《消防燃烧学》第5章_燃烧温度

null第五章 燃烧温度第五章 燃烧温度《工程燃烧学》燃烧温度燃烧温度燃烧温度＝炉内燃烧后的温度＝未排放的烟气温度，即燃料燃烧时燃烧产物达到的温度 与燃料种类、燃料成分、燃烧条件、传热条件等因素有关 取决于热量收入和热量支出的平衡关系 从能量平衡方程出发，求燃烧温度 能量平衡能量平衡热量收入 燃料发热量Q低，因为炉内温度>100oC，水分处于蒸汽状态 空气带入的物理热Q空=Ln.c空r.(t空-0) 燃料带入的物理热Q燃l=cf燃.(t燃-0)，因是单位燃料 热量支出有 燃烧产物物理热Q产=Vn.c产.(t产-0) 燃烧产物和炉向周围的传热Q传 不完全燃烧热损失Q不 产物在高温下热分解的吸热Q分 能量平衡方程 Q低+Q空+Q燃＝Q产+Q传+Q不+Q分燃烧产物温度燃烧产物温度实际温度计算式 理论燃烧温度 假定绝热，Q传＝0；完全燃烧，Q不＝0理论燃烧温度理论燃烧温度理论燃烧温度表示燃料在某燃烧条件下能达到的最高温度 选择燃料、燃烧条件、控制温度、炉温水平的估计、热交换计算等，都需要计算该值理论发热温度理论发热温度燃料理论发热温度(发热温度) 在绝热Q传＝0，完全燃烧Q不＝0的基础上，进一步忽略热分解Q分＝0，规定空气和燃料不预热Q空＝0，Q燃＝0，空气消耗系数n＝1，则 与传热条件、炉子结构等因素有关吗？ 只和燃料性质有关 理论发热温度的计算理论发热温度的计算 确定Q低值（如何计算？？）: Q的计算，固体或者液体燃料用门捷列夫公式或者实验测定，气体燃料使用各组分发热量之和计算 确定烟气体积V0，等于各成分体积之和 如认为只有三种成分CO2、H2O、N2，则 V0＝VCO2＋VH2O＋VN2 VCO2、VH2O、VN2由燃料成分计算(如何计算？) 说明：此处忽略掉了S理论发热温度的计算理论发热温度的计算确定烟气比热c产，它是强烈相关于温度t产的 (1比热近似法) 查表5－2得到各温度下的c产值 (2内插值近似) 查附表7得各温度下各气体成分的c值 (3求解方程法) 认为各气体成分c值与温度成2次级数关系，c＝A1＋A2t＋A3t2，通过查表5－1得到各系数比热近似法比热近似法产物整体比热近似值法(表5－2) 根据具体的燃料成分计算V0 ＝(VCO2＋VH2O＋VN2＋…) ，根据燃料种类确定c产 适用性：燃烧产物的平均比热受温度的影响不显著，特别是空气作助燃剂 CO2和H2O的比热对温度的变化比较敏感，N2不明显 C和H燃烧以后，产物的比热虽然增加，但是不大 各种燃料燃烧以后产物的比热介于C和H的产物比热之间，差别不大null比热近似法求解过程比热近似法求解过程比热近似法求温度（比热随温度增大而增大） 假定发热温度在表中的一个范围内，查比热c产，得V0 c产值，计算得t 若t在该范围内，则t就是发热温度t热 若t>该范围，则应往温度值小的范围内重新查比热，然后再计算t 若t<该范围，则应往温度值大的范围内重新查比热，再计算t 重复（3）和（4），直到计算得到的t在假定的温度范围内，就是所要求的发热温度内插值近似法内插值近似法假设：c=A1+A2t+A3t2, 温度变化小时，c与t为线性关系 利用i=c*t=Q低/V0, 认为i与t呈线性 根据燃料成分求Q低和V0，然后计算i，再根据i值反算温度t内插值近似法的过程内插值近似法的过程首先假设一个温度t’，通过附表7查各气体的平均比热，求出燃烧产物的平均比热c’ 产物的平均比热为各组分比热的加权和 