气体燃烧速度

第三节热值和燃烧温度及燃烧速度发热量我们知道一摩尔的物质是氧和完全燃烧反应时释放的热量，即该物质的燃烧热。例如，1毫升的二甲苯完全燃烧后，释放出乙炔的燃烧热130.6104 J，反应如下：C2 H2 2.5o 2-2 CO2 10 H2O 10 130.6104j其他物质燃烧时释放的热量也不相等，称为热值。换言之，单位质量或单位体积的可燃物完全燃烧时发出的热量。可燃固体和可燃液体的热值为“j/kg”，可燃气体的热值为“j/m3”。可燃物质燃烧爆炸时能得到的最大温度、最大压力、爆炸力等与物质的发热量有关。物质的燃烧热见表1-2。表1-2材料的燃烧热、发热量和燃烧温度物质的名称燃烧热j/mol发热量燃烧温度c* * *J/kgJ/m3* *碳氢化合物：* * * * *甲烷882577* *394007191800乙烷1542417* *693334081895苯3279939420500900* * *乙炔1306282* *583200002127酒精：* * * * *甲醇71552423864760* *1100乙醇137327030990694* *1180酮、醚：* * * * *丙酮178776430915331* *1000醚272853836873148* *2861石油及其产品：* * * * *原油43961400* * *1100汽油46892160* * *1200煤油41449320-46054800* * *700-1030煤和其他项目：* * * * *无烟煤* *31401000* *2130氢211997* *108050931600煤气* *32657040* *1850木材* *7117560-l 4653800* *1000-1177镁6143525120800* *3000一氧化碳285624* * *1680黄33410710437692* *1820二硫化碳103246514036666127488062195硫化氢543028* * *2110液化气体* * *104367000-118000002020天然气* * *35462196-395233922120Lpg* * *38434824-4261076* *磷* *24970075* * *棉花* *17584560* * *可燃物的热值是用热量测定法测量的，或根据物质的元素组成用实验公式计算的。Q=(1000*Q燃烧)/22.4 (1-1)1.如果是可燃物气体的元素及化合物，其热值按顺序计算。格式：Q 1m3可燃气体每气体热值，j/m3；q燃烧每摩尔可燃气体的燃烧热，j/mol。示例1试验乙炔的热值。解决方案表1-2中乙炔的燃烧热为130.6104j/mol；替代公式(1-1)答：乙炔的热值为5.83107J/m3。2.对于可燃物液体或固体元素和化合物，热值可以计算为Q=(1000*Q燃烧)/m (1-2)格式：M易燃液体或固体的摩尔质量。例2测试了苯的热值。(苯的摩尔质量为78)在解决方案表1-2中，苯的燃烧列为328X104J/mol，替代公式(1-2)答：苯的发热量为4.21107 j/kg。3.对于石油、煤、木材等复杂的可燃物，发热量可以使用门束带经验公式计算出高发热量和低发热量。高热量值是单位质量的燃料完全燃烧和生成的水蒸气全部凝结成水时发出的热量；低热值是单位质量的燃料完全燃烧所产生的水蒸气未凝结成水时释放的热量。门杰也有丈夫的经验公式：q高度=81c300 h-26 (o-s) (1-3)q低=81c300 h-26 (o-s)-6 (9h w) (1-4)格式中q高、q低可燃物的高热值和低热值，kcal/kg；C可燃物的碳含量，%；H可燃物的氢含量，%；O-可燃物的氧含量，%；S可燃物的硫含量，%；W-可燃物的水分含量，%，是寻找5公斤木材的低热值。木材的成分为c 43%，h-1 7%，o 335441%，S2%，W 7%解决方案将已知物质的100%代入公式(1-4)q=8143 3007-26(41-2)1 6(97 7)=4149(kcal/kg)=1735.9104(j/kg)5公斤木材的低热值如下：51735.9104=8679.7104J答：5公斤木材的低热量为8679.7104J。可燃物的热值见表l-2。二、燃烧温度可燃物质燃烧时释放的热量一部分被火焰发射分散，大部分被加热燃烧产物消耗。可燃物质燃烧产生的热量在火焰燃烧区内析出，因此火焰温度，即燃烧温度。可燃物的燃烧温度见表1-2。火焰最大温度计算：燃烧过程是典型的非等温反应。在这种情况下，可以使用静压循环过程(如图3-5所示)进行计算。如果反应物的温度为T1，产品温度为T2，则反应的 h为： h= h1 h 0298 H2在室温下，反应物进入火焰后立即成为产物。这个过程很快就完成了，所以大致可以说反应是在绝热条件下完成的，反应释放的热量都由加热产物和反应物中掺杂的惰性气体上升到火焰温度。基于此假设，计算火焰的最大温度Tm。实际上，火焰不是绝热化学反应器，所以温度要低一些。例3.9烧水泥的转换器是用煤粉燃烧加热的。假设转炉喷射的煤粉中混合了燃烧反应测量的空气，转炉能达到多高的温度？煤粉燃烧过程可以用图3.6所示的静压循环过程表示。因为反应是在绝热条件下执行的，所以假设 h=0。