燃烧原理与设备课件

燃烧原理与设备绪论燃烧学在热能工程学科中的位置——专业骨干课燃烧理论与技术在国民经济中的地位——小康生活的保证燃烧对人类发展起的作用课堂提问：谈谈对热能工程的认识？燃烧的定义：是通过燃料和氧化剂在一定条件下，所进行的具有发光和发热特点的剧烈的氧化反应。燃烧学的定义：是研究燃烧过程基本规律及其应用技术的科学。它包括两方面的内容：燃烧理论和燃烧技术。燃烧理论着重研究燃烧过程所包含的各个基本现象，主要运用化学、传热传质学和流体力学的有关理论，对基本现象的物理化学本质进行阐述。热能领域主要研究燃料的燃烧速度、燃烧稳定性、火焰的流场和结构、燃烧污染物生成机理和燃烧过程的数学模型的建立等等。燃烧技术主要是把燃烧理论中所阐述的物理概念和基本规律与世纪工程中的燃烧问题联系起来，对现有的燃烧方法进行分析和改进，探讨新的研究方法，提高燃料利用率和燃烧设备的水平。燃烧理论的发展十八世纪中叶以前：中国有五行说。西方有燃素说。1756年俄国科学家罗蒙诺索夫，1777年法国化学家拉瓦锡，他们根据试验提出了可燃物质氧化的学说，才真正揭开了火之谜。十九世纪由于化学和热力学的发展，人们开始把燃烧过程作为热力学平衡体系来研究，得到燃烧过程的一些重要静态特性参数：燃烧反应热、燃烧温度、燃烧产物组成等。但形而上学地把某些特性看成孤立不变的参数，把热力学的特点看成是燃烧现象的唯一特点。二十世纪初美国化学家刘易斯和苏联化学家谢苗诺夫等人研究了燃烧的反应动力学机理，认为燃烧的化学反应动力学是影响燃烧速率的重要因素，并发现燃烧反应具有链锁反应的特点，这才初步奠定了燃烧理论的基础。人们逐渐认识到控制燃烧过程不仅仅是化学反应动力学因素，而且还有传热、传质和气体流动等物理因素综合作用的结果。二十世纪五十年代后期美国力学家冯·卡门和我国科学家钱学森首先倡议用连续介质力学方法来研究燃烧基本现象，建立了“化学流体力学”。许多学者根据这一方法来研究燃烧问题，如层流燃烧、湍流燃烧、火焰稳定等，取得了广泛的研究成果。二十世纪七十年代，以英国科学家斯波尔丁(spalding)为首的学派比较系统地把计算流体力学的方法用于有燃烧现象的边界层流动、回流流动和旋转流动，建立了“计算燃烧学”。能很好地定量预测燃烧过程和燃烧设备性能，使燃烧理论及其应用达到了新的高度。同时燃烧测试技术的发展改进了试验方法和测试精度，使人们有可能更深入、更全面和更精确地研究和掌握燃烧机理。课程特点和学习方法特点：古老又年轻，发展不完善，理论多，综合性强，难度大，公式多，概念多，应用性强。方法：注意总结归纳，笔记，注重概念的理解。推荐参考书《工程燃烧学》张松寿《燃烧理论》F.A.威廉斯《实用燃烧技术》赵易成《燃料与燃烧》常弘哲《有色冶金炉设计手册》第一篇燃料燃料的定义：是在空气中容易燃烧，并能够比较经济地利用其燃烧热的物质的总称。燃料的供给应该比较容易，价格低廉，储存、运输和使用等即便利又安全。按其状态可分为：气体燃料、液体燃料和固体燃料。课堂提问：列举家乡所用燃料？第一章固体燃料天然的固体燃料有各种煤、油页岩、木材和各种植物的茎叶等。人造固体燃料主要是煤和木材经加工后制得的焦碳和木炭。工业应用中主要是煤和焦碳第一节煤的种类及其化学组成煤的种类

1、根据古代植物埋藏于地下的年代和碳化程度划分为：泥煤，褐煤，烟煤和无烟煤四大类。

2、动力用煤根据煤的挥发分高低，并参考其水分与灰分含量，把煤分为石煤，褐煤，烟煤（包括贫煤和劣质烟煤）和无烟煤四大类，将无烟煤、烟煤和石煤各再分为三类。

3、冶金工业根据煤的结焦性强弱和挥发分高低进行分类，对烟煤进一步分类为：长焰煤、气煤、弱还原煤、半炼焦煤、焦煤、肥煤、瘦煤和贫煤等化学组成煤是极其复杂的化合物，主要有C、H、O、N、S五种可燃元素构成煤的可燃基，此外煤中含有不可燃成分——灰分(A)和水分(W)。C

主要的可燃元素H

主要的可燃元素，有益O

有害元素N

惰性元素，有害、污染S

可燃元素，污染，三种形态有机硫、黄铁矿硫和硫酸盐硫A

有害成分，①直接关系到焦碳的灰分从而影响冶炼的技术经济指标。②降低煤的发热量。③灰分结渣，容易造成不完全燃烧，给设备的维护和操作带来困难。W

有害成分，包括外部水分和内部水分成分表示方法及其换算应用成分：C、H、O、N、S、A和W在包括全部七种组分在内的煤的的应用基中的质量百分数称为~。即C用%+H用%+O用%+N用%+S用%+A用%+W用%=100%

或Cy%+Hy%+Oy%+Ny%+Sy%+Ay%+Wy%=100%干燥成分：考虑到燃料中的水分波动而不能反映燃料的固有本质，常以不含水分的干燥基中的各组成的百分含量来表示燃料的成分称为干燥成分。即C干%+H干%+O干%+N干%+S干%+A干%=100%或Cg%+Hg%+Og%+Ng%+Sg%+Ag%=100%可燃成分：对燃烧来说可燃成分更能说明煤的组成特点。只用C、H、O、N、S五种元素在可燃基中的百分含量来表示的燃料成分称为可燃成分。即C燃%+H燃%+O燃%+N燃%+S燃%=100%或Cr%+Hr%+Or%+Nr%+Sr%=100%例题1试将下列煤的成分换算成应用成分：CrHrOrNrSrAgWy72.05.020.02.01.012.520.0解：将干燥成分转换为应用成分①Cg%+Hg%+Og%+Ng%+Sg%+Ag%=100%②Cy%+Hy%+Oy%+Ny%+Sy%+Ay%+Wy%=100%Cy%+Hy%+Oy%+Ny%+Sy%+Ay%=100%－Wy%(Cy%+Hy%+Oy%+Ny%+Sy%+Ay%)=100%和①式比较得：Rg=Ry

