燃料与燃烧第二版习题答案..

1、燃料与燃烧习题解（仅供参考）第一篇燃料概论1. 某种煤的工业分析为：Mar=3.84, Ad=10.35, Vdaf=41.02,试计算它的收到基、干燥基、干燥无灰基的工业分析组成。解：干燥无灰基的计算：Vdaf =41.02收到基的计算FCdaf =100-Vdaf =58.98;FC ar = 100 - Aar - M ar - Var二 Vdaf100 - M ar - Aar100= 35.36干燥基的计算:Aar = 9.95FCar = 50.85A =10.35Vd = 36.77;FCd =100-Vd - 代=52.882. 某种烟煤成分为:Cdaf =83.21H daf

2、 =5.87Odaf =5.22N daf =1.90Ad=8.6826M ar =4.0;解：干燥无灰基：Sdaf = 100 Cdaf - Hdaf 一 Odaf 一 Naf =3.80试计算各基准下的化学组成收到基:100 M ar= 8.33Car -Cdaf 100 _ 一 M ar = 72.95Har=5.15 O ar=4.58 N ar = 1.67 S ar=3.33 M ar=4.0干燥基：A - 8.68Cd 二 Cdaf 1号 Ad =75.99100H d = H daf 0.913 = 5.36Od = Odaf 0.913 = 4.77N = Ndaf X 0.

3、913 =1.74Sd = Sdaf 0.913 = 3.47干燥无灰基：Cdaf =83.21 H daf=5.87 O daf =5.22 N daf=1 .90 S daf =3.803. 人工煤气收到基组成如下:H 2COCH4O 2N 2CO 2H 2O48.019.313.00.812.04.52.4计算干煤气的组成、密度、高热值和低热值;解：干煤气中：H 2, d 二=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

4、 干 /22.4 = (2 X 49.18%+28X 19.77%+16X 13.31%+32X 0.82%+28X 12.30%+44X 4.61%)/22.43=0.643 kg/mQ 高=4.187 X( 3020X 0.1977+3050 X 0.4918+9500 X 0.1331 )=14.07 X 103 kJ/ m3= 14.07 MJ/ m3Q 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第二篇燃烧反应计算第四章空气需要量和燃烧产物生成量5. 已知某

5、烟煤成分为（%）: Cdaf 83.21,Hdaf 5.87, O daf 5.22, Ndaf 1.90,Sdaf 3.8, A d8.68, W ar 4.0,试求：(1) 理论空气需要量Lo (m 乞72.95+8爼15 + 333 - 4.580.01 3丿 = 7.81m/kg/kg )(2) 理论燃烧产物生成量V。(m3/kg );(3) 如某加热炉用该煤加热，热负荷为17 X10 3kW ,要求空气消耗系数n=1.35，求每小时供风量，烟气生成量及烟气成分。解：(1)将该煤的各成分换算成应用成分:Aar 二代 100 一War =8.68% 100 (2) 计算理论燃烧产物生成量

6、V =8.33%100 100Car=Cdaf %100 - Aar - Wlar100= 83.21%100 -8.33 -4100=72.95%Har =Hdaf% 0.8767 = 5.87 0.8767% =5.15%Oar 二 Odaf % 0.8767 二 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%计算理论空气需要量L0：L0 =11.429 0.21*8x, 1GC 十旷 h1001.429 0.21C . SHW

7、N224.29lo72.95、100 *3.3332123221828100100-吐 3 遁0.224 0.79 7.8121828= 8.19 m3/kg(3) 米用门捷列夫公式计算煤的低发热值：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/m)每小时所需烟煤为：17 103 3600Q17 103 3600298092.053 103 kg/h每小时烟气生成量:Vtol 二m Vn =2053 8.19 0.35 7.81 =

8、2.24 104(m3/h)每小时供风量：Ltol =mn-=2053 1.35 7.81 =2.16 104m3/h计算烟气成分：C 22.472.95 22.433Vcom2053 二 2.80 103(m3/h)2 12 100 12100S 22 4Vso2 .- m = 46.8(m3/ h)32100、,H W 22.4、彳 ccq 3/ 3 /、Vh2o =() m =1.296 10 (m / h)2 18 100N 22 443VN 也 m 0.79Ln =1.714 104(m3/h)28 10021Vo = x(Ln -LoMm =1.188x103(m3/h)2 100