由于循环过程， h1 H2- h=0，因此 h1= H2 h1是煤粉的燃烧热，也就是CO2生成的热，等于-94.05千卡。1煤粉燃烧需要1摩尔的氧气，产生1摩尔的二氧化碳，同时混合4摩尔的氮(空气中O2: N2=1: 4)。因此 H2是l摩尔CO2和4摩尔氮从298K加热到Tm所需的热量。他们的热容量CO2 Cp=6.37 10.1010-3t-3.4110-6 T2N2 Cp=6.66 10 1.0210-3T=33.01 TM 7.0910-3dm 2-1.1410-6tm 3-10444 H2= h1=94050卡，因此火焰最高温度的方程式为：1.1410-6tm 3-7.0910-3dm 2-33.01 TM 10484=0解决方案TM=2404 (k)实际上，火焰温度不能达到绝热条件，理论上假设碳和氧完全合成了CO2，因此必须低于Tm，这是近似值，在高温下二氧化碳的解离作用也不能忽略。理论上严格计算火焰温度时，一般要经过多次近似。几种火箭燃料能达到的理论最高温度如下。燃料氧化剂理论最高温度(c)NH2NH2NH2NH9B2H6C2N6O2F2F2O32970416043605240三、燃烧速度(a)气体燃烧速度气体的燃烧不需要像固体、液体一样经过熔化、蒸发等过程，因此燃烧很快。气体的燃烧速度取决于物质的组成。简单的气体燃烧，例如氢，仅在加热、氧化和其他过程中需要。气体、乙炔等复杂气体要经过加热、分解、氧化的过程才能燃烧。因此，简单的气体比复杂的气体燃烧得快。在气体燃烧中，扩散燃烧速度取决于气体扩散速度，而混合燃烧速度取决于自化学反应速度。一般来说，混合燃烧速度高于扩散燃烧速度。气体的燃烧性能也以一般火焰传播速度测量，表中还列出了一些气体和空气的混合物在25.4mm直径管道中火焰传播速度的测试数据。表4-8一些可燃气体在直径25.4毫米的管道中火焰传播速度，米/秒气体名称最大火焰传播速度空气中可燃气体的含量，%气体名称最大火焰传播速度空气中可燃气体的含量，%氢一氧化碳甲烷乙烷丙烷4.831.250.670.850.8238.5459.86.54.6不丹乙烯点燃煤气焦炭里有气体含水气体0.821.421.700.733.13.67.11748.543火焰传播速度在不同直径的管道上测试时具有不同的值，并且通常不会随着管道直径的增加而进一步增加速度。同样，随着管道直径的减小，达到小直径，火焰在管道中不再传播。表4-9显示了甲烷和空气混合物不同直径的火焰传播速度。表4-9甲烷和空气混合物在不同直径的传播速度，厘米/秒甲烷(%)直径(cm)2.5厘米10厘米20厘米40厘米60厘米80厘米6%23.543.563951181378%508010015418320310%6511013618821523612%35748012316318513%224562104130138。伽玛。这是我的话“物质燃烧原理”的摘录。此外，在管道中测试火焰传播速度与管材料和火焰的重力场有关。如果10%的甲烷与空气混合，则管子扁平伸展时火焰传播速度为65厘米/秒，向上垂直传播速度为75厘米/秒，向下垂直传播速度为59.5厘米/秒。大直径燃烧的混合物在小直径下消亡，这是因为管道直径减少时热损失增加了。从热损失角度分析，加热区域与反应区域的比率为：D直径；R半径；H反应区域长度。对于直径为10厘米的管道，此比率等于0.4；对于直径为2厘米的管道，此比率等于2。随着管直径的减小，热损失逐渐增加，燃烧温度和火焰传播速度相应减少，保持到传播停止。火焰喷射器是按照这个原则制造的。(b)液体燃烧速度液体燃烧的速度取决于液体的蒸发。燃烧速度可以用两种方式表示。一个是每平方米面积l小时内以燃烧液体的重量表示，称为液体燃烧的重量速度。一个是在1小时内燃烧液体层的高度，据说液体燃烧的直线速度。易燃液体的燃烧速度与液体的初始温度、罐直径、罐内液面高度、液体中水分含量等诸多因素有关。初始温度越高，燃烧越快，油箱的低水平燃烧得比高水平快。水比不喝水的石油产品燃烧慢。液体在燃烧前必须蒸发，然后燃烧。易燃液体在室温下蒸汽压高，因此火星或灼热的物体等靠近时会着火，然后火焰会沿着液体表面以0.5到2米/秒的速度迅速扩散。另一种液体是火焰或燃烧的物体长期作用，使表面层强烈加热，蒸发了很多，然后才会着火。因此，常温生产，使用这种液体的车间没有火灾爆炸的危险。这种液体着火后只在很小的扇区里燃烧，火焰很慢地扩散到液体表面。液体燃烧要继续，很多热量必须传递给液体，加热和蒸发表面的液体。火焰向液体传递热量的方法取决于辐射。因此，火焰沿液面扩散的速度除了液体的初始温度、热容量和蒸发潜热外，还取决于火焰的辐射能力。苯初始温度为16 时燃烧速度为165.37千克/m 2小时；40 至177.18千克/m 2小时；60 到193.3千克/米2小时。另外，风速对火焰扩散速度有很大影响。几种可燃液体的燃烧速度见表4-10。表4-10几种易液体的燃烧速度液体名称燃烧速度比重直线速度(厘米/小时)重量速度(千克/米2小时)苯醚甲苯航空汽油车用汽油二硫化碳丙酮甲醇煤油18.917.516.0812.610.510.478.47.26.6165.37125.84138.2991.9880.85132.9766.3657.655.11D16=0.875D15=0.715D15=0.86D10=0.73D=1.