或Ry=Rg同理得：Rr=Ry

或Ry=Rr下面转换为应用成分Ay=Ag=12.5(100-20.0)/100=10.0Hy=Hg=5.0(100-20.0-10.0)/100=3.5Oy=14.0Ny=1.4Sy=0.7Cy=50.4Cy%+Hy%+Oy%+Ny%+Sy%+Ay%+Wy%=100%计算正确。第二节煤的使用性能煤的工业分析煤在隔绝空气的条件下发生一系列的变化。见p8试验方法见GB/T212煤样的采取见GB/T473得到成分的煤的工业分析成分，即：F%+V%+A%+W%=100%煤的工业分析成分与元素分析成分的关系可燃成分灰分水分CHONSrSlyAWnWw固定碳挥发分灰分水分煤的发热量calorificvalue——重要指标1kg煤完全燃烧后所放出的燃烧热叫做煤的发热量，单位kJ·kg-1。有两种表示方法：高发热量Q高和低发热量Q低。gross/highcalorificvaluenet/lowercalorificvalue高发热量Q高:燃料完全燃烧后燃烧产物冷却到使其中的水蒸气凝结成0℃的水时所放出的热量。低发热量Q低:燃料完全燃烧后燃烧产物中的水蒸气冷却到20℃时放出的热量。测定方法见GB/T213，也可通过成分计算得出见p9。其中门捷列夫公式重要。门捷列夫公式Q高=4.187[81C+300H+26(S－O)]kJ·kg-1Q低=4.187[81C+246H+26(S－O)－6W]kJ·kg-1Q低=Q高－25.12(9H+W)1、如何记忆2、何种成分练习1试计算下列成分煤的应用基高、低发热量：CrHrOrNrSrAgWy72.05.020.02.01.012.520.0Q高用（QGWy）=20041.4942kJ·kg-1Q低用（QDWy）=18747.7112kJ·kg-1Q高用（QGWy）=20041.5kJ·kg-1Q低用（QDWy）=18747.7kJ·kg-1例题2已知煤的QDWr，Ay，Wy求QDWy解：QDWr=QGWr－25.12×9HrQDWy=QGWy－25.12×9Hy－25.12WyQGWr=4.187[81Cr+300Hr+26(Sr－Or)]QGWy=4.187[81Cy+300Hy+26(Sy－Oy)]令m=得：QGWy=mQGWr故：QDWy=mQGWr－25.12×9Hy－25.12Wy=mQDWr＋m×25.12×9Hr

－25.12×9Hy－25.12Wy=mQDWr＋25.12×9Hy

－25.12×9Hy－25.12Wy=mQDWr－25.12Wy比热0.84~1.67kJ·kg-1·K-1导热系数0.232~0.348W·m-1·K-1黏结性和结焦性反应性和可燃性耐热性标准煤equivalentofcoal第二章液体燃料液体燃料包括天然液体燃料和人造液体燃料，天然液体燃料指石油及其加工产品，人造液体燃料指从煤中提炼出的各种燃料油。第一节石油的加工及其产品原油分馏法常压分馏石油气、汽油（航空汽油、汽车汽油）、挥发油、煤油、柴油减压分馏粗柴油、轻质润滑油裂解法第二节重油重油分类20、60、100和200号重油四种牌号重油的化学组成和使用性能元素成分C、H、O、N、S、A、W闪点、燃点、着火点黏度（运动黏度、恩氏黏度）密度0.92~0.98t·m-3比热1.30~1.70kJ·kg-1·K-1发热量39900~42000kJ·kg-1第三章气体燃料天然的气体燃料有天然气和石油气，人造气体燃料有发生炉煤气、高炉煤气、焦炉煤气等。气体燃料是一种非常理想的燃料，具有许多优点：①燃烧简便，容易完全燃烧；②调节控制方便，易于实现自动控制；③燃烧后无固体灰渣，清洁方便；④对设备磨损小，可以长距离管道输送；⑤容易净化，以减少环境污染；⑥可以高温预热，提高燃烧温度，节约燃料；⑦只要避开爆炸范围，可任意调节热负荷，控制炉内气氛和压力。第一节气体燃料成分的表示方法与发热量计算气体燃料成分气体燃料都是单一气体混合而成，其组成化学分析较方便，一般气体燃料的化学组成是用所含各种单一气体的体积百分数表示。包括水蒸汽在内，称为湿成分，即：CO湿+H2湿+CH4湿+……+CO2湿+N2湿+O2湿+H2O湿=100

不包括水蒸汽在内，称为干成分，即：CO干+H2干+CH4干+……+CO2干+N2干+O2干=100其中H2O湿的物理意义是100m3湿气体中水蒸汽的体积数。可直接查表得出，也可查到1m3干气体所吸收的水蒸汽的重量gH2O干（克/每立方米干气体）再换算：气体燃料的发热量根据化学成分计算p20主要气体燃料①高炉煤气②焦炉煤气③天然气④转炉煤气练习21、已知山西阳泉煤成分：下雨使煤含水量增大至Wy=15.0，计算此时的应用成分。CrHrOrNrSrAgWy91.73.82.21.31.026.05.0CyHyOyNySyAyWy57.72.41.40.80.622.115.02、工厂储存有Wy=12.4，QDWy=20000kJ/kg煤100t，存放时间长，含水量降低为Wy=7.0，试问煤的质量变为多少，QDWy变为多少？解：煤的质量变为：G=100(1-12.4%)/(1-7%)=94.2(t)煤中的水分从12.4t减少到6.6t，减少了5.8t煤全部燃烧后释放热量为100000×20000+2512×5800=2014569600kJ故：QDWy=2014569600/94200=21386kJ/kg本篇实验燃料性能实验（2小时）p14进行实验准备工作，学习闭口闪点、开口闪点、燃点、着火点和恩氏黏度的测定方法，了解其对用油安全的重要性。本篇学习要点各种燃料的基本性质熟练掌握燃料的各种成分表示方法及其换算方法燃料发热量的定义与计算三点和恩氏黏度的定义第二篇燃烧反应计算又称作燃烧静力学计算，是按照燃料中的可燃物分子与氧化剂分子进行化学反应的反应式，根据物质平衡和热量平衡原理，确定燃烧反应的各参数。这些参数主要是：单位数量燃料燃烧所需要的氧化剂（空气或氧气）的量、燃烧产物的量、燃烧产物的成分、燃烧温度和燃烧完全程度。计算中有以下条件（或假设）：非常重要！燃料成分是应用成分或湿成分；空气仅为氧、氮和水蒸汽组成。干空气的成分按质量百分比为O2－23.3%，N2－76.8%；按照体积百分比为O2－21%，N2－79%；空气中的水蒸汽含量按某温度下（大气温度）饱和水蒸汽含量计算；气体体积均为标准状态下的体积（m3），1kmol气体体积标态下为22.4m3，密度ρ=分子量/22.4（kg·m-3）；假定燃料和氧化剂均匀混合，达到分子接触，但允许燃料或氧化剂过剩；燃料中的氧作为助燃氧；假设反应前后温度、压力相等，且为封闭系统，无能量损失；计算针对1kg或1m3燃料。课堂提问：下面说法是否正确？燃料可燃基理论空气需要量第四章空气需要量和燃烧产物生成量固体燃料和液体燃料的理论空气需要量燃料成分为Cy%+Hy%+Oy%+Ny%+Sy%+Ay%+Wy%=100%第一节空气需要量的计算C＋O2=CO2111（kmol）