9、计算烟气百分比组成：CO=12.45% SO；=0.21% H 20=5.73% N 2=76.36% O2=5.25%6. 某焦炉干煤气 %成分为：CO 9.1 ; H2 57.3 ; CH4 26.0 ; C2H4 2.5 ;CO2 3.0 ;O2 0.5 ; N21.6 ;煤气温度为 20 C用含氧量为30%的富氧空气燃烧，n=1.15，试求:(1) 富氧空气消耗量Ln (m7033Vn =N2 汇 + 汇 Ln =1.57x0.01+0.7x3.45 = 2.43(m/m3) 100 100 Vo2 =0.3 Ln-Lo =0.3 0.45 =0.135 m3/m3烟气量为：V n=4

10、.125 ( m/m3)烟气成分百分比：CO/=10.20 H 2O =27.60 N 2 =58.93 O 2 =3.27(3) 计算烟气密度：._ 44 CO2 18 H2O 28N2 32 O2100 沃 22.444 10.20 18 27.60 28 58.93 32 3.27100 汉 22.4= 1.205 kg/m3/m 3)(2) 燃烧产物成分及密度解：应换成湿基(即收到基)成分计算： 将煤气干燥基成分换算成湿基成分： 当煤气温度为20C，查附表5,知：3gd, h2o=18.9 (g/m)湿H2O湿 = (0.00124 X 18.9 )x 100/ (1+0.00124

11、X 18.9) = 2.29CO湿=CC干%X( 100- HO湿)/100=8.89同理：H2湿=55.99 CH 4湿=25.40 O 2湿=0.49 CO 2湿=2.93 N2 湿 =1.57 C 2IH湿=2.44(1) 计算富氧燃烧空气消耗量：111(m3L0 =汉一CO+H2 中瓦 n + RcnHm+ H2sO20.322I4 丿2丿=3.0 m3 / m3Ln = n L0 =1.15 3.0 = 3.45 m3/m3(2) 计算燃烧产物成分：1Vco= CO 二：n CnHm CO28.8925.4 2 2.44 2.930.012 100= 0.421 m3/m3VHO =

12、 H2 +瓦 mCnHm + H2O A=1.14(m3/m3 )2(2 丿 1007. 某焦炉煤气，成分同上题，燃烧时空气消耗系数n=0.8，产物温度为1200 J设产物中02, =0 ,并忽略CH4，不计，试计算不完全燃烧产物的成分及生成 量。解：（1）碳平衡公式：, 1CO 二.n CnH m C02co ，VH 2O各式联立求解得：V H2 = 0.207（m 3/m3）V co= 0.153 （m 3/m3）CO2 VCO100（8.89 +2.93+ 25.4+ 2x2.44/0.01 =VCO2 +VCOVCO2 VCO - 0.42（2）氢平衡方程式：H2、m CnHm H2O

13、.二Vh2 Vh202 100 2 255.992 25.4 2 2.44 2.290.01 二V V。Vh 2 Vh 2o -1.14（3）氧平衡方程式：1-2 12oVC1 、 1 1 1CO +CO2 +O2 + H2O 产+ nLoo2 = Vco2 + Vco + Vh2o2 丿 100 2 2 2 2 28.89 2.93 0.49 0.5 2.290.01 0.8 0.9 二Vco20.5Vco 0.5Vh2o20.5Vco 0%0 =0.81(4) 氮平衡方程式:11003 .76 nL0 .O 21.57 001 3.76 0.8 0.9 二Vn272f(5)水煤气反应平衡常

14、数:02PN2K =Pco * Ph 2oVCO2Vco *Vh 2o查附表 6 当 t=1200C 时，K=0.387Vco2纶-0.387算得百分比为:H2，= 4.84CO，= 3.5733V CO2 = 0.267(m /m)V H2O =V N2 = 2.72(m 3/m3)V n = 4.28(m 3/m3)COHN2 = 6.2420 = 21.802, = 63.558.已知某烟煤含碳量为Car 80 ( % ),烟气成分经分析为(干成分)CO2，-15(%);CO，-3.33 (%)。试计算其干燃烧产物生成量。解:以1kg烟煤为基准则有 C=0.8kg由碳平衡方程式：0.81

