燃烧热教学论文

燃烧热教学论文（精选8篇）

燃烧热教学论文 篇1

一、预设背景:

据《2013年普通高等学校招生全国统一考试大纲的说明 (理科·课程标准实验版) 》必考内容P204 (5) 7要求:理解盖斯定律, 并能运用盖斯定律进行有关反应焓变得简单计算。并附:题型示例P211例6和P212例7

例6、已知:H2 (g) 、C2H4 (g) 和C2H5OH (1) 的燃烧热分别是:-285.8k J/mol、-1411.0k J/mol和 -1366.8k J/mol。则由C2H4 (g) 和H2O (l) 反应生成C2H5OH (l) 的△H为 ()

A.-44.2k J/mol B.+44.2k J/mol

C.-330k J/mol D.+330k J/mol

【答案】A【说明】本题涉及化学反应与能量变化, 主要考查考生对于化学反应热和盖斯定律的理解和简单计算的能力。

例7、工业上利用天然气 (主要成分为CH4) 与CO2进行高温重整制备CO, 已知CH4、H2和CO的燃烧热 (ΔH) 分别为-890.3k J·mol-1、-285.8k J·mol-1 和-283.0k J·mol-1, 则生成1m3 (标准状况) CO所需热量为 _______。

【答案】5.52×103k J【说明】本题以光气制备和分解的研究与应用为情景, 考查了中学课程中一些基本物质的制备反应, 并且除涵盖运用燃烧热数据计算反应热之外, 还要求考生能够正确理解和运用平衡常数、转化率、平均反应速率的概念及其计算, 特别是根据相关数据关系图来正确判断温度、浓度等的变化对反应速率及化学平衡的影响。

二、预设过程: (盖斯定律法)

1.例 6 预设过程

(1) 写出H2 (g) 、C2H4 (g) 和C2H5OH (1) 的燃烧热的化学方程式

(3) 比较目标反应和已知反应, 利用盖斯定律:

2.例7预设过程

(1) 写出CH4 (g) H2 (g) 、和CO的燃烧热的化学方程式

(2) 写出目标反应:

(3) 比较目标反应和已知反应, 利用盖斯定律:

三、生成过程及理论基础

燃烧热是指1mol某物质完全燃烧生成稳定化合物时所放出的热量, 以CH4 (g) 燃烧热为例:CH4 (g) +2O2 (g) =CO2 (g) +2H2O (l) △H=-890.3k J·mol-1, 其中:O2 (g) 、CO2 (g) 和H2O (l) 为稳定的物质, 把他们的能量假设为0, 则据反应热的概念知此假设情况下, CH4 (g) 的能量为890.3k J,

则:例6用稳态法理解为:

则目标反应:C2H4 (g) +H2O (l) =C2H5OH (1) 的△H为:C2H5OH (1) 的能量为1366.8与C2H4 (g) 的能量为1411.0的差值:-44.2k J/mol。

则:例7用稳态法理解为:

据CH4 (g) +2O2 (g) =CO2 (g) +2H2O (l) △H=-890.3k J·mol-1知CH4 (g) 的能量为890.3k J。

据H2 (g) +1/2O2 (g) =H2O (l) △H1=-285.8k J·mol-1知H2 (g) 的能量为285.8k J。

据CO (g) +1/2O2 (g) =CO2 (g) △H3=-283.0k J·mol-1知CO (g) 的能量为283.0k J。

则目标反应:CH4 (g) +CO2 (g) =2CO (g) +2H2 (g) 的△H为 :2mol CO (g) 和2mol H2 (g) 的能量和与1mol CH4 (g) 的能量的差:285.8×2+283.0×2-890.3=247.3k J/mol。

故:生成1m3 的CO (g) 所吸收的热量为:1000L/22.4mol·L-1×247.3k J/mol/2=5.52×103k J

为 890.3k J。

四、具体应用、使用范围及优点

1.应用: (1) 实验测得, 1g液态乙醇在足量的氧气中燃烧生成二氧化碳和液态水时放出热29.7k J热量, 试写出乙醇燃烧的热化学方程式_______。

(2) 已知C2H4的燃烧热 (△H) 为-1411.0k J·mol-1、1mol H2O (g) 转化为H2O (1) 时放出44.0k J热量, 1mol CH3CH2OH (g) 转变为1mol CH3CH2OH (1) 时放出54.8k J热量, 乙烯和水蒸气加成, 每生成1mol的乙醇蒸汽放出的热量为 _____k J

用稳态法理解为:由 (1) 知CH3CH2OH (l) 的能量为1366.2k J, 结合 (2) 知C2H5OH ( g ) 的能量为1366.2k J+54.8k J=1421k J, 由 (2) 知C2H4 (g) 的能量为1411.0k J, 则目标反应:C2H4 (g) +H2O (g) =C2H5OH (g) 的△H为:C2H5OH (g) 的能量与C2H4 (g) 的能量和H2O (g) 的差, 1421k J- (1411.0k J+44.0k J) =34k J.

2.使用范围:

(1) 只给燃烧热, 未给热化学方程式。 (2) 燃料之间的相互转化。

3.优点

(1) 计算量小 (2) 正确率高 (3) 思维上升一个层次

(4) 节约写热化学方程式的时间

该法大大节约了学生思考和计算的时间, 也可避免计算过程中出现的错误, 这也是高考理综考试追求的最高境界, 也为燃烧热计算开辟了一个新的里程。

摘要：预设利用盖斯定律和燃烧热可以求出某些反应的反应热, 过程复杂, 耗时长, 结果不准确, 在实际教学中和学生共同探讨, 结合能量最低原理中的稳定状态进行假设, 燃烧热即为该燃料的能量, 计算起来方便得多。尤其适用于未给定热化学方程式的相关试题。最后生成稳态法在燃烧热计算中的应用技巧。

关键词：燃烧热,盖斯定律,稳态法

参考文献

[1]《2013年普通高等学校招生全国统一考试大纲的说明 (理科·课程标准实验版) 》

燃烧热教学论文 篇2

化学热力学 实验一 燃烧热的测定

【目的要求】

1.通过测定萘的燃烧热，掌握有关热化学实验的一般知识和技术。2.掌握氧弹式量热计的原理、构造及其使用方法。3.掌握高压钢瓶的有关知识并能正确使用。【实验原理】

燃烧热是指1 mol物质完全燃烧时的热效应，是热化学中重要的基本数据。一般化学反应的热效应，往往因为反应太慢或反应不完全，因而难以直接测定。但是，通过盖斯定律可用燃烧热数据间接求算。因此燃烧热广泛地用在各种热化学计算中。许多物质的燃烧热和反应热已经精确测定。测定燃烧热的氧弹式量热计是重要的热化学仪器，在热化学、生物化学以及某些工业部门中广泛应用。燃烧热可在恒容或恒压情况下测定。由热力学第一定律可知：在不做非膨胀功情况下，恒容反应热QV＝ΔU，恒压反应热Qp＝ΔH。在氧弹式量热计中所测燃烧热为QV，而一般热化学计算用的值为Qp，这两者可通过下式进行换算：

Qp＝QV ＋ ΔnRT(1)式中：Δn为反应前后生成物与反应物中气体的摩尔数之差；R为摩尔气体常数；T为反应温度(K)。

在盛有定量水的容器中，放入内装有一定量样品和氧气的密闭氧弹，然后使样品完全燃烧，放出的热量通过氧弹传给水及仪器，引起温度升高。氧弹量热计的基本原理是能量守恒定律，测量介质在燃烧前后温度的变化值，则恒容燃烧热为：