c’=(CO2’.cCO2+H2O’.cH2O+N2’.cN2)/100 计算该温度下的i’=c’ . t’,使得i’i 利用i与t的线性关系，根据几何相似性，即可求出t热方程求解燃料理论发热温度方程求解燃料理论发热温度方程求解法(表5－1取系数) c＝A1＋A2t＋A3t2 如认为只有三种成分CO2、H2O、N2，则 V0 c产 ＝VCO2 (A1CO2 +A2CO2t+ A3CO2t2) ＋ VH2O (A1H2O +A2H2Ot+ A3H2Ot2) ＋VN2 (A1N2 +A2N2t+ A3N2t2) V0 c产 ＝a＋bt＋ct2 因此 ct3＋bt2＋at－Q低＝0 解方程即得t热理论燃烧温度计算理论燃烧温度计算理论燃烧温度表达式如下 Q低、Q空、Q燃都容易计算 需要计算Vn.c产 更关键的是计算Q分高温热分解高温热分解温度越高，分解越强；压力越高，分解较弱 工业炉中，只考虑温度，且只有大于1800度才考虑热分解 并且只考虑CO2和H2O的热分解反应，则分解热Q分计算Vn.c产计算Vn.c产忽略热分解引起Vn.c产的变化 将燃烧产物分为理论燃烧产物和剩余空气两部分 Vn.c产 ＝V0.c产+(Ln-L0).c空 ＝V0.c产+(n-1)L0.c空 V0、L0根据燃料的成分计算 注意：右边c产是理论燃烧产物的比热计算Q分计算Q分（1）忽略。在温度<1800oC的情况下，热分解很少发生，或热分解对温度的影响很小时，可忽略Q分＝0 （2）按CO2分解度fCO2和H2O的分解度fH2O计算 Q分 = 12600VCO+10800VH2 = 12600fCO2.(VCO2)未+10800fH2O. (VH2O)未 fCO2、 fH2O与温度有关，可查附表8和附表9 (VCO2)未、 (VH2O)未是没有分解时完全燃烧后的产物成分体积，可依据燃料成分直接计算计算理论燃烧温度计算理论燃烧温度（1）确定Q低、Q空、Q燃、Q分、 Vn.c产的取值后直接计算，方法同发热温度的计算 此方法需先假定一个温度来确定比热和分解度，因此需要重复计算，运算麻烦 计算理论燃烧温度计算理论燃烧温度（2）计算不考虑Q分的t理’，然后查图5－3得到t理 （3）计算不考虑Q分的i总，然后查图5－4得到t理 影响理论燃烧温度的因素影响理论燃烧温度的因素燃料种类和发热量 主要取决于单位体积燃烧产物的热含量 考虑Q低/V0，比考虑Q低的影响更符合规律 空气消耗系数n 在n>=1的情况下，n值越大，理论燃烧温度越低。因此在保证完全燃烧的情况下，尽量减小n影响理论燃烧温度的因素影响理论燃烧温度的因素空气（或煤气）的预热温度 预热空气可显著提高理论燃烧温度。如对高炉煤气、发生炉煤气，预热空气升高200oC可提高理论燃烧温度100oC，对重油、天然气等可提高150oC 对高发热量的煤气，预热空气比预热煤气效果更大，因为发热量越高，L0越大，空气的物理热更多 预热是利用余热在低温下实现，非常利于节能 空气的富氧程度 氧含量越高，燃烧产物生成量越减少。因为氮气少 在氧含量在小于约40％时，氧含量变化影响显著。大于40％后，变化影响减缓。 氧含量对高热值燃料影响大，对低热值燃料影响小思考题思考题1、计算理论燃烧温度的假设前提是什么？ 2、计算燃料理论发热温度的燃烧条件要求又是什么？ 3、内插值法求发热温度时，计算步骤是怎样的 ？4、对于理论燃烧温度，有哪些计算方法 ？5、理论燃烧温度的影响因素有哪几个 ？