15、2-：Vn d0.15 0.0333122.4Vn d = 8.147 m3/kg第五章燃烧温度4. 烟煤：CH0NSWA72.955.154.601.673.334.008.33计算燃料理论发热温度解：(1)解法一：求解方程组法由方程：Z VjA3it3 +送 VA2i t2+送 VjAt_Qd =0由第四章第5题计算 Q d = 29808.7 ( kJ/kg)C 22.4X12 100詈 瓷.362(m3/kg)=(HW 22 4318) 100 627(m3/kg)Vg 二 N 22.4 0.79L。=6.184(m3/kg)2 28 100烟气成分：COJ= 16.66 H 20=

16、7.67 N2= 75.68查表5-1得各系数A,并代入公式得-1.362 21.215 10*0.627 3.01 10*6.184 2.135 10* t1.362 77.041 10“0.627 29.599 10,6.184 15.073 10，t21.362 1.65840.627 1.47256.184 1.2657 t -29808.7 =0整理得：-43.98 10*t3216.7 10十211.01t _ 29808.7 = 0解得：t热=2189C(2)解法二：比热近似法t = .-也V0C由前章计算：V 0=8.19 (m/kg )查表 5-2 C 产=1.67 (kg/

17、m C)t热=29808.7/ (8.19 X 1.67 ) = 2179 C(3)解法三:i采用内插法二 Q 二 29808.7 二 3639.6V08.19由前述计算：取11=2373K t 2=2473K试算i 1与i2又附表7查的各成分的平均比热后，计算Ih 5 = 5186.4 1.362 4121.79 0.627 3131.96 6.184 ： 8.19 = 3541 i2 =c2t,2 = 5464.2 1.362 4358.83 0.627 3295.84 6.184 8.19 = 3279比较：i 1i vi 2& -tj (i -i ) t *12 -11所以(2473

18、2373 W (36396 3541)= 23732430K3729-3541t 热=2157 C(4) 解法四： 迭代法热=型LV0 C 产 0.01(16.66Cco2 7.67CH2O 75.68CN2设 t 0 = 2100 C t1 = 2150 C则 t。 = 2158 C t1 = 2152 C1 = 2152 Ct2 = 2151 C t所以t 热=2152 C5. 焦炉煤气:COHCH4C2H4CO2O2N29.157.326.02.53.00.51.6H20=0.0235 , n=1.05, t 空=400 C求理论燃烧温度；解：如同第四章第6题，先将干燃气转换成湿基（即收

19、到基）COHCH4C2H4CO2O2N2H2O8.8955.9925.402.442.930.491.572.29t理=（Q+Q燃+Q空一 Q分）/V oC 产+(Ln L)6 Qd =4.187 3020C0 2570H2 8530CH4 14110C2H40.01= 4.1878.89 3020 55.99 2570 25.40 8530 2.44 141100.01433= 1.766 10 kJ/m =17.66MJ/mQ燃=C燃t燃查表5-2 : t燃=20CC燃=1.38Q燃=1.38 X 20 = 27.6Q空=1。空t空Q空=4.61 X 1.34 X 400=2471 (kJ

20、/m3) 由燃烧计算知：L。= 0.901/0.21L n = nL 0 =1.05(kJ/m3)查表 5-2 : t 空=400C=4.29X 0.901/0.21C 空=1.34(mV m3)=4.505(mi/ m3)2, = 8.132O = 22.002, = 69.002, = 0.87烟气成分为：V co2= 0.421(m 3/m3)COVh2O = 1.140(m3/m)H33VN2 = 0.01N 2+0.79 L n =3.575(m /m)VO2 = 0.21(n 1) Lc=0.0451(m3/m3)V n = 5.181(m /m)33V 0 = 4.967 (m

21、3/m3)得到：Pco=C(2%=0.0813X 10乜FH2O=HO%=0.22 105Pa不考虑Q分时t理=(Q+Q燃+Q空)/V oC产 + (Ln Lo) C空=(17660+27.6+2471) / (4.967 X 1.67+0.215 X 1.51 )=2339C按图 5-3 设 t 理=2100C则根据t理及PCO2、PH2O查附表8得，f CO2 =19.7% f H2O =5.04%Q分= 12600f CO2VCO2+10800 f H2OVH2O= 12600X 0.197X0.421+10800X 0.0504X1.140= 1666 ( kJ/m3)查表： C 产=