18/311/3（kg）

4H＋O2=2H2O412（kmol）

189（kg）

S＋O2=SO2111（kmol）

112（kg）1kg燃料完全燃烧时所需要的氧气质量为G0O2=（8/3Cy＋8Hy＋Sy－Oy）/100(kg·kg-1)氧气体积为L0O2=（8/3Cy＋8Hy＋Sy－Oy）/100×22.4/32=0.7（8/3Cy＋8Hy＋Sy－Oy）/100(m3·kg-1)理论氧气需要量：按照化学反应式的配平系数计算，不估计其它因素的影响，得到的1kg燃料完全燃烧需要的氧气量。理论空气需要量：理论氧气需要量除以空气中氧气的含量，便得到的1kg燃料完全燃烧需要的空气量，计作G0或L0G0=(8/3Cy＋8Hy＋Sy－Oy)/100/0.232(kg·kg-1)L0=(8/3Cy＋8Hy＋Sy－Oy)/100/0.3(m3·kg-1)气体燃料的理论空气需要量实际空气需要量

上面的计算中是假设氧化剂分子和燃料分子按照化学当量配比，混合均匀，达到分子接触，并且没有考虑其它因素的影响。实际燃烧过程中，为了保证完全燃烧，一般供给多一些的空气，有时为了得到还原性气氛，便供给少一些的空气，实际空气消耗量为Ln单位m3·m-3n=Ln/L0n称为空气消耗系数。空气中的水分一般不计入，当空气中含较多水分，或要求精确计算时，才把空气中的水分估计在内，并以饱和水蒸汽含量计算。经验公式煤：L0=1.01×QDWy/4187+0.5(m3·kg-1)液燃：L0=0.85×QDWy/4187+2.0(m3·kg-1)煤气：L0=0.875×QDWy/4187(m3·m-3)(QDWy<12561kJ·kg-1)L0=1.09×QDWy/4187－0.25(m3·m-3)(QDWy>12561kJ·kg-1)天然气：L0=1.105×QDWy/4187＋0.02(m3·m-3)燃料每释放1kcal的热量，大概需要消耗1m3的空气第二节燃烧产物的生成量、成分和密度（完全燃烧）燃烧产物的生成量及成分是根据燃烧反应的物质平衡进行计算的。当n=1时，单位质量（或体积）燃料完全燃烧后生成的燃烧产物量称理论燃烧产物生成量V0当n>1时，实际燃烧产物中还含有O2，燃烧产物量称实际燃烧产物生成量VnVn－V0=Ln－L01kg固液燃料完全燃烧产物量计算CO2、SO2、H2O、N2、O2VCO2=C%/12×22.4(m3·kg-1)VSO2=S%/32×22.4(m3·kg-1)VH2O=(H%/2＋W%/18)×22.4＋

0.00124gLn(m3·kg-1)VN2=N%/28×22.4＋79%Ln(m3·kg-1)VO2=21%(Ln－L0)(m3·kg-1)Vn=VCO2＋VSO2＋VH2O＋VN2＋VO2=(C/12+S/32+H/2+W/18+N/28)×22.4/100＋(n－21%)L0＋0.00124gnL0(m3·kg-1)n=1时Vn=V0g不计时，……1m3气体燃料完全燃烧产物量计算CO2、SO2、H2O、N2、O2VCO2=(CO＋

nCnHm＋CO2)/100(m3/m3)VSO2=H2S/100(m3/m3)VH2O=(H2＋

(m/2×CnHm)＋H2S＋H2O)/100＋0.00124gLn(m3/m3)VN2=N2/100＋79%Ln(m3/m3)VO2=21%(Ln－L0)(m3/m3)Vn=VCO2＋VSO2＋VH2O＋VN2＋VO2=(CO＋H2＋

(n+m/2)CnHm＋2H2S＋CO2＋N2＋H2O)＋(n－21%)L0＋0.00124gnL0(m3·m-3)n=1时Vn=V0g不计时，……燃烧产物成分CO2’+SO2’+H2O’+N2’+O2’=100CO2’=VCO2/Vn×100SO2’=VSO2/Vn×100H2O’=VH2O/Vn×100N2’=VN2/Vn×100O2’=VO2/Vn×100燃烧产物密度的计算1、用参加反应的物质的总质量计算固液燃料气体燃料2、用燃烧产物的质量计算经验公式煤：V0=0.89×QDWy/4187+1.65(m3·kg-1)液燃：V0=1.11×QDWy/4187(m3·kg-1)煤气：V0=0.725×QDWy/4187＋1.0(m3·m-3)(QDWy<12561kJ·kg-1)V0=1.14×QDWy/4187＋0.25(m3·m-3)(QDWy>12561kJ·kg-1)天然气：V0=0.75×QDWy/4187＋0.38(m3·m-3)燃料每释放1kcal的热量，大概要产生1m3的烟气1：1：1课堂练习一1、已知某烟煤成分为（%）：Cr—83.21，Hr—5.87，Or—5.22，Nr—1.90，Sr—3.80，Ag—8.68，Wy—4.00，求：①理论空气需要量L0；②理论燃烧产物生成量V0；③如果炉子热负荷为17×103kW，空气消耗系数n=1.35，求每小时供风量，烟气生成量和烟气成分。2、某焦炉煤气干成分为（%）：CO—9.1，H2—57.3，CH4—26.0，C2H4—2.5，CO2—3.0，O2—0.5，N2—1.6，煤气温度为20℃，用含氧量为30%的富氧空气燃烧，n=1.15，求：①富氧空气消耗量Ln②燃烧产物成分及密度第三节不完全燃烧的燃烧产物不完全燃烧有以下几种情况：1、在固体灰渣中含有可燃成分；2、在燃烧产物中烟气中含有可燃成分；3、由于温度高，CO2和H2O等气体分解产生CO和H2等可燃气体。不完全燃烧时燃烧产物的变化在空气中燃烧，燃烧产物中可燃成分一般为CO、H2、CH4等1、当n>1，燃烧产物成分为：CO2’，CO’，H2’，H2O’，CH4’，O2’，N2’；氧气足够，如果组织得好，将可燃物燃烧干净（完全燃烧）。CO+0.5O2=CO2

