2025年燃烧学导论考试题及答案

2025年燃烧学导论考试题及答案一、选择题（每题3分，共30分）1.以下哪种物质不属于可燃气体？（）A.氢气B.氧气C.一氧化碳D.甲烷答案：B。氧气是助燃气体，本身不可燃。氢气、一氧化碳、甲烷均为常见的可燃气体。2.预混燃烧与扩散燃烧的主要区别在于（）。A.燃烧速度B.反应物是否预先混合C.火焰温度D.燃烧产物答案：B。预混燃烧是燃料和氧化剂预先混合好后进行的燃烧，扩散燃烧则是燃料和氧化剂边混合边燃烧，二者主要区别在于反应物是否预先混合。虽然燃烧速度、火焰温度等也会有差异，但不是本质区别。3.可燃物质在没有外部火花、火焰等火源的作用下，因受热或自身发热并蓄热所产生的自然燃烧现象称为（）。A.闪燃B.着火C.自燃D.爆炸答案：C。闪燃是易燃或可燃液体表面挥发的蒸汽与空气形成的混合物遇火源能发生一闪即灭的燃烧现象；着火是可燃物质与火源接触能被点燃并持续燃烧的现象；爆炸是物质在极短时间内发生剧烈的物理、化学变化，同时释放出大量能量并伴有巨大声响的现象；自燃符合题干描述。4.层流预混火焰的传播速度主要取决于（）。A.燃料的化学性质B.混合气的温度C.混合气的压力D.以上都是答案：D。燃料的化学性质决定了其反应活性和放热量等，会影响火焰传播速度；混合气温度升高，分子热运动加剧，反应速率加快，火焰传播速度增大；混合气压力改变会影响分子的碰撞频率等，从而影响火焰传播速度。5.以下关于火焰结构的说法，正确的是（）。A.预混火焰只有一个反应区B.扩散火焰有两个反应区C.层流火焰和湍流火焰的结构完全相同D.火焰的颜色与燃烧物质无关答案：B。预混火焰一般有预热区和反应区；扩散火焰通常有内反应区和外反应区；层流火焰和湍流火焰结构有明显不同，湍流火焰更复杂；火焰的颜色与燃烧物质有关，不同物质燃烧会呈现不同颜色。6.可燃混合气的爆炸极限受多种因素影响，以下哪种情况会使爆炸极限变宽？（）A.混合气温度降低B.混合气压力降低C.加入惰性气体D.混合气温度升高答案：D。混合气温度升高，分子活性增强，反应更容易进行，会使爆炸极限变宽；温度降低、压力降低、加入惰性气体一般会使爆炸极限变窄。7.以下哪种灭火方法是通过降低燃烧物温度来灭火的？（）A.窒息法B.冷却法C.隔离法D.化学抑制法答案：B。窒息法是阻止空气流入燃烧区或用不燃物质冲淡空气，使燃烧物得不到足够的氧气而熄灭；冷却法是将灭火剂直接喷射到燃烧物上，以降低燃烧物的温度，当温度低于燃点时，燃烧就会停止；隔离法是将火源处或其周围的可燃物质隔离或移开，燃烧会因缺少可燃物而停止；化学抑制法是通过抑制自由基的产生或降低自由基的浓度来灭火。8.对于液体燃料的燃烧，以下说法正确的是（）。A.液体燃料直接燃烧B.液体燃料先蒸发成蒸汽，蒸汽再燃烧C.液体燃料的燃烧速度与蒸发速度无关D.液体燃料燃烧时不会产生火焰答案：B。液体燃料通常先蒸发成蒸汽，蒸汽与空气混合后进行燃烧；液体燃料的燃烧速度与蒸发速度密切相关；液体燃料燃烧时一般会产生火焰。9.燃烧过程中的链式反应分为直链反应和支链反应，以下哪种反应属于支链反应？（）A.氢气和氯气的反应B.一氧化碳的燃烧反应C.甲烷的燃烧反应D.以上都是答案：D。氢气和氯气的反应、一氧化碳的燃烧反应、甲烷的燃烧反应等都涉及支链反应。在支链反应中，一个自由基反应后会产生多个新的自由基，使反应迅速加速。10.以下关于燃烧热的说法，错误的是（）。A.燃烧热是指单位质量或单位体积的燃料完全燃烧时所放出的热量B.不同燃料的燃烧热不同C.燃烧热与燃烧条件无关D.燃烧热是衡量燃料优劣的重要指标之一答案：C。燃烧热与燃烧条件有关，例如是否完全燃烧等会影响最终放出的热量。燃烧热是指单位质量或单位体积的燃料完全燃烧时所放出的热量，不同燃料的燃烧热不同，它是衡量燃料优劣的重要指标之一。二、填空题（每题3分，共15分）1.燃烧的必要条件是可燃物、助燃物和______。答案：着火源。可燃物、助燃物和着火源是燃烧发生的三个必要条件，缺一不可。2.可燃混合气的着火方式主要有______和______两种。答案：强迫着火；自然着火。强迫着火是借助外部火源使可燃混合气着火，自然着火是可燃物质因受热或自身发热并蓄热而发生的自然燃烧。3.层流火焰向湍流火焰转变的判据是______。答案：雷诺数。雷诺数是判断流体流动状态（层流或湍流）的一个重要参数，当雷诺数达到一定值时，层流火焰会转变为湍流火焰。4.燃料按物态可分为固体燃料、______和______。答案：液体燃料；气体燃料。这是常见的燃料分类方式，不同物态的燃料具有不同的燃烧特性。5.爆炸极限的表示方法有______和______。答案：体积分数；质量分数。通常用体积分数表示较多，在一些特定情况下也会用质量分数来表示爆炸极限。三、简答题（每题10分，共30分）1.