QV ＝（M/m）· W·(t终－t始)(2)式中：W为样品等物质燃烧放热使水及仪器每升高1℃所需的热量，称为水当量。

水当量的求法是用已知燃烧热的物质(如本实验用苯甲酸)放在量热计中燃烧，测定其始、终态温度,一般来说，对不同样品，只要每次的水量相同，水当量就是定值。热化学实验常用的量热计有环境恒温式量热计和绝热式量热计两种。环境恒温式量热计的构造如图2-1-1所示。

由图可知，环境恒温式量热计的最外层是储满水的外筒(图中5)，当氧弹中的样品开始燃烧时，内筒与外筒之间有少许热交换，因此不能直接测出初温和最高温度，需要由温度—时间曲线(即雷诺曲线)进行确定,详细步骤如下：

将样品燃烧前后历次观察的水温对时间作图，联成FHIDG折线，如图2-1-2所示。图中H相当于开始燃烧之点，D为观察到的最高温度读数点，作相当于环境温度之平行线JI交折线于I过I点作ab垂线，然后将FH线和GD线外延交ab线A、C两点，A点与C点所表示的温度差即为欲求温度的升高ΔT。图中AA′为开始燃烧到温度上升至环境温度这一段时间Δt1内，由环境辐射进来和搅拌引进的能量而造成体系温度的升高必须扣除，CC′为 温度由环境温度升高到最高点D这一段时间Δt2内，体系向环境辐射出能图2-1-1 环境恒温式氧弹量热计

量而造成体系温度的降低，因此需要添加上。由此可见AC两点的温差是较1-氧弹；2-温度传感器；3-内筒；4-空气隔层；5-外筒；6-搅拌

客观地表示了由于样 品燃烧致使量热计温度升高的数值。

有时量热计的绝热情况良好，热漏小，而搅拌器功率大，不断稍微引进能量使得燃烧后的最高点不出现，如图2-1-3所示。这种情况下ΔT仍然可以按照同样方法校正。

图2-1-2 绝热较差时的雷诺校正图 图2-1-3 绝热良好时的雷诺校正图

【仪器试剂】

氧弹式量热计1套；氧气钢瓶(带氧气表)1个；台称1只；电子天平1台(0.0001g)。苯甲酸(A.R.)；萘(A.R.)；燃烧丝；棉线。【实验步骤】 1.水当量的测定：

(1)仪器预热 将量热计及其全部附件清理干净，将有关仪器通电预热。(2)样品压片 在电子台秤上粗称0.7～0.8g苯甲酸，在压片机中压成片状；取约10cm长的燃烧丝和棉线各一根，分别在电子天平上准确称重；用棉线把燃烧丝绑在苯甲酸片上，准确称重。

(3)氧弹充氧 将氧弹的弹头放在弹头架上，把燃烧丝的两端分别紧绕在氧弹头上的两根电极上；在氧弹中加入10mL蒸馏水，把弹头放入弹杯中，拧紧。当充氧时，开始先充约0.5MPa氧气，然后开启出口，借以赶出氧弹中的空气。再充入1MPa氧气。氧弹放入量热计中，接好点火线。

(4)调节水温 准备一桶自来水，调节水温约低于外筒水温1℃。用容量瓶量取一定体积（视内筒容积而定）已调温的水注入内筒，水面盖过氧弹。装好搅拌头。(5)测定水当量 打开搅拌器，待温度稳定后开始记录温度，每隔30s记录一次，直到连续几min水温有规律微小变化，开启“点火”按钮，当温度明显升高时，说明点火成功，继续每30s记录一次；到温度升至最高点后，再记录几min，停止实验。

停止搅拌，取出氧弹，放出余气，打开氧弹盖，若氧弹中无灰烬，表示燃烧完全，将剩余燃烧丝称重，待处理数据时用。

2.测量萘的燃烧热 称取0.6～0.7g萘，重复上述步骤测定之。【注意事项】

— 内筒中加3000mL水后若有气泡逸出，说明氧弹漏气，设法排除。— 搅拌时不得有摩擦声。

— 燃烧样品萘时，内筒水要更换且需重新调温。— 氧气瓶在开总阀前要检查减压阀是否关好；实验结束后要关上钢瓶总阀，注意排净余气，使指针回零。【数据处理】

1.将实验条件和原始数据列表记录。

2.由实验数据分别求出苯甲酸、萘燃烧前后的t始和t终。3．由苯甲酸数据求出水当量W。

Q总热量=Q样品·(M/m)＋Q燃丝·m燃丝＋Q棉线·m棉线－5.983·VNaOH＝ W·(t终－t始)式中：Q铁丝= －6695J·g-1；Q镍铬丝=－1400.8J·g-1；Q棉线=－17479J·g-1。4．求出萘的燃烧热QV，换算成Qp。

5.将所测萘的燃烧热值与文献值比较，求出误差，分析误差产生的原因。

思 考 题

1.在氧弹里加10mL蒸馏水起什么作用？2.本实验中，那些为体系？那些为环境？实验过程中有无热损耗，如何降低热损耗？盛水桶内部物质及空间为系统，除盛水桶内部物质及空间的热量计其余部分为环境，系统和环境之间有热交换，热交换的存在会影响燃烧热测定的准确值，可通过雷诺校正曲线校正来减小其影响。

3.在环境恒温式量热计中，为什么内筒水温要比外筒水温低？低多少合适？ 4.欲测定液体样品的燃烧热，你能想出测定方法吗？玻璃泡中 【讨论】

1.量热计的类型很多，分类方法也不统一。常用的为环境恒温式和绝热式量热计两种。绝热式量热计的外筒中有温度控制系统，在实验过程中，内桶与外筒温度始终相同或始终略低0.3℃，热损失可以降低到极微小程度，因而，可以直接测出初温和最高温度。

2.在燃烧过程中，当氧弹内存在微量空气时，N2的氧化会产生热效应。在一般的实验中，可以忽略不计；在精确的实验中，这部分热效应应予校正，方法如下：用0.1mol·dm-3 NaOH 溶液滴定洗涤氧弹内壁的蒸馏水，每毫升0.1 mol·dm-3 NaOH溶液相当于5.983 J(放热)。

1．常用的热量计分为哪几种？

2．燃烧热测定中，我们在样品上绑棉线的目的是什么？

3．用钢瓶对氧弹充氧时应遵循什么顺序？

4．样品在氧弹中燃烧后，水温的升高是由那些因素引起的？ 5．换另一个样品时，内筒水是否更换？为什么？ 6．氧弹内加入少量水的作用是什么？ 7．雷诺校正是校正什么？

燃烧热教学论文 篇3

随着各种微型化机械装置系统的出现, 研制作为其能量供给的微能源系统 (Power MEMS System) 受到了世界各国的普遍重视。1997年美国麻省理工学院 (MIT) 首次提出了研制硅基微燃烧/透平发动机的设想, 并随后开发出一种能量密度远高于锂电池数十倍, 亚立方厘米体积的微燃烧/透平发动机[1]。与现存的其它微型能源相比, 该发动机具有能量密度高、供电时间长、体积小、无污染等优点, 因而具有较广阔的应用空间[1]。其相关技术的研究受到了各国专家的普遍关注。