10.51H2+0.5O2=H2O10.51CH4+2O2=CO2+2H2O1212完全燃烧产物体积为：(Vn)完=(Vn)不－0.5VCO－0.5VH2=(Vn)不(100－0.5CO’湿－0.5H2’湿)/100所以(Vn)不/(Vn)完=100/(100－0.5CO’湿－0.5H2’湿)或者：(Vn)完干=(Vn)不干－0.5VCO－1.5VH2－2VCH4=(Vn)不干(100－0.5CO’

－1.5H2’

－2CH4’)/100所以(Vn)不干/(Vn)完干=100/(100－0.5CO’

－1.5H2’

－2CH4’)结论：在有过剩空气的情况下，如果由于混合不均匀发生不完全燃烧，燃烧产物的体积将比完全燃烧时增加。2、当n<1时，O2’=0（混合均匀）要将1体积CO燃烬要补充0.5体积O2和1.88体积N2，产生1体积CO2和1.88体积N2，所以完全燃烧比不完全燃烧体积增加1.88体积。同理：

CO+0.5O2+1.88N2=CO2+1.88N2

10.51.8811.88H2+0.5O2+1.88N2=H2O+1.88N210.51.8811.88CH4+2O2+7.52N2=CO2+2H2O+7.52N2127.52127.52完全燃烧产物体积为：(Vn)完=(Vn)不+1.88VCO+1.88VH2+9.52VCH4所以(Vn)不/(Vn)完=100/(100+1.88CO’湿+1.88H2’湿+9.52CH4’湿)或者(Vn)不干/(Vn)完干=100/(100+1.88CO’+0.88H2’

＋7.52CH4’)结论：当空气供入不足，又混合均匀的情况下，燃烧产物生成量比充分燃烧时减少。3、当n<1，O2’≠0（混合不均匀）这时要充分燃烧可少加入空气4.76VO2，故：(Vn)不/(Vn)完=100/(100+1.88CO’湿+1.88H2’湿+9.52CH4’湿－4.76O2’)或者(Vn)不干/(Vn)完干=100/(100+1.88CO’+0.88H2’

＋7.52CH4’

－4.76O2’)结论：燃烧产物量的变化视O2’大小而定。不完全燃烧产物成分计算涉及到化学反应动力学因素和流体、传热传质等因素的影响，一般无法计算。此部分内容见书35~38页。处理不完全燃烧的思路：将不完全燃烧变成完全燃烧，然后对二者进行比较，具体做法是：如果含有可燃成分，加入空气将可燃成分烧掉，如果含有氧气，将含氧的多余空气祛除。第五章燃烧温度燃烧温度：燃料燃烧时所释放的热量传给气态燃烧产物，使其达到的温度称为燃料的燃烧温度。燃烧温度通过燃烧过程中的能量平衡求出。热量来源：燃料的热值，燃料的显热和空气的显热Q低+Q燃+Q空热量支出：热量不可能全部传给燃烧产物，有热量损失Vnc产t产+Q传+Q不+Q分+Wt产=(Q低+Q燃+Q空－Q传－Q不－Q分－W)/Vnc产t产称为燃料实际燃烧温度，与多因素有关，不能简单计算出来。假设在绝热系统中燃烧，并且完全燃烧（Q传=Q不=W=0），得到：t理=(Q低+Q燃+Q空－Q分)/Vnc产t理称为燃料理论燃烧温度，表明燃料在某条件下能达到的最高燃烧温度，是分析炉子热工作和热工计算的一个重要指标。进一步，如果不计分解热，得到：t量=(Q低+Q燃+Q空)/Vnc产t量称为燃料量热计温度进一步，如果空气和燃料都不预热，空气消耗系数n=1.0，得到：t热=Q低/V0c产t热称为燃料理论发热温度，只与燃料性质有关，是评价燃料性质的一个指标。第一节理论发热温度的计算t热=Q低/V0c产V0c产=VCO2cCO2＋VH2OcH2O＋VN2cN2c产=(CO2’cCO2＋H2O’cH2O＋N2’cN2)/100联立方程求解c=A1＋A2t＋A3t2内插值近似法h=Q低/V0=c产t热

=CO2’%cCO2t热＋H2O’%cH2Ot热＋N2’%cN2t热

=CO2’%hCO2＋H2O’%hH2O＋N2’%hN2计算步骤：1、计算h=Q低/V0

，CO2’%，H2O’%，N2’%2、假设理论发热温度为t’，查附表7a计算h’,如果h’<h，重新假设；3、假设理论发热温度为t”>t’

，计算h”,直到h”>h；4、内差求t热（p41公式5-7）第二节理论燃烧温度的计算t理=(Q低+Q燃+Q空－Q分)/Vnc产CO2CO＋0.5O2－12600（kJ·m-3·℃-1）H2OH2＋0.5O2－10800（kJ·m-3·℃-1）Q分=12600VCO+10800VH2温度越高，分解越强；压力越高，分解越弱；在工业炉领域只有温度高于1800℃才估计分解热分解使燃烧产物量和成分发生变化，使计算复杂，必须近似处理，以简化计算。温度比热产物量和成分分解程度1、忽略热分解引起的Vnc产的变化；2、分解热按分解度的近似值计算；Q分=12600fCO2(VCO2)未＋10800fH2O(VH2O)未3、燃烧产物的比热按近似比热计算；Vnc产=V0c产＋（Ln－L0）c空4、确定比热和分解度所依据的温度，可依经验估计。例题一烟煤成分为：CrHrOrNrSrAgWy85.324.564.071.804.257.783.00求燃料发热量，理论空气需要量，燃烧产物生成量，燃烧产物成分、密度和燃料发热温度（忽略空气中的水分）。解：首先成分换算为应用成分：Ay=Ag(100－Wy)/100=7.55Hy=Hr(100－Ay－Wy)/100=4.08Oy=3.64Ny=1.61Sy=3.80Cy=76.32Cy＋Hy＋Oy＋Ny＋Sy＋Ay＋Wy=100正确！1）燃料发热量Q高y=4.187[81C+300H+26(S－O)]=31024(kJ·kg-1)Q低y=Q高y－25.12(9H+W)=30031(kJ·kg-1)2）理论空气需要量L0=(8Cy/3+8Hy+Sy－Oy)/100/22.4×32/0.21=7.88(m3·kg-1)3）理论燃烧产物生成量VCO2=Cy/12×22.4/100=1.43(m3·kg-1)VSO2=Sy/32×22.4/100=0.03(m3·kg-1)VH2O=(Hy/2+Wy/18)×22.4/100=0.50(m3·kg-1)VN2=Ny/12×22.4/100+0.79L0