简述预混燃烧和扩散燃烧的特点。答：预混燃烧的特点：燃烧速度快，因为燃料和氧化剂预先混合均匀，反应可以迅速进行。火焰传播速度相对稳定，在一定条件下有较为确定的传播速度。火焰结构相对简单，一般有明显的预热区和反应区。燃烧过程容易发生爆炸，当预混气浓度在爆炸极限范围内时，遇火源易引发爆炸。扩散燃烧的特点：燃烧速度较慢，因为燃料和氧化剂是边混合边燃烧，混合过程相对较慢。火焰温度分布不均匀，通常火焰中心温度较高，边缘温度较低。火焰稳定性较好，不易发生爆炸，因为燃料和氧化剂是逐渐混合的，很难形成达到爆炸极限的混合气。火焰形状和大小与燃料和氧化剂的供应方式和速度有关。2.影响可燃混合气爆炸极限的因素有哪些？并简要说明其影响规律。答：影响可燃混合气爆炸极限的因素及影响规律如下：温度：温度升高，爆炸极限变宽。因为温度升高使分子的热运动加剧，反应活性增强，更容易发生燃烧和爆炸，使可燃混合气在更宽的浓度范围内都能爆炸。压力：压力升高，爆炸极限变宽；压力降低，爆炸极限变窄。压力变化会影响分子间的碰撞频率和反应速率，压力升高时，分子碰撞机会增多，反应更容易进行，爆炸范围扩大。含氧量：含氧量增加，爆炸极限变宽。更多的氧气可以使燃料更充分地燃烧，使可燃混合气在更宽的浓度范围内达到爆炸条件。惰性气体含量：加入惰性气体，爆炸极限变窄。惰性气体不参与燃烧反应，会稀释可燃混合气和氧气的浓度，降低反应速率，使爆炸范围缩小。容器的尺寸和材质：容器尺寸越小，爆炸极限变窄。小尺寸容器会限制火焰的传播，使反应难以持续进行；容器材质也会影响热传导和自由基的销毁，从而影响爆炸极限。3.简述灭火的基本原理和常见的灭火方法。答：灭火的基本原理是破坏燃烧的必要条件，使燃烧反应无法继续进行。主要有以下几个方面：消除可燃物：将火源周围的可燃物质移开或隔离，使燃烧因缺少可燃物而停止。隔绝助燃物：阻止空气流入燃烧区或用不燃物质冲淡空气，使燃烧物得不到足够的氧气而熄灭。降低温度：将灭火剂直接喷射到燃烧物上，使燃烧物的温度降低到燃点以下，燃烧就会停止。抑制链式反应：通过抑制自由基的产生或降低自由基的浓度，中断燃烧的链式反应，使燃烧停止。常见的灭火方法有：冷却法：如用水灭火，水蒸发时吸收大量热量，降低燃烧物的温度。窒息法：用二氧化碳、氮气等惰性气体充满燃烧空间，或用湿棉被、泡沫等覆盖燃烧物，隔绝空气。隔离法：将火源附近的可燃、易燃、易爆和助燃物品搬走，关闭可燃气体、液体管路的阀门，以减少和阻止可燃物质进入燃烧区。化学抑制法：使用干粉、卤代烷等灭火剂，它们能抑制燃烧反应中的自由基，从而中断燃烧的链式反应。四、计算题（15分）已知甲烷（CH₄）的低位发热量为50000kJ/kg，若要将1000kg水从20℃加热到100℃，假设热效率为80%，需要消耗多少千克甲烷？（水的比热容c=4.2kJ/(kg·℃)）解：首先计算将1000kg水从20℃加热到100℃所需的热量Q：根据热量计算公式Q=cmΔT，其中c=4.2kJ/(kg·℃)，m=1000kg，ΔT=10020=80℃则Q=4.2×1000×80=336000kJ设需要消耗的甲烷质量为m₁kg，已知甲烷的低位发热量为50000kJ/kg，热效率为80%，则有：m₁×50000×80%=336000m₁=336000÷(50000×0.8)m₁=336000÷40000m₁=8.4kg答：需要消耗8.4千克甲烷。五、论述题（10分）论述燃烧学在能源利用和环境保护中的重要作用。答：燃烧学在能源利用和环境保护中都具有至关重要的作用，具体体现在以下几个方面：在能源利用方面：提高能源利用效率：燃烧学研究燃料的燃烧过程和机理，通过优化燃烧条件，如合理控制燃料和空气的混合比例、提高燃烧温度等，可以使燃料更充分地燃烧，减少能源的浪费，提高能源的利用效率。例如，在火力发电厂中，通过研究燃烧学原理，改进锅炉的燃烧技术，能显著提高煤炭的燃烧效率，降低发电成本。开发新型能源：燃烧学为新型能源的开发和利用提供理论支持。对于生物质能、氢能等新型能源，研究其燃烧特性和规律，有助于将其有效地应用于实际能源系统中。例如，对氢气燃烧的研究，为氢燃料电池和氢内燃机的发展奠定了基础，推动了新能源汽车等领域的进步。能源的多元化利用：了解不同燃料的燃烧特点，能够实现能源的多元化利用。可以根据不同的需求和资源条件，选择合适的燃料进行燃烧，提高能源供应的稳定性和可靠性。例如，在一些地区可以利用当地丰富的生物质资源进行燃烧发电，实现能源的就地取材和有效利用。在环境保护方面：减少污染物排放：燃烧学研究可以帮助控制燃烧过程中污染物的生成。通过优化燃烧条件和采用先进的燃烧技术，如低氮燃烧技术，可以减少氮氧化物、二氧化硫、颗粒物等污染物的排放。例如，在工业锅炉和汽车发动机中应用这些技术，能够有效降低大气污染物的排放，改善空气质量