22、1.67 C 空=1.51t 理=(Q+Q燃+Q 空一 Q分)/V 0C 产 + (Ln 一 L0) C 空=( 1 7660+27.6+2471 1 666) /(4.967X1.67+0.215X1.51)= 2145 C 与假设t 理=2100C相比相差不大，计算合乎要求6. 同上题，焦炉煤气富氧燃烧 O2=45% ，n=1.10解：(1)燃烧计算：由于空气、燃气都不预热，可以忽略Q空和Q燃3Q d = 17660(kJ/m3)Q 分= 12600f CO2VCO2+10800 f H2OVH2O由前章计算知：L 0= 0.901/0.45=2.00(m3/ m3)算得百分比为：2，=1

23、4.882O，=40.30 N2，=43.34O2， = 1.48L n= n L 0=1.10X2.00=2.20(m3/ m3)V CO2=0.421(m3/m3)COVH2O=1.140(m3/m3)HVN2=0.01N2+0.55Ln =1.226(m 3/m3)VO=0.21 (n 1) L0=0.042(m3/m3)33V n =2.829(m 3/m3)V 0=2.629(m3/m3)得到：PCO2= 0.149 X105PaPH2O= 0.403 X105Pa(2)不考虑Q分t理=Q/V 0C产 + ( Ln L0) C 空=17660/(2.629X1.67+0.20X1.5

24、1)=3764C(3)按图 5-3 设 t 理 i=2650C则根据t理及PCO2 PH2O查附表8得 f CO2 =67.5%fH2O =22.2%查表 5-2 得C空=1.54 (kg/m3C)C 产=1.88 (kg/m3C)Q分=12600fco2VCo+10800 f H2OV120=12600 X 0.675 X 0.421+10800 X 0.222 X 1.14=6314( kJ/m3)t 理=(Q Q分)/V oC产 + (Ln L0) C 空=(176606314) /(2.629X1.88+0.205X1.54)=2158 C与假设t理1=2600C相比相差太大，计算不合

25、乎要求。( 4)再取 t 理 2=2500C则根据t理2及PCO2 PH2O查附表8得f CO2 = 52.7%fH2O = 14.6%3C 空 = 1.53(kg/m3C)C 产=1.87(kg/m3C)Q分=12600fco2VCo+10800 f H2OVH2O=12600 X0.527X 0.421+10800X0.146X 1.14=4593( kg/m3)t 理=(Q Q分) /V C产 + (Ln L) C空=(176604593) /(2.629X1.87+0.205X1.53)=2498 C与假设t理1=2500C基本一致，计算合乎要求。第六章 空气消耗系数及不完全燃烧损失的

26、检测计算4. 某烟煤，收到基成分为:CarHarOarNarSarAarWar76.324.03.641.613.807.553.08其燃烧产物分析结果为:RO2COH2O2N214.02.01.04.079.0试计算：(1) 该燃烧的R02 .max ； B； K； P；(2) 验算产物气体分析的误差；(3) 空气消耗系数n和化学不完全燃烧损失q化;解：(1)Lo =(8.89C 26.67H3.33S-3.330) 0.01= 0.01 (8.89 76.32 26.67 4.08 3.33 3.8-3.33 3.64)= 7.88(m3/kg)叽=0.21l_0 =1.655(m3/kg

27、)C)22.412321007632 38)123222.41003-1.46(m /kg)22.4100二 0.5(m3/ kg)N 22 43Vn20.79L。=6.25(m /kg)2 28 100V0干=1.46+6.25=7.71(mi/kg )Q=30.03(MJ/kg)所以L0.O21.665= 1.13ro21.46ro2100( Vr2)完1.46 100.max7.71-1921 - RO2.maz21-19V。RO2.max19= 0.1130.03 1037.71= 3.90 103(kJ/m3)(2)验证分析误差：将各烟气成分及B值代入烟气分析方程: (1)RO2(0.605 Jco O2 -0.185H 2-(0.58- JCH 4=1 0.11140.605 0.112 4 -0.185 10.11 -0.58