=6.25(m3·kg-1)V0=8.21(m3·kg-1)4）理论燃烧产物的成分与密度CO2’%=VCO2/V0×100%=17.42%SO2’%=VSO2/V0×100%=0.37%H2O’%=VH2O/V0×100%=6.09%N2’%=VN2/V0×100%=76.12%=100%=(44×CO2’%＋64×SO2’%＋18×H2O’%＋28×N2’%)/22.4=1.35(kg·m-3)5）燃烧发热温度（内插值近似法）h=Q低y/V0=3658(kJ·m-3)设t’=2100℃，此时燃烧产物的热焓量h’=CO2’%hCO2＋SO2’%hSO2＋H2O’%hH2O＋N2’%hN2

=3557.4(kJ·m-3)<h设t”=2200℃，此时燃烧产物的热焓量h”=CO2’%hCO2＋SO2’%hSO2＋H2O’%hH2O＋N2’%hN2

=3746.4(kJ·m-3)>ht热=(h－h’)(t”

－t’)/(h”

－h’)＋t’

=2153(℃)第三节影响理论燃烧温度的因素t理=(Q低+Q燃+Q空－Q分)/Vnc产燃料的发热量Q低越大，

t理越高，也不尽然。空气消耗系数n≥1的情况下，n越大，t理越低所以在保证完全燃烧的情况下，尽量减小空气消耗系数n。空气和煤气的预热温度空气和煤气的预热温度越高，t理越高；对发热量高的燃料比发热量低的燃料效果显著；对发热量高的煤气，预热空气比预热煤气（相同温度）的效果更大。由于预热空气或煤气的热量是烟气余热，故从经济的角度看，这种方法更为合理。空气的富氧程度空气的富氧程度越高，理论燃烧温度越高，因为燃烧产物生成量减少了。实践表明富氧浓度在30%以下时，富氧空气对燃烧温度的提高效果明显，再提高富氧浓度，效果就越来越不明显了。实际燃烧温度的计算

t产=t理×ηη—炉温系数，经验值第六章空气消耗系数及不完全燃烧热损失的检测计算烟气成分用烟气成分分析仪测定，按工作原理分为两类：1、化学式的，利用化学药品分别吸收烟气中各种组分，分别测定其含量，如奥氏（Orsat）气体分析仪。2、物理式的，利用各种气体物理特性的不同，从而测定烟气组分及其含量。如二氧化碳气体分析仪。奥氏气体分析仪的一般分析1、氢氧化钾溶液吸收烟气中的CO2+SO2CO2+2KOH=K2CO3+H2OSO2+2KOH=K2SO3+H2O2、焦性没食子酸（C6H3(OH)3）的碱溶液吸收烟气中的O2（也可吸收RO2）4C6H3(OH)3+O2=2[(OH)3C6H2-C6H2(OH)3]+H203、氯化亚铜的氨溶液Cu(NH3)2Cl可以吸收烟气中的CO（也可吸收O2）Cu(NH3)2Cl+2CO=Cu(CO)2Cl+2NH3第一节燃烧产物气体成分的测定和验证为什么要对烟气成分进行分析？1、空气一般不计量，检验空气消耗系数；2、检测完全燃烧情况，燃烧组织的好坏；所以再进行燃烧过程的检测计算之前，必须先获得准确的燃烧产物成分的实测数据。那么，如何判断气体分析的结果是否准确？下面推导燃料和燃烧产物之间的关系式，以验证气体成分分析的正确性。设VRO2表示完全燃烧产物中的RO2的数量，V0干表示干理论燃烧产物生成量，则燃烧产物中RO2的最大理论含量（干成分%）为：RO’2，大=100×VRO2/V0干V0干=VRO2+VN2同时式中β为燃料特性系数，只取决于燃料成分，再空气中燃烧时计算式见P51公式（6-3）（6-4）β的计算方法必须掌握。能否根据燃烧产物成分计算RO’2，大？整理得：(1+β)RO’2+(0.605+β)CO’+O’2-0.185H’2-(0.58-β)CH’4=21该式称为“气体分析方程”。根据气体分析方程，就可验证燃烧产物气体分析的正确性。第二节空气消耗系数的检测计算正常生产的炉子由于吸气和漏气的影响，要按照烟气成分计算实际空气消耗系数。按氧平衡原理计算n值n=Ln/L0=LnO2/L0O2=(L0O2+LΔO2)/L0O2K=L0O2/VRO2按氮平衡原理计算n值最后得到公式6-26对于气体燃料：N燃=N2湿对于固液燃料：N燃=22.4×Ny/28第三节不完全燃烧热损失的检测计算定义：不完全燃烧热损失，表示为单位（质量或体积）燃料燃烧时，燃烧产物中因存在可燃成分而含有的化学热占燃料发热量的百分数，即：最后得到公式6-35例题二某一气体燃料的组成成分：

H2+CO+CnHm+H2S+O2+CO2+N2=100,由实验测定其干烟气组成为：

CO2’+SO2’+CO’+CH4’+N2’+O2’+H2’=100试证明其干烟气量为Vn干=[CO+nCnHm+H2S+CO2]/[RO2’+CO’+CH4’]证明：燃料中C元素物质量为:①(CO+nCnHm+CO2)/(22.4×100)kmol燃料中S元素物质量为:

②H2S/(22.4×100)kmol烟气中C元素物质量为:③Vn干(CO’+CO2’+CH4’)/(22.4×100)kmol烟气中S元素物质量为:

④

Vn干×SO2’/(22.4×100)kmol①+②=③+④整理得：课堂练习二题目条件同上题，试证明其空气消耗系数为：例题三已知天然气成分CH4—96.35，C2H4—0.41，CO—0.10，H2—0.47，CO2—0.21，N2—2.46(水分忽略不计)，在不同燃烧条件下测得两组烟气成分（%），求1）K、β、RO’2,大、P2）验证两组烟气分析值得精确性；3）计算两种条件下得空气消耗系数和不完全燃烧热损失。CO’2O’2H’2CH’4N’2CO’1组8.007.000.550.0084.350.102组8.050.704.400.6081.754.50解：1)K=L0O2/VRO2=2.0RO’2,大=100×VRO2/V0干=11.7β=(21－RO’2,大)/RO’2,大=0.79P=Q低/V0干=4183(kJ/m3)2)将各烟气成分和β值带入气体分析方程第一组：(1+β)RO’2+(0.605+β)CO’+O’2-0.185H’2-(0.58-β)CH’4=21.3分析误差为：(21.3-21)/21.3×100%=1.4%第二组：(1+β)RO’2+(0.605+β)CO’+O’2-0.185H’2-(0.58-β)CH’4=20.7分析误差为：(21-20.7)/20.7×100%=1.45%在工程允许误差范围之内。3)用氧平衡计算空气消耗系数第一组：n1=1.41第二组：n2=0.814)求化学不完全燃烧热损失练习三天然气在纯氧中燃烧，烟气成分为(%)：求氧气消耗系数。CO’2CO’O’2H’2CH’425.024.00.549.01.5本篇实验气体成分分析（4小时）学习使用奥氏气体分析仪检测烟气成分（包括化学试剂的配制），并验证分析结果的正确性。本篇学习要点基本概念L0O2、L0、n、Vn、V0、t