研制微燃烧/透平发动机首先需要充分掌握微尺度燃烧机理, 研制微燃烧器。有关研究表明[1], 当常规尺度的燃烧器缩小为数十立方厘米甚至数立方厘米时, 火焰燃烧的完全程度、火焰的稳定性均表现出与常规尺度不同的燃烧特性。

目前研究微燃烧器燃烧特性的方法大都采用数值计算的方法[1,4], 主要原因有两点:1) 微燃烧器尺寸过小, 相关参数、实验数据的测量非常困难;2) 当前使用的实验设备不能较好地胜任微尺度下相关数据的测量。

从查阅的相关文献来看[1,2,4,5,6,7,8], 以MIT研制的硅基六晶片微燃烧器为研究对象, 研究其燃烧特性的现在只有美国和新加坡的两所大学, 并且只有新加坡的大学进行了三维微尺度燃烧特性的研究。

这些微燃烧器设计上的重要特性和影响参数还未能充分掌握, 在开发具有燃烧效率、操作弹性、稳定性等综合良好特性的微小燃烧器方面, 还有许多尚未突破的关键问题, 并且由于微尺度燃烧器尚处于探索阶段, 再加上具有浓厚的军事背景, 相关的数据报道较少[3], 因而对其燃烧性能的研究具有非常重要的意义。

1 微燃烧器二维模型的建立

根据相关数据资料, 我们以流体动力学仿真软件FLUENT的前置模块Gambit为平台, 采用线框建模法, 构建了微燃烧器的二维模型 (由于着重究燃烧器内部的燃烧性能, 因而这里不考虑氢气/空气的预混情况) 如图1所示。

2 微燃烧器燃烧计算过程

当燃烧器的尺度缩小至数十立方厘米甚至数立方厘米时, 其内部混合物的流动状况基本上处于层流状态, 此时燃烧器的稳定性、燃烧效率以及热损失等方面均表现出不同于常规尺度的特殊现象[1]。本文在研究微燃烧器燃烧特性时, 主要考虑了以下主要因素:

2.1 网格划分

为了得到精确的计算结果, 需要根据混合气体的实际流动、燃烧状况, 对整个计算区域进行网格划分。整个计算区域由两大部分组成:混合气体流动、燃烧区域 (如图2 (a) ) ;燃烧器和流体的热交换区域 (即燃烧器的内外墙壁, 如图2 (b) ) 。基于Gambit平台, 我们选择合理的网格格式完成了整个区域的网格划分, 共生成单元76 397个, 如图2 (c) 所示。产生的网格被成功地导入到FLUENT中, 因而可被用来后续的模拟计算。

2.2 计算模型

氢气/空气混合物经过流动混合后, 在燃烧室内总共进行了19步可逆的基元化学反应。此时燃烧器和周围环境及介质之间存在着一定程度的热交换, 对燃烧器的燃烧效率、内部火焰的稳定性影响较大。主要涉及的热交换有:燃烧器外墙壁与周围环境之间的传导、对流和辐射;燃烧器内墙壁与混合气体之间的热传递等。描述上述物理过程的数学方程有:质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程和组分质量守恒方程, 其通用形式为[9]

将式 (1) 展开得:

式中:ф为变通量, 可以代表μ、ν、ω、Τ等求解变量;Γ为广义扩散系数;S为广义源项。式 (1) 中各项依次为瞬态项、对流项、扩散项和源项。同时, 对于特定的方程, ф、Γ和S分别具有相应的特定形式。

由于微尺度下的热传递状况不同于常规尺度下的热传递状况, 所以在进行微燃烧器燃烧特性数值计算时, 我们着重考虑了以下方程[10]:

1) 单位体积的热传导方程:

式中:k为燃烧器墙壁材料 (这里指单晶硅) 的热传导系数;q觶v为传入燃烧器墙壁中的热量;c为硅的比热容。

2) 对流传热方程:

式中:h为硅的传热系数;Ts为燃烧器墙壁的温度;T∞为混合流体 (这里是指氢气/空气) 的温度。

3) 辐射传热方程:

式中:ε为辐射常数, 0≤ε≤1;T∞为燃烧器外围空间的温度;σ为Stefan-Boltzma常数, 其值等于5.67×10-8W/ (m2·K4) 。

因此在整个计算过程中, 可以将微燃烧器看成是一个由传导-对流-辐射组成的热传递系统进行处理。

2.3 气相反应机理

当氢气/空气混合气体在燃烧器内部混合、流动、燃烧时, 必须考虑其详细的气相化学反应机理, 如表1所示[1,4,10]。该机理总共进行了19步可逆的基元化学反应, 涉及的组分包括:H2、O2、H、HO2、OH、O、H2O、H2O2和M。

与文献[4]不同的地方是, 我们考虑混合气体化学反应机理时, 没有借助其它额外程序, 而是根据混合物的实际化学反应情况, 利用流体动力学软件FLUENT自带的CHEMKIN程序, 自己编写CHEMKIN MECHANISM文件, 然后导入FLUENT中进行计算的。

表1中:A是化学反应的温度指数;B是反应的频率;E是反应的活化能。

3 计算结果与讨论

3.1 初始条件的设置

依照文献[1]、[4], 本文设置了如下的初始条件:

1) 氢气/空气的当量比为0.5;2) 氢气/空气的流量为0.2 g/s;3) 燃烧器墙壁的材料为硅, 热辐射系数为0.85, 导热系数为149 W/ (m·K) ;外墙壁热传递系数分别取为50 W/ (m2·K) 、150 W/ (m2·K) 、250 W/ (m2·K) ;4) 燃烧器外围空间的温度为300 K;气体进入燃烧器时的温度也为300 K。

3.2 结果分析

1) 从图3可以清楚地看出:混合气体在进入燃烧室后, 其流动速度明显减慢。这是因为, 当混合气体邻近燃烧室时, 燃烧室入口处的火焰稳定器开始对其点火燃烧, 混合气体在燃烧室内进行了多步骤的可逆基元化学反应, 产生了许多中间产物, 在微小尺度的燃烧区域中, 这些产物的分子扩散到壁面的距离被缩短, 造成单位时间内的分子与壁面的碰撞频率增加, 因而延缓了混合气体的流动速度。

2) 从图4、图5可以看出, 随着燃烧器外墙壁热传递系数的增大, 整个燃烧器的燃烧效率、出口温度以及外墙壁的温度均出现了降低或下降的趋势, 与文献[4]显示的情形一样 (如表2所示) , 文献[1]没有给出相应的温度场分布图。分析上图, 其主要原因是, 微尺度燃烧器的表面积体积比 (A/V) 较常规尺度燃烧器大很多[1], 当燃烧器的热传递系数增大时, 其相应的表面散热量也变大, 这样燃烧器的热效率降低了。此外, 随着燃烧器与外界的热交换加大, 整个燃烧器的温度将下降, 因而延缓了混合燃料的化学反应速度, 增加了其反应需要的时间, 所以, 当外墙壁热传递系数增大, 燃烧器燃烧效率下降是必然的趋势。

3) 图6的温度场分布状况与文献[4]给出的结果较为相似 (如图7所示) , 都在燃烧器外墙壁热传递系数为50 W/ (m2·K) 时, 其微细通道内发生了回燃。同时, 图6显示的排出气体温度值、燃烧器外墙壁的温度值与表2给出的数据基本接近, 因而可以认为, 本文采用的方法是正确的, 所计算的结果是可信的。至于本文给出的其余计算结果, 文献[4]没有相应的温度场分布图。

