mTC) 熱=29808.7/ (8.19 X 1.67 ) = 2179 C (3)解法三：采用內

17、插法 Qd _ 29808.7 -3639.6 V08.19 由前述計算：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，計算I h =吋=5186.4 1.362 4121.79 0.627 3131.96 6.184 一 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 C空=1.53(kg/m3C) C 產=1.87(kg/m3C) Q分=12600f co2Vco+10800 f h2O

18、Vh2o =12600 X 0.527 X 0.421+10800 X 0.146 X 1.14 =4593(kg/m3) t 理=(Q Q分)/V 0C 產 + ( Ln L。) C 空 =(17660 4593) / (2.629 X 1.87+0.205 X 1.53 ) =2498 C 與假設t理1=2500C基本一致，計算合乎要求。 第六章空氣消耗系數及不完全燃燒損失的檢測計算 4.某煙煤，收到基成分為： C ar H ar O ar N ar S ar A ar War 76.32 4.08 3.64 1.61 3.80 7.55 3.0 其燃燒產物分析結果為: RO2 CO H

19、2 O2 N 2 14.0 2.0 n 1.0 :4.0 79.0 試計算： (1) 該燃燒的 ROmax； B； K； P； (2) 驗算產物氣體分析的誤差； (3) 空氣消耗系數n和化學不完全燃燒損失q 化; 解：(1) L0 =(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 3.64) = 7.88(m3/kg) 九 Sa =0.21Lc =1.655(m3/kg) =(C )空 1232100 摯.迢空 1232100 = 1.46(m3/kg) 十 H W 22 43N 22 4

20、3 VH20 =()0.5(m /kg) ; VN20.79L0 = 6.25(m /kg) 2 2 18 100 2 28 100 V0干=1.46+6.25=7.71(ml/kg ) Q=30.03(MJ/kg) 所以 L0. K 二一 V 蹩 “.13； ro2 1.46 R2 .max 10( Vr2)完46 100 9 （V。）干 7.71 21 - RO 2. maz 21-19 RO 2. max 19 = 0.11 ； nQd30.03 103 P 二 7.71 二 3.90 103(kJ/m3) （2）驗證分析誤差： 將各煙氣成分及B值代入煙氣分析方程: (1JR。?(0.6

21、05：)C ； -0.185H；-(0.58- JCH 4 =1 0.11140.605 0.112 4 -0.185 10.11 -0.58.0 =20.79 成分誤差： .20.7921 5 =1% 21 (3) 計算空氣消耗系數及不完全燃燒損失 2(0.5CO0.5出2CH4)d K R2 C CH 4 4 - 0.5 2 0.5 1 01 1.14 16 = 1.14 R 2.max 126C +108H2 ,ccc/ q化；-100% PR2 C 19126 2 108 1 z 100% 3895 14 2 -11% 5.某高爐煤氣，干成分為: C2 C CH 4 H 2 N 2 10.66 29.96 0.27 1.65 57.46 煤氣溫度為20r。燃燒產物成分經分析為（%： R2 2 C N 2 14.0 n 9.0 1.2 75.8 試采用各種計算公式n值，并比較之 解: L 0.。2 1 X 100 n + Cn H m 4丿 H 2S -O2 十一 = 0.5 29.96 0.5 1.652 0.270 -00.01 = 0.1635 m3/m3 j1 Vro2 = CO n CnH m CO2 H 2S 2 100 二 29.96 0.27 10.66 00.01 = 0.4089