理、t热、RO’2,大、β、K、P、q化基本思路：不完全燃烧问题的转化，理论燃烧温度的计算、气体分析方程、空气消耗系数的氧平衡和氮平衡算法；本章公式多，概念多要求熟练掌握，学习方法是多看例题，多练习，力求理解。第三篇燃烧基本原理燃烧过程是一种复杂的化学过程和物理过程，不仅需要温度和浓度条件，而且需要一定的时间和空间。我们将燃烧的整个过程人为地分为三个阶段，即：

τ=τ混+τ热+τ化燃烧过程的分类：1、动力燃烧、扩散燃烧、中间燃烧2、层流燃烧、紊流燃烧、过渡燃烧3、同相燃烧、异相燃烧第七章射流混合过程静止气体中的自由射流同向平行流中的自由射流交叉射流环状射流和同心射流旋转射流第八章燃烧反应速度和机理

第一节化学反应速度质量作用定律：在一定温度下，气相化学反应速度与当时的反应物浓度的乘积成正比。K反应速度常数x+y反应级数阿累尼乌斯定律：反应速度常数K0取决于反应物的常数R通用气体常数E活化能，其数值取决于反应物简单反应：化学反应的反应物只经一步即直接生成最终产物的反应称为简单反应或基元反应。复杂反应：需要经过中间反应步骤才能完成的反应。确定复杂反应的反应速度时，必须寻求诸基元反应中那个反应速度最慢的基元反应，其反应速度就是整个复杂反应的速度，我们称这个基元反应为复杂反应中的控制反应。麦克斯韦速度分布函数：分子碰撞理论化学反应是反应物分子解体，而重新结合成新的分子结构。化学反应是如何进行的呢？分子运动理论启发我们假设：当反应物分子群与其他反应物分子群混在一起时，分子运动必然发生碰撞，在一定条件下，就可能使反应物原分子结构解体，重新组合成新的分子结构，完成全部化学反应。如果设想正确，我们可据此计算出分子碰撞次数与反应速度有关，与质量作用定律和阿累尼乌斯定律相符合。对于简单反应：A+B=C+D假设：1）分子是刚体

2）稀释气体有效碰撞频率为：绝对反应速度理论对于复杂的分子，碰撞理论计算与事实相差很大，另外分子碰撞理论中反应速度系数只能靠实验计算出来。绝对反应速度理论用分子的参数来计算反应速度。论点如下：当具有一定能量的分子（大于活化能）相互碰撞时，首先形成一种过渡状态的活化络合物M*，过一段时间，这个活化络合物分解成生成物，即A+B→M*

M*

→C+D每个M*分解所需时间为τ，则反应速度W=nm*/ττ=hp/(kT)hp为普朗克常数，k为波尔兹曼常数平衡常数K=nm*/(nAnB)故：第二节可燃气体燃烧反应机理连锁反应：是一种需要经过若干中间基元反应才能完成的复杂反应，中间反应会产生一些活性很高的中间活性产物（活化中心），再由活化中心与原始反应物进行化学反应，这时除产生最终生成物外，同时也产生若干活化中心，因此可以使化学反应得以继续下去，在这种化学反应中，活化中心起着一种中间链节的作用，故称其为链锁反应。如果一链锁反应基本环节完成后，再生出来的活化中心数多于反应开始时的活化中心数（活化中心增殖），称为支链反应。由前苏联学者1927年发现的。氢的燃烧反应机理氢的燃烧反应机理被认为是典型的支链反应。链的产生：H2+O2→2OHH2+M→2H+MO2+O2→O3+O链的继续与支化：H+O2→OH+OOH+H2→H2O+HO+H2→H+OH器壁断链：H+器壁→0.5H2OH+器壁→0.5(H2O2)O+器壁→0.5O2空间断链：H+O2+M→HO2+M*O+O2+M

→O3+M*O+H2+M→H2O+M*将链的支化反应合并为：

H+3H2+O2→2H2O+3H如果按反应式：2H2+O2→2H2O，反应速度应该是：H2的反应速度取决于链的支化三个反应，第一个反应的活化能最大，因此总体来说，反应速度取决于反应：H+O2→OH+O，估计到温度的影响，氢的反应速度为：一氧化碳的燃烧反应机理实践证明只有存在H2O的情况下，CO才有可能开始快速的燃烧反应。链的产生：H2O+CO→H2+CO2H2+O2→2OH链的继续：OH+CO→CO2+H链的支化：H+O2→OH+OO+H2→H+OH断链：H+器壁→0.5H2CO+O→CO2一氧化碳的化学反应速度见P91公式8-5甲烷的燃烧反应机理碳氢化合物的燃烧反应机理很复杂，各类碳氢化合物再较低温度下即开始氧化，温度区域不同，反应机理往往不同，在高温下除了氧化反应外，还存在着分解和裂化反应。详细介绍见教材P91~92。链锁反应的特点链锁反应的反应速度随时间的变化有一个重要特点：再反应的初期有一个“感应期τi”。感应期内活化中心的不断积累的过程。第三节影响化学反应速度的因素从化学反应机理的分析，以及实验研究的结果，我们认识到影响化学反应速度的因素很多。活化能E活化能：是用以克服两分子碰撞时之排斥力，及破坏原有分子结构的化学键。例如：E1-E2=1000R，均在300K反应，其它参数相同，则W1/W2=exp(-1000/300)=1/28温度T温度对化学反应速度的影响成指数关系。例如：E=2000R，在T1=500K和T2=1000K，W1/W2=exp(2)=7.4活化能越大，温度对化学反应速度的影响越大。浓度C（分压力p）当反应物浓度增加，由于分子间碰撞次数增加故化学反应速度增大。反应级数越大，反应速度随浓度增加越大。反应混合物的成分1、化学当量比条件下，反应速度最快。2、反应混合物中的惰性气体成分会降低反应速度。第九章着火过程着火：燃烧化学反应速度很高时，释放大量的热，其中部分以光的形式—火焰表现出来，此瞬间现象称为着火。爆炸：当燃烧反应速度达到不可控制的地步时就叫爆炸。爆炸与着火没有严格的界限。使可燃混合物着火并开始燃烧，有两种方式：1、自燃着火（着火）：使混合物整个容积同时达到某一温度，混合物自动地、不再需要外界作用而着火达到燃烧状态，这种过程称为着火。2、被迫着火（点火）：用外界的能源如电热、电火花、炽热物体或小火苗等加入到可燃混合气中，使局部温度提高，发生着火燃烧，再自动地把火焰传播到其余混气去的过程称为点火。着火的条件分析：燃料、助燃氧化剂和温度。着火必须着重研究温度条件和能量平衡。第一节着火过程第一部分