比较图6、图7可以看出, 这两个温度场分布图存在一定的差别, 我们认为, 这主要是由于在燃烧器几何建模时, 缺少细微的结构参数造成的 (如压缩机叶片和涡轮转子的相应几何参数) , 这些参数对混合气体的流动状况影响较大, 进而影响了混合气体在燃烧室中的燃烧效率[4]。对于图6发生的回燃现象, 我们认为其主要原因是:当燃烧器外墙壁的热传递系数降低到一定数值时, 整个燃烧器与外界的热交换将大大减少, 导致燃烧器的墙壁温度较高, 这样来流的氢气/空气混合物就可能被急剧加热, 超过其着火点温度 (858 K[4]) , 在微细通道内发生了燃烧。此外, 我们还可以看到, 混合气体发生回燃时, 微细通道墙壁的温度达到甚至超过了1200 K, 这对整个燃烧器的结构危害极大, 因为当硅材料承受到的温度超过900 K时, 其屈服强度将大大降低, 发生软化, 出现蠕变失效[1,2,4,5,6,7], 因此这种现象应该避免。

5 结论

本文以美国麻省理工学院研制的硅基六晶片微燃烧器为研究对象, 在考虑氢气/空气的流体动力学特性、传热学特性以及其详细化学反应机理的基础上, 采用二维CFD数值模拟的方法, 研究其外墙壁热损失状况对微燃烧器燃烧特性的影响程度, 结果表明:

1) 利用二维CFD数值计算的方法研究微尺度燃烧器的燃烧特性, 得到的计算结果非常直观, 与国外相关结果较为吻合。

2) 适当减少燃烧器与外界的热交换状况有利于提高燃烧器的燃烧效率, 但燃烧器的热传递系数过小, 其内部容易发生回燃现象, 对整个燃烧器的结构危害极大, 所以选择合理的壁墙热传递系数, 对优化微燃烧器的燃烧特性非常重要。

3) 在目前测量设备、实验手段十分有限的情况下, 采用数值计算的方法研究微尺度燃烧特性, 能够获得实验设备无法得到的数据资料, 这一方面对我们了解微尺度燃烧器的燃烧特性、稳燃机理、燃烧效率提供了帮助, 另一方面可以交互地对整个燃烧器的运行参数进行调整和优化, 提高了工作效率, 降低了开发成本。

摘要：以美国麻省理工学院 (MIT) 研制的硅基六晶片微燃烧器为研究对象, 研究其外墙壁热损失状况对该燃烧器燃烧特性的影响程度。采用考虑了基元反应动力学机理燃烧程序的二维CFD数值分析方法, 研究在微燃烧器入口处氢气/空气当量比、流量不变的情况下, 其外墙壁热损失状况对燃烧器燃烧特性的影响程度。整个计算过程包括混合气体的流动路径、燃烧器的内部区域以及其墙壁面;同时在计算过程中也考虑了混合气体的流体动力学特性、传热学特性和详细的基元反应机理。计算结果表明, 燃烧器外墙壁的热传递状况不但影响燃烧器的燃烧性能, 还对整个燃烧器的结构寿命影响较大。随着外墙壁热传递状况的改善, 如从150 W/ (m2·K) 增大到250 W/ (m2·K) , 燃烧器排出气体的温度、燃烧性能均出现降低或下降的趋势, 但外墙壁的热传递系数过小, 如50 W/ (m2·K) 时, 燃烧器的微细通道内将发生回燃。结果表明, 利用二维CFD数值模拟的方法研究微尺度燃烧器燃烧特性可行, 与国外实际测量结果较为相近, 为今后微型燃气轮机燃烧器的研制及改进提供了一定的参考依据。

关键词：热损失,微燃烧器外墙壁,燃烧特性,计算流体动力学 (CFD)

参考文献

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[3]JIN S H, MENG W, Kurichi K.Numerical simulation of the combustion of hydrogen-air mixture in micro-scaled chambers Part II CFD analysis for a micro-combustor[J].Chemical Engineering Science, 2005, 60 (13) :3507-3515.

[4]SPADACCINI C M.Combustion systems for power-MEMS applications[D].Massachusetts, US:Massachusetts Institute of Technology, 2004.

[5]PHILIPPON B.Design of a film cooled MEMS micro turbine[D].Massachusetts, US:Massachusetts Institute of Technology, 2001.

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燃烧热教学论文 篇4

笔者选用93#汽油为研究对象, 重点对其燃烧产生的烟气通过热解吸进行GC/MS分析, 掌握汽油原样在不同载体上燃烧的成分特征和变化规律。并通过与标准谱图建立比对, 确定嫌疑人是否采用汽油进行放火, 并找出烟气的特征组分, 从而保证火灾原因鉴定的科学性、准确性, 为各地公安消防机构提供强有力的技术依据。

1 影像检测系统的构成及其工作原理

1.1 实验材料和仪器

材料:93#汽油、天然棉纤维、涤纶、炭分子筛、采样管 (16cm×0.3cm) 、烧杯、坩埚、火柴、200mL注射器。

仪器:Hp 6890/5793N气相色谱/质谱联用分析仪;G1701BA-B.01.00 Chemstation工作站;G1033A, D.01.00NIST'02标准质谱检索库;HP-5MS色谱柱 (30m×0.25mm×0.25μm) ;TJ-100型微机化热解吸仪;自行设计火灾痕迹物证综合实验台。

1.2 实验过程

选择天然棉纤维 (天然棉纤维) 布料、涤纶 (涤纶) 布料混合物为载体, 分别浇淋20mL的汽油, 等液体完全渗透后, 用火柴点燃, 等火焰熄灭后, 用注射器和吸附采样管 (内装炭分子筛吸附剂, 用前活化30min) , 在火焰熄灭后0、10、30、60min 4个时间点分别取200mL烟气。另外, 制备汽油不加任何载体燃烧的烟气作为标准样品。

1.2.1 热解吸条件

第一次解吸脱附温度250℃, 第一次吸附温度25℃, 第二次解吸温度250℃, 清洗温度150℃;

第一次解吸加热时间2.00min, 第一次解吸进样时间0.50min;第二次解吸加热时间0.50min, 第二次解吸进样时间0.75min, 第二次解吸总时间15min。

1.2.2 色谱和质谱条件

色谱条件。载气:He, 流速20 mL/min;柱前压7.1psi, 分流比:20∶1;进样口温度为250℃, 以50℃为初温进行以下的设定:

质谱条件。GC/MS接口温度为280℃;离子源温度230℃, 四极杆温度150℃;EI离子源, 电子能量70eV;全扫描 (SCAN) 质量范围50~500aum, 选择离子扫描方式 (SIM) 73、90m/z。