（热自燃着火理论）热自燃着火理论：既然着火的反应是放热反应，那么化学反应速度达到急剧程度的主要原因是热量，即化学反应中的放热，除了各种损耗以外，仍有多余的热量加热自身，因而反应速度自我加速达到很高的程度而着火，研究的着眼点在于反应过程中热量的变化，故叫热着火理论。我们研究一个容器，其容积为Vr，表面积为S，其中充满可燃混合气，起始温度为T0，假设：1）反应中压力不变2）忽略辐射散热，粘性耗能和体积力3）混合气在容器中是静止的能量方程可简化为：常物性条件下：反应速度是温度的指数函数，此方程求解困难。1、简化理论认为自燃的瞬间即达到稳定状态，故（*）式简化为：等式左边为散热量，稳定的均匀散热为：式中：α—换热系数

T—容器内混气瞬时温度

Q散—单位容积的散热量等式右边为反应产生的热量(温度变量的形式)：

Q放—单位容积的散热量作图求解满足热平衡的温度，并分析。TQT02T01T03ABCDE着火条件除热平衡条件以外，应加入相切条件：联立方程组：得：所以：E/2R》1，着火温度不高，取正号无意义。如果4RT0/E＜1，则几点说明：①取4RT0/E＜1，展开多项式，对一般燃料是合理的；②不能得到初始温度T0越低，自燃着火温度越小的结论；③T0和TC之间只相差50℃左右，实验中通常用T0代表TC，不会引起很大的误差。④将上式带入能量方程，得：此式是自燃着火时各参数之间的关系式2、非稳态理论容器内混合气温度随时间改变，而在容器内温度成分均匀，能量平衡方程：带入无因次温度：得：上式简化为：τ2/τ1有极值，必须小于此值，θ才有解。上述近似理论结论基本一致，反映了自燃现象的本质——达到自燃之临界条件是热平衡能量关系。3、影响自燃的主要因素①压力如果其它参数为常数，自燃温度求解曲线TQT01CP2>P1P2P1P↑在温度相同的情况下反应物浓度增加反应速度增加，反应放热Q放↑，放热曲线向左移。降低压力的实质是降低了反应速度，必须提高起始温度，反应才能自行加速到着火。对应一定的自燃温度，有一个最低的压力使自燃能够实现，这个压力低限为自燃的临界压力。高空飞机点火问题。PT0着火区②混合气成分（Xi）对于一定的自燃温度，反应物浓度最少必须达到XAP才能产生自燃，这是反应物低限着火浓度。另一极端是当反应物浓度超过一定值XAR，不能自燃，此浓度为高限着火浓度。为什么？01浓度XiT0着火区③容器尺寸（特征尺寸r）尺寸越小，越不容易着火。r∝Vr/STQT01C④混合气性质活化能E，反应热ΔH，反应速度常数K0等都会改变Q放或Q散，所以使TC发生变化。第一节着火过程第二部分

（链锁自燃理论）谢苗诺夫的热自燃着火理论表明自燃之所以产生主要是由于感应期内分子热运动的结果，使热量不断积累达到反应自行加速。这一理论可以阐明可燃混合气中的不少现象，很多燃料在空气中常压下自燃的结果也大多符合这一理论。但也有不少现象合实验结果，热着火理论无法解释。比如着火半岛现象。在低压下一些可燃混合气，如H2+O2、CO+O2和CH4+O2等，其着火温度和临界压力的关系曲线不是热着火理论所提出的单调下降，呈S形，有两个或两个以上的着火界限，出现所谓的着火半岛现象。PT0着火区400℃600℃这种现象说明着火并非在所有情况下都是由于放热的积累而引起，实际上，大多数碳氢化合物燃料的燃烧过程都是极复杂的链锁反应，真正简单的双分子反应并不多，热着火理论之所以能解释一些实际燃烧现象，是由于链锁反应中间反应是由简单分子碰撞所构成，对于这些基元反应热着火理论是可以适用的。但整个反应不是简单的分子碰撞，所以有些现象热着火理论是解释不了的，特别是在低温、低压的条件下，链锁反应的特点突出，必须用链锁着火理论解释。链锁着火理论：认为使反应自行加速并不一定要依靠热量积累，可以通过链锁的分支，迅速增殖活化中心，来促使反应不断加速达到着火爆炸。1、链锁分支反应的发展条件链锁反应中，不但有导致活化中心形成的反应，也有使活化中心消灭的反应，所以链锁反应的速度是否增加，取决于二者之间的关系，即活化中心浓度增加的速度。活化中心浓度增大有两种因素：1）由于分子热运动的结果，显然这与链锁反应本身无关；2）由于链锁分支的结果。下面是一个简单的链锁反应：链的始发：MK1

R链的增殖：R+MK2

αR+M*链的终止：R+MK3

P（生成物）

RK4

碰壁

RK5

气相断链生成物的形成速度：活化中心生成速度：准稳态时：当自燃发生时：上式表明达到自燃临界链锁增殖系数α与增殖反应及终止反应速度系数有关，还与原始反应物浓度有关。2、以H2+O2为例，不同温度下的分支反应当温度较低时（T0<400℃）由于温度太低，热水平不高，无论氧分子或氢分子碰撞都不足以破坏自身的键，使链始发过程无法进行（即使有少量链始发反应，但终止反应很快），在任何压力下，反应无法加速到自燃。当温度较高时（400℃<T0<600℃）链的始发：H2+M→2H+M链的增殖：H+O2→OH+OO+H2→H+OH生成物：OH+H2→H2O+H链的终止：H→碰壁

OH→碰壁

O→碰壁说明：1）当压力很低时，链的终止反应强烈，活化中心无法积累，不能着火。

2）压力升高，分子浓度增大，平均自由行程减少，分子碰撞机会增加，增殖反应超过了终止反应，活化中心积累，反应速度增加，达到自燃。（低自燃着火界限）

3）压力继续升高，分子浓度增加，出现三分子反应：H+O2+M→HO2+M*，原活泼的活化中心生成寿命较长的HO2，使链终止，增殖系数变为1，整个反应再次回复到稳定反应。（高自燃着火界限） 4）压力再升高，又回到着火区