1.2.3 样品分析过程

样品制备完成后, 设定热解吸仪和气质联用仪的参数, 对样品进行分析测试, 完成一个样品时间39.17min。

3 实验结果与分析讨论

3.1 试验结果

3.1.1 汽油原样燃烧烟气的总离子流色谱图

汽油原样燃烧后的烟气在不同时间 (0、10、30、60min抽取200mL烟气) 取样后的GC-MS分析的总离子流图, 如图1所示。

3.1.2 汽油在天然棉纤维上燃烧烟气总离子流色谱图

汽油在天然棉纤维上燃烧后的烟气在不同时间取样后的GC-MS分析的总离子流图, 如图2所示。

3.1.3 汽油在涤纶上燃烧烟气的总离子流色谱图

涤纶加载汽油燃烧后的烟气在不同时间取样后的GC-MS分析结果, 如图3所示。

3.2 分析讨论

3.2.1 汽油组分的流出规律

汽油是由各种不同碳氢化合物组成的, 沸点范围为40~200℃, 主要含有C4~C12的低沸点组分, C7以前的组分由于沸点低, 极易变化, 但其含量比较少, 约占5%;C11以后的组分含量很少, 占5%;C7~C10之间组分较多, 占90%。其中, 烷烃为30%~70%, 环烷烃为20%~60%, 芳烃<20%。

查看各样品的特征组分发现, 含量最多的是直链烷烃及其取代物。几乎没有C7之前的组分, 可以认为是在燃烧过程中燃烧完全, 或者在高温作用下与其他分子结合形成长链烷烃及其取代物。

3.2.2 取样时间对出峰的影响

汽油燃烧后, 其成分会发生变化, 研究汽油燃烟气在不同时间的变化规律是必要的, 根据图1~图3可以看出, 随着时间的流逝, 汽油组分中的轻组分的相对含量减少, 而分子量大的组分相对含量增多, 出的峰也随时间而减少。不同取样时间出峰情况见表1所示。

3.2.3 载体对烟气出峰的影响

火灾现场存在许多含有机成分的物品, 这些物品的燃烧产物有可能对检测结果产生干扰。在本实验中选取了布料与汽油一起燃烧, 完成样品后, 从数据库中调出色谱图, 利用标准质谱检索库进行检索。记录要分析的化合物名称、化学式、分子量和保留时间。观察其在不同载体上产生的特征物质, 可以发现原样燃烧后峰主要集中在0~5min、10~15min和20~25min三个区间内, 天然棉纤维烧后峰主要集中在0~5min和15~25min两个区间内, 涤纶燃烧后峰主要集中在0~5min和20~30min两个区间内, 具体出峰情况可见图1~图3所示。

对比三类样品发现, 天然棉纤维和涤纶在燃烧的烟气中都有C11以下的组分出现, 而且都是在20 min以前。对比三种载体和混合载体汽油燃烧产生的烟气发现, 共同存在的物质为苯、3-辛烯和邻苯二甲酸-2-甲基丙酯, 后者为分析实验室常见的增塑剂, 因而烟气中的共有组分只有苯和3-辛烯。相比于燃烧残留物和烟尘, 烟气中的组分更少。此外, 5个样品中均有一些含硅的化合物, 可能是样品中的组分与色谱柱内固定相发生反应而形成。

4 结论

(1) 93#汽油在不同载体上完全燃烧产生烟气中的特征组分可用热解析/气相色谱/质谱联用 (GC/MS) 技术检测出。

(2) 不同载体加载了汽油之后燃烧产出的烟气组分有所不同, 显示出不同的特征。汽油燃烧烟气的特征组分主要为芳香烃和烯烃。汽油在本次实验所选取的两种载体上燃烧产生的烟气中均含有苯和3-辛烯。

(3) 热解吸/气相色谱/质谱联用技术分析用汽油作助燃剂的放火案件是十分灵敏、高效、省时和避免交叉污染的方法。结合现场燃烧环境, 运用目标化合物法基本可以判定助燃剂汽油残留物成分的有无。根据对可燃液体烟气的GC/MC分析可以对火场的可燃液体进行分析认定, 为火场痕迹物证的分析及火灾原因鉴定提供可靠的数据和资料。

参考文献

[1]章虎, 陈关喜, 冯建跃, 等.93号汽油样品组分的GC/MS分析[J].分析测试学报, 2003, (9) :56-59.

[2]田桂花, 鲁志宝, 邓震宇.高效液相色谱 (HPLC) 在火灾原因鉴定中的应用[J].消防科学与技术, 2004, 23 (3) :296-298.

[3]张方敏, 潘旭海.易燃液体放火案件物证分析技术的研究进展[J].消防科学与技术, 2010, 29 (2) :169-173.

[4]祝兴华, 王新钢, 彭波.气相色谱-质谱联用仪分析火场残留物中的汽油成分[J].分析测试学报, 2007, (Z1) :339-341.

[5]邢若葵, 温锦锋, 王松才, 等.火场样品中汽油与稀释剂燃烧残留物的区分方法探讨[J].刑事技术, 2013, (3) :24-27.

[6]ASTM E1387 2001, Standard Test Method for Separation Ignitable Liquid Residues in Extracts from Fire Debris Samples by Gas Chromatography[S].

[7]ASTM E1388 2012, Standard Practice for Sampling of headspace Vapors from Fire Debris Samples[S].

[8]ASTM E1618 2011, Standard Test Method for Separation Ignitable Liquid Residues in Extracts from Fire Debris Samples by GC/MS[S].

[9]ASTM E1386 2010, Standard Practice for Separation and Concentration of Ignitable Liquid Residues from Fire Debris Samples by Solvent extraction[S].

[10]梁国福, 陆阔, 黄金亮.易燃液体燃烧烟气沉积物环境时效性研究[J].消防科学与技术, 2012, 31 (5) :454-457.

[11]邢若葵, 王松才, 温锦锋, 等.建立火场样品中汽油残留物ATDGC-MS检验结果的评价方法[J].刑事技术, 2012, (1) :6-10.

燃烧热教学论文 篇5

我国是农业大国, 也是秸秆资源最丰富的国家之一。 (1) 秸秆中含有大量的有机物, 主要是由半纤维素、纤维素和木质素三种组分构成的。 (2) 我国各类农作物秸秆年产量约为7.0亿吨, 但目前利用率相当低, 仅为30%, 在有限的秸秆资源利用中主要包括四方面:一是作为农业饲料;二是作为还田肥料;三是作为生产燃料乙醇的原料;四是秸秆压块成型及炭化技术。后两种方式是秸秆资源化、能源化利用的发展趋势, 有利于改善国家的能源结构, 已受到世界各国政府的广泛重视。

燃烧热是秸秆能源化、资源化利用的重要参考与指导数据, 根据秸秆的热值不同, 可以对秸秆进行分类有效利用, 从而取得最大化的经济、社会和环保效益。 (3) 目前, 量热计法是国际通用的燃烧热测定方法, 该实验方法原理简单, 检测快速, 结果准确, 操作易行, 仪器设备简单, 成本也较低。 (4) 本文通过调整秸秆颗粒大小、压片方法、点火电压、助燃气体压力等, 在对传统氧弹式量热法改进的基础上, 测量了苏北地区五种常见秸秆的燃烧热, 从而大大拓展了氧弹式量热法的应用范围, 将该实验由单纯的验证性实验转变为有实际应用价值的研究性实验, 提高了学生理论联系实际的能力。

1 实验材料与方法

1.1 主要仪器与材料

仪器:SHR-15氧弹式量热计1套 (包括压片机、充氧机、氧弹、量热计等, 南京桑力电子设备厂) ;SWC-IIc贝克曼温度计 (南京桑力电子设备厂) ;BSA224S-CW分析天平 (Sartorius公司) ;氧气钢瓶及减压表;DT890D万用电表 (贵州鑫博雅仪器仪表有限公司) ;6202高速粉碎机 (台湾欣镇企业有限公司) 。

材料:氧气 (纯度>99.2%) ;燃烧丝 (0.15 mm纯铁丝, Q’v=6694 J/g) ;苯甲酸 (分析纯, QV=26432 J/g, 天津福晨化学试剂厂) ;秸秆 (玉米芯、玉米杆、小麦杆、稻草、紫芹泽兰) 。

1.2 量热计的检定

依照国家计量检定规程及检定方法, (5) 对本实验中使用的量热计检定, 3次测定结果显示其极差不大于40 J/℃, 表明本实验使用的量热计符合国家要求。

1.3 改进的实验方法

(1) 苯甲酸纯化与干燥:将分析纯苯甲酸重结晶提纯1次, 然后于105℃烘箱中烘3 h, 于干燥器中冷至室温, 备用。

(2) 秸秆的预处理:将玉米芯、玉米杆、小麦杆、稻草、紫芹泽兰粉碎, 如图1所示。然后经粉末筛过滤大颗粒, 放于干燥器中备用。粉末状秸秆有利于提高压片紧密度与点火的成功率。

(3) 仪器预热:将量热器及其全部附件清洗干净晾干, 向量热计内筒中添加水至合适位置, 再将量热计及贝克曼温度计通电预热。

(4) 压片:先将燃烧丝中部在细棒上绕5圈制成直径为3毫米的螺旋弹簧状, 称量燃烧丝质量并记录, 然后将螺旋部分埋在样品粉末中压片, 这种压片方式不仅使燃烧丝埋没深度大, 而且与样品接触面积也大, 可以解决秸秆压片不易点燃的问题, 大大提高实验的成功率。此外, 这种压片方式不需要棉线, 避免了棉线燃烧所带来的误差。 (6)

(5) 氧弹充氧:将压片放入氧弹的金属坩埚中, 固定燃烧丝 (注意不能接触坩埚而造成短路) , 用万用电表检查燃烧丝是否连接正常;将氧弹旋紧, 为提高点火的成功率并减小点火过程中N2与O2反应放热引起的误差, 预先充约0.5 MPa的氧气, 然后用放气阀放气, 借以赶出氧弹中的N2, 连续重复2~3次; (7) 为保证试样的充分燃烧, 同时使秸秆更易于点燃, 经过多次实验, 发现充氧至2.5 MPa比较合适。

(6) 调节内桶温度与点火电压:将完成充氧的氧弹连接电源线并放入量热计, 量取3000 ml水倒入内桶中, 调节水温低于外桶1.0℃。为保证点火成功, 调节点火输入电压为220V, 避免电流过大使燃烧丝瞬间熔断而断路, 或电流过小而无法点燃试样以及由此引发的电加热效应。 (8)

(7) 燃烧热测定:打开电源总开关和搅拌开关, 每隔30s读取体系温度一次, 直到连续五次温度变化小于±0.002℃;按下点火按钮, 每15s记录体系温度一次。待温度变化不太大时再每隔30s记录一次, 直至两次的温差变化小于±0.002℃。

(8) 停止实验:点火后待温度变化不太大时再每隔30s记录一次, 直至两次的温差变化小于±0.002℃时停止实验;关闭电源, 将氧弹取出, 放气, 打开氧弹并称量未燃尽的燃烧丝的质量;清洗氧弹以备下次实验。

2 结果与讨论

2.1 实验原理分析

量热计主要有环境恒温式量热计和绝热式量热计两种, 本实验所用的实验仪器就是绝热式量热计。实验测定基于能量守恒原则的基础上, 在氧弹式热量计中测定, 即样品在氧弹筒中燃烧所释放出的热量加上引燃样品的燃丝放出的热量之和等于热量计中水和热量计共同吸收的热量 (假设传热损失可以忽略不计) 。 (9) 为了培养学生严谨的科学态度和严格的科研作风, 在将氧弹中的氮气充分排出的前提下考虑燃烧丝等放热的部分数据, 物质燃烧热的计算公式是:

其中C为水当量 (即体系升温一度所需吸收的热量) , T为燃烧前后系统的有效温差 (通过雷诺图校正得出) , W为测试试样的质量, Qv是样品的燃烧热, m为燃烧丝的质量, Q’v为燃烧丝的燃烧热。实验中以苯甲酸为标准物质, 求取量热计的水当量C, 且多次试验均在同一时间, 同一状态下进行, 然后根据计算公式求得待测秸秆样品的燃烧热数据, 再换算成煤当量。

2.2 实验数据的处理与结果

实验过程中首先需要及时、准确地记录实验数据。在量热计中进行的燃烧过程是在绝热条件下进行的, 但是由于存在空气对流、热量辐射和搅拌器搅拌等因素的影响, 整个实验过程不可能真正地绝热, 这将影响系统温度的变化。尤其是点火成功后变化非常快, 因此实验中采取每15s记录体系温度一次的方式, 提高温度数据的完整性。数据记录的及时、准确和完整, 将减小利用雷诺温度图校正T的误差, 提高实验结果的准确性。

绘制雷诺温度校正图的方法不当也会带来非常大的实验误差, 因此数据处理过程中舍弃了用坐标纸手工绘图的方式, 改用计算机进行处理, 利用计算机软件拟合初期和末期的数据得到线性方程, 对燃烧过程中的数据采用二次曲线拟合的方式, 将相对误差可控制在2%以内。 (10)

在利用苯甲酸校正仪系的基础上, 通过计算机绘制雷诺温度校正图, 得出了苏北地区五种常见秸秆 (玉米芯、玉米杆、小麦杆、稻草、紫芹泽兰) 的燃烧热数据, 并折合成标准煤当量 (1kg标准煤的热值为7000 kcal) , 列于表1中。

摘要：燃烧热是评价农业秸秆作为能源的重要指标。本文将氧弹式量热法应用于农业秸秆燃烧热的测定, 对比分析了五种常见秸秆的燃烧热, 不仅为秸秆的资源化利用提供了重要的参考数据, 也将单纯的验证性实验转变为有实际应用价值的研究性实验。

关键词：燃烧热,氧弹式量热法,农业秸秆,可再生资源

注释

1李鲁予.高速秸秆资源化收获机的研究与应用[J].十三省区市机械工程学会学术年会论文集, 2008:5-10.

2李华, 孔新刚, 吴国莲.秸秆粗饲料中粗纤维结构层次的研究[J].中国农学通报, 2007.6:295-298.

3樊恕.提高秸秆综合利用率减少环境污染[J].第十届中国科协年会论文集 (二) , 2008:6-9.

4王运华, 孙传庆, 梁鸿.苯甲酸助燃氧弹量热法测定高燃点物质的燃烧热[J].石河子大学学报, 2002.6 (2) :167-169.

5国家技术监督局.中华人民共和国国家计量检定规程JJG672-90等温型氧弹量热计[M].北京:中国计量出版社, 1990.

6王心满.几种燃烧热实验压片方法比较与改进[J].辽宁教育学院学报, 1996.5:80.

7蓝庭钊, 曾平.物理化学燃烧热试验探讨[J].内江师范学院学报, 2002.17 (2) :70-72.

8陈屏昭.燃烧热实验成败条件浅探[J].昭通师专学报, 1996.18 (3) :62-64.

9李咏梅, 李人宇, 夏海涛, 钱保华.燃烧热测定实验的绿色化研究[J].甘肃科技, 2008.24 (17) :52-54.