HO2+H2→H2O2+HH2O2→2OH非常高温度下（T0>600℃）分子动能较高链的增殖：H+O2→OH+OO+H2→H+OH生成物：OH+H2→H2O+HOH+OH→H2O+O链的终止：H+OH+M→H2O+M*H+H+M→H2+M*O+O+M→O2+M*着火半岛的影响因素综上所述，着火半岛现象可以看为链锁反应的明证。实验表明，容器大小、材料和表面状况，或混合气中加入惰性气体都会影响着火半岛的位置，主要是低界限位置，对高界限无显著影响。3、为什么会存在高低界限？若容器的体积较小，且压力又低，则活化中心向壁面扩散变得十分容易，因而大大增加了壁面碰撞失去活化得机会，中断速度增加，就出现了链锁自燃的低着火界限。若提高容器内混合气压力，由于分子浓度增大，减少了活化中心与壁面碰撞机会，链的中断主要发生在气相内部，压力越高这种机会越多，中断速度越来越大，就出现了链锁自燃的高界限。越过着火高界限后，若继续提高压力，就出现第三界限，高于该界限会引起爆炸，第三界限的存在完全可用热自燃着火理论解释，因随着压力的增高，反应放热的现象越来越显著，由于反应放热使热量积累而引起反应自行加速的作用越来越重要，达到第三界限时由于放热大于散热而引起的升温和加速居支配地位。4、感应期的确定令：f为与温度、活化能以及其它因素有关的分支反应速度常数；

g为与温度、活化能以及其它因素有关的链锁中断速度常数；

=f－g为实际链锁分支速度常数。当达到某一温度TC时，f=g，

=0，直线规律增大，直至反应物全部耗尽，此时不会自燃。温度稍微降低，

=f－g<0，速度趋于一低限值，稳定反应。温度稍高，

=f－g>0，活化中心不断积累产生爆炸。TC称为链锁自燃温度。dn/dt=W1+

n式中：n——活化中心浓度W1——因外界能量作用生成原始活化中心速度初始条件：t=0，n=0，dn/dt=W1a为一个活化中心反应生成最终产物分子数。感应期：就是反应速度由几乎为零增大到可以察觉到一定数值Wti时所需时间。5、另一链锁分支反应明证——冷焰在低温低压下，燃料和氧化剂不需反应放热而可由链锁反应的自行加速产生自燃，这就是所谓冷焰现象。以丙烷与空气反应而言，可看见有发光的火焰出现，这是由于化学冷光现象或不平衡的辐射现象，而测量其温度却很低，而且其中并不是所有反应物都消耗，压力稍增，出现热焰，才有很大温升，以及反应物浓度消耗。碳氢燃料自燃的一般特点：1）有感应期存在：300℃，1分钟，350~400℃，1秒左右；2）反应速度也被容器表面所控制；3）反应中有醛的生成，作为中间产物，有催化作用，使反应加速，缩短感应期；4）除很低的碳氢比的燃料外，都有冷焰出现，作为热焰的先声，即两级着火现象。小结：热自燃理论只考虑热平衡，所得结论只体现物理参数影响，反应动力学参数很少，对某些自燃现象往往无法解释；链锁自燃理论只考虑分支反应忽略热问题，将自燃作为等温反应处理；实际自燃现象是两者综合结果，热平衡方程和活化中心增殖方程同时求解。第二节点火过程（强迫着火）强迫着火似乎和自燃着火完全不同，但两者机理是非常一致的，我们同样可用热平衡的观点分析强迫着火达到着火之临界状况时的各物理化学参数的关系。TWT0xT除温度场分布以外，还必须注意反应物浓度的分布。强迫着火的成功必须同时考虑浓度场分布，否则不能使火焰传播。TWxC反应物生成物1、炽热物体点火石英球半径r，温度TW，边界层厚度δ，边界层混合气反应热：散热：2、火焰点火我们用来点火的先锋火焰（预燃火焰），为无限大平面火焰，四周混合气温度T0，静止。-aaTfT0能量方程为边界条件：t=0，0<|y|<a，T=Tfa<|y|<∞，T=T0t>0，y=0，T’=0y=∞，T=T0，T’=0随着时间增大，温度分布逐渐拉平。有两种情况：1）先锋火焰宽度过小，则由它引起可燃混合气反应生热率低于散热率，温度场分布很快拉平，最后导致先锋火焰熄灭。2）先锋火焰宽度很大，则由它引起可燃混合气反应生热率大于散热率，使温度场分布延伸很远，出现火焰传播。故存在临界宽度：3、电火花点火点火最小能量Emin=Admin对于大多数碳氢化合物与空气混合物A=7.12×10-3J·cm-2淬熄距离：dmin=2λ/(ρ0V0cp)V0为点火成功时混合气速度（即火焰传播速度）第三节着火浓度界限点火浓度界限和着火浓度界限类似，都有浓度界限，混合气只能在一定浓度范围内才能着火，这个浓度范围称为着火浓度界限。见P101表9-2。影响着火浓度的条件1、压力仅当压力下降显著时才有明显影响，在较高压力下，压力对浓度界限几乎无影响。2、温度提高可燃混合气初始温度，可以使点火界限变宽，温度对着火界限的影响主要反映在着火浓度上限，对着火浓度下限几乎没有影响。3、流动速度流速越大，着火浓度范围越窄。主要表现在与换热系数有关的Nu的变化。4、惰性气体的掺入掺入惰性气体成分会使着火范围变窄，主要反映在着火上限。5、可燃气体成分含有多种可燃气体成分的混合气着火浓度范围可以采用P101公式9-7计算。例：某可燃气体混合物含CO—50%，H2—50%，求其在空气中的点火浓度界限。解：查表9-2H2的点火浓度界限为4.0~80.0%；CO的点火浓度界限为12.5~80.0%。混合气体点火浓度上限为：混合气体点火浓度下限为：第四节燃烧室中的着火和熄火实际的燃烧室中的着火过程并非在上述的密闭空间进行的，而是一个有连续不断的燃料和氧化剂供应，以及烟气流出的开口系统中进行的，气体流经燃烧室有一定的时间，燃料和氧化剂混合和化学反应有一定的时间，可能完全燃烧，也可能不完全燃烧。对一简化模型进行研究条件：1）燃烧室是绝热的，着火过程和燃烧过程均为绝热过程；

2）燃烧室内温度、浓度、压力等参数和出口参数相同，即零维模型；

3）燃料和空气已充分混合均匀，进入燃烧室初始温度为T0，浓度为C0；

4）燃烧产物连续流出，温度为T，烟气中可燃物浓度为C；

5）可燃混合物在燃烧室停留时间为t1，完成化学反应需时间t2。取无因次量称为无量纲放热率或燃烧完全系数；称为无量纲温度；称为无量纲时间。首先考查