燃烧热教学论文 篇6

15w大卡加热炉为油井加热常用设备, 也是油田生产燃料消耗的主要设备。当前, 国内油田用加热炉的设计与改进仍沿用自然通风的负压燃烧方式及大直径、低流速的光滑管对流传热面结构形式, 燃烧与传热过程甚为微弱, 这也是导致常规加热炉热利用率低、耗材高的主要原因。因此, 要改变加热炉能量的转换与传递, 关键在突破传统的燃烧与传热过程, 使燃料能量达到充分释放与有效传递。

脉动燃烧是突破常规稳态燃烧的一种特殊的燃烧过程, 它是在一定声学条件控制下的周期性脉动的燃烧。高强度热声耦合脉动的结果可极大强化混合、传热和传质过程, 从而达到提高热效率, 节省燃料的目的。

一、热声耦合脉动燃烧机理及技术优势

1. 热声耦合脉动燃烧机理

热声耦合脉动燃烧时燃烧器内存在一个高强度驻波声场, 内部压力、流度、燃烧放热率、温度等参数产生周期性变化。周期性的放热自动激发燃烧器内的声脉动, 强烈的声脉动反过来又调制周期性的燃烧放热过程, 高强度热声耦合脉动的结果, 可强化混合传热过程。

2. 技术优势

(1) 在较低过量空气工作条件下达到较高燃烧效率

脉动燃烧器具有强烈的混和作用, 燃料和空气可以充分接触, 只要余气系数略大于1.0, 便可以达到近似于100%的燃烧效率, 燃烧产物中CO含量只有20-50ppm。

(2) 具有极高的燃烧强度

室内试验表明:脉动燃烧器燃烧强度可达5.8x104kw/m3, 而常规稳态燃烧器燃烧强度最大只有840 kw/m3。

(3) 换热效率高

脉动燃烧器内的压力和速度脉动, 可自动提供强烈的对流换热, 常规稳态燃烧器换热强度最高为20KW/m2, 而脉动燃烧器换热强度可超过150KW/m2。

二、主要关键技术

1. 周期性燃烧放热和压力脉动过程

要使一个脉动燃烧器能正常驱动起脉动工作状态, 主要是要保证周期性的燃烧放热的脉动与燃烧器内压力脉动这两个周期函数同相位, 保证特征燃烧时间等于压力脉动周期的一半。

2. 维持燃烧的正常脉动

压力脉动的周期取决于燃烧器的几何参数和燃烧器内的声速, 而声速又决定于燃料输送系统的构造, 以及燃烧器上游所产生的涡流分布。

3. 熄火保护

热声耦合脉动燃烧器是具有声学特性的封闭式燃烧器, 需要有安全可靠的自动控制及熄火保护系统, 才能保证其安全可靠工作。

4. 噪音控制

热声耦合脉动燃烧器中存在着一定模态声场, 压力振幅高达170分贝, 需要采取有效措施进行控制。

三、热声耦合脉动燃烧加热炉设计

1. 加热炉总体结构设计

热声耦合脉动燃烧加热炉由炉壳、热声耦合脉动燃烧器、鼓风机、烟囱、换热油管、自动控制系统、供气系统等几部分组成。加热炉采用水作为传热介质, 对换热油管内介质进行加热。

2. 热声耦合脉动燃烧器设计

燃烧器是热声耦合加热炉的核心部件, 主要用来实现脉动混合燃烧、换热和声学控制功能, 其结构主要包括燃烧室、尾管、去耦室和空气单向进气阀等几部分。

燃烧室设计

燃烧室是燃气和空气充分混合、燃烧和释放热能的场所, 它的容积和长细比直接影响到脉冲的频率和声损失。

生产中常用的燃烧器容热强度在1000-50000 KW/m3之间, 15万大卡脉动燃烧加热炉容热强度为10000 KW/m3 (经验值) , 因此, 可初步估算出燃烧室的容积Vc,

式中:q为容热强度KW/m3;W为功率KW;vc为容积m3。

燃烧室设计为圆筒型, 长细比为3:1, 可计算出燃烧室直径:

式中:Vc为燃烧室容积m3;

尾管设计

脉动燃烧器的尾管是控制燃烧器工作频率的最主要部件, 在保证脉动燃烧器正常工作上起着重要作用。

(1) 尾管直径设计

燃烧器通常的燃气排放平均速度在标态下流速为6-10 m/s, 设计时燃烧室中的燃气排放速度选为8m/s。则尾管总面积为

式中:Q实, 烟为流量m3/s;Vt为流速m/s

若取n根尾管, 每根尾管直径为

(2) 尾管长度设计

燃烧器稳定工作的尾管长度和功率存在如下的经验计算式:

去耦室设计

去耦室的作用在于一是消除燃烧噪声;二是解除热声耦合脉动联系, 以便连接其他部件。

(1) 去耦室长度确定

室内实验表明, 去耦室长度为四分之一波长的奇数倍时, 消声量最大。

当消声量最大时, 去耦室长度满足下列公式:

式中:λ为波长

根据λ=cˉ/f可得: (8)

式中:c为波速m/s

根据工作频率和平均声速可以计算消声量最大时所需的去耦室长度, n=0时, 去耦室长度最小, 即:

(2) 去耦室直径确定

去耦室的性能主要取决于扩张比 (扩张室截面积Aqoi与尾管截面积Ati之比) 与扩张室长度, 当扩张比较大时, 消除噪声值较大。根据扩张比公式

可以得到去耦室内径:

空气单向进气阀设计

空气单向进气阀是一个带有通气孔的圆盘型阀座盘, 距离它一定轴向距离处装有一只带有通气孔的止动盘, 在两盘之间有一个能轴向活动的膜片。

其工作原理是脉动燃烧造成燃烧室内压力脉动, 当燃烧室中的压强大于外界大气压强时, 单向阀的膜片挡住了阀座盘上的阀孔, 关闭空气单向阀;当燃烧室中压强小于大气压强时, 空气推开膜片由膜片和阀座盘之间的间隙进入到燃烧室。

控制及熄火保护系统

脉动燃烧加热炉采用工业PLC炉前控制系统, 该系统主要有三个功能:一是自动点火启动和关机程序控制;二是温控系统, 自动保持出口温度;三是熄火保护功能。

结论

1.脉动燃烧在燃烧机理上不同于常规的燃烧, 是燃烧放热和声学互相激励耦合的化学反应过程。

2.热声耦合脉动可大大提高燃烧掺混和燃气对流换热效果。在热效率、氮氧化物排放和节约钢材等方面具有明显的优势。

摘要：针对传统加热炉存在钢材耗量高、体积大、燃烧效率低等缺点, 研制出以热声耦合脉动燃烧器为核心的15w大卡油田用加热炉, 形成了在声学条件控制下的周期性脉动燃烧, 极大强化了混合、传热和传质过程, 从而达到提高热效率, 节省燃料的目的。

关键词：热声耦合脉动燃烧,加热炉,燃烧效率

参考文献

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[4]赵钦新, 李卫东, 惠世恩, 罗正辉编著, 《燃油燃气锅炉结构设计及图册》, 西安交通大学出版社, 2002.

燃烧热教学论文 篇7

新一代内燃机燃烧模式——均质充量压缩着火 (HCCI) 燃烧正受到越来越广泛的关注。HCCI燃烧的显著特点是“均匀稀薄混合气压缩自燃”, 它具有很低的NOx排放和几乎没有碳烟, 同时热效率与传统的直喷式柴油机相当。HCCI燃烧在20世纪80年代初就提出, 随着车辆和发动机需要面对越来越严格的排放法规以及全球的能源问题, 到90年代中期才开始受到重视, 并首先在柴油机上得到研究。文献[1,2,3]介绍了通过油束之间的碰撞以及油束和空气之间的强烈混合来形成均匀混合气。随着共轨控制技术的发展, 文献[4,5,6,7]采用共轨多次喷射来制备混合气, 并研究了喷射次数、喷射间隔、油量分布等参数对柴油HCCI燃烧的影响。此外, 在进气管喷入部分燃料, 然后在上止点附近喷入大部分柴油的分层HCCI燃烧也得到了研究。

由于柴油燃料的低挥发性和容易自燃着火的特性, 因此, 柴油燃料的HCCI燃烧关键在于均匀混合气的形成及其燃烧控制。众所周知, 正庚烷燃料在压缩过程中容易发生低温和高温两阶段放热反应, 并产生大量的活性基团, 为此, 本文在进气管喷入一定量的正庚烷, 在进气和压缩行程在缸内形成均匀稀薄的燃料/空气混合气, 然后在上止点前喷入柴油。通过正庚烷反应生成的热量和释放的活性基团, 来促进直喷燃料的蒸发并影响和控制主喷柴油的着火和燃烧。在试验中, 通过改变气口喷射的正庚烷流量来控制缸内的活化热氛围强度, 进而评价其对发动机燃烧和排放的影响。此外, 还研究了在缸内活化热氛围条件不变 (气口喷射正庚烷量固定) 的条件下, 直喷柴油的供油时刻对发动机的影响。

1 试验方法

试验发动机为单缸直喷式柴油机, 发动机的基本参数见表1。正庚烷通过安装在进气口处的电控低压喷嘴供给, 喷射时刻和喷射量由电控单元控制, 试验中正庚烷喷射时刻固定在285 °CA BTDC。HC、CO、NOx通过气体分析仪进行测量。烟度采用AVL 439测量。试验在1 800 r/min固定转速下进行, 所采用的预混合比例α<80 %, 总燃空当量比ϕ<0.8, 直喷柴油的供油提前角为5 °CA、7 °CA和9 °CA。

2 试验结果与分析

根据文献[8], 正庚烷在10 °CA BTDC以前发生低温和高温化学反应, 释放出热量和活性基团, 而本文试验的柴油机供油时刻较晚, 在直喷燃料进入气缸时预喷的正庚烷已接近完全反应。正庚烷的浓度决定了反应释放的热量和活性基团的浓度, 从而决定了缸内的热氛围条件。为此, 可采用预混合比例来表征缸内热氛围强度:

undefined

式中, undefined和undefined分别为进气口喷射的正庚烷和缸内直喷柴油的循环油量;Hu1和Hu2分别为正庚烷和柴油的低热值。

2.1 活化热氛围强度对燃烧特性的影响

图1为预喷射正庚烷在缸内产生活化热氛围后对柴油机燃烧的影响。由于正庚烷发生低温和高温反应, 以及随后的柴油的扩散燃烧, 整个放热率曲线呈现3阶段放热现象。在相同的总燃空当量比 (ϕ=0.47) 下, 随着预混合比例的增加, 相应的直喷柴油的比例减少, 第一阶段着火时刻略微提前, 最大放热明显增加;第二阶段着火时刻显著提前, 最大放热率快速增加。活化热氛围可以促进直喷柴油的着火, 然而着火时刻受活化热氛围的强度影响不明显, 只有略微的提前。究其原因, 主要是由于在固定总燃空当量比下, 活化热氛围强度增加, 则直喷柴油的比例减少。因此, 直喷柴油引起的缸内湍流强度减弱, 混合气形成质量变差, 局部燃空当量比减小, 最终抵消了活化热氛围对着火的促进作用。

图2为预混合比例对第二阶段最大放热率及其出现的曲轴转角的影响。从图2可见, 随着预混合比例和总燃空当量比的增大, 第二阶段最大放热率明显增加。

扩散燃烧阶段的最大放热率随预混合比的变化规律如图3所示。与第二阶段 (图2) 正好相反, 相同总燃空当量比下, 预混合比例减小引起扩散燃烧阶段的最大放热率减小;相同预混合比例下, 总燃空当量比增加也会导致扩散燃烧阶段的最大放热率降低。这是因为在相同总燃空当量比下预混合比例增加, 以及相同预混合比例下总燃空当量比增加, 都会使得正庚烷的绝对数量增加, 从而活化热氛围强度提高, 有利于直喷柴油着火延迟的缩短;另一方面, 增加预混合比例则相应减少了直喷柴油比例, 柴油的绝对浓度降低。在两方面的作用下, 滞燃期内形成的可燃混合气数量减少, 则峰值放热速率降低。

2.2 活化热氛围强度对排放的影响

图4为活化热氛围强度对柴油机常规排放的影响。由于缸内活化热氛围是通过气口喷射的正庚烷在缸内化学反应产生的, 因此发动机的HC和CO排放具有火花点火发动机的特点。CO排放随着混合比例的增大而迅速增加, 在某一临界值达到最高, 之后则随混合气均匀度的增加而快速降低。此外, 最大CO的浓度随着总燃空当量比的增大而显著降低。

由于预混合气体容易进入燃烧室死区、活塞环缝隙, 以及气缸壁面的淬熄效果, 发动机的HC排放相对纯柴油燃烧有显著的升高, 特别是较小燃空当量比下HC排放几乎随预混合比例的增大呈线性升高。但是在高负荷下, 当预混合比例增大到某一临界值, HC排放则不再增加。

从图4可发现, 随着热氛围强度的提高, NOx排放在各种燃空当量比下先逐渐降低;在超过某一临界值后, 又逐渐升高。但是需要注意的是, 最低NOx排放所对应的正庚烷预混合比例随总燃空当量比的增大而降低。在较低的预混合比例下, 正庚烷不完全反应并释放出一定热量, 生成一定的CO2。在这些热量的作用下, 促进了直喷柴油的蒸发汽化;CO2则具有内部EGR的功能, 推迟了直喷柴油的着火, 抑制了燃烧。在两方面的作用下, NOx排放显著降低。但是当活化热氛围强度超过临界值后, 尽管缸内热氛围依然具有促进柴油蒸发雾化的效果, 缸内CO2也具有内部EGR的作用, 但是此时的温度较高, 并极大地促进着火, 从而部分抵消了NOx的降低效果。从图4可看出, 活化热氛围强度在20 %～30 %之间具有最佳的NOx抑制效果。

由图4可知, 在较小燃空当量比下, 活化热氛围强度对碳烟排放几乎没有明显的影响。在较大燃空当量比下, 随着活化热氛围强度增大, 烟度排放显著降低, 并在20 %～25 %的强度下达到最低;随着活化热氛围强度的进一步增大, 烟度排放反而开始增加, 并在35 %～40 %的强度下达到极大值;之后, 烟度排放再次随着活化热氛围强度的增大而降低。这种现象的根本原因与NOx排放规律有类似的机理:在较低的预混合比例下, 正庚烷释放的热量不多, 并发生不完全的氧化, 燃烧室内存在大量的活性基团, 这些热量不足以使得直喷柴油尽快着火, 反而促进柴油的蒸发, 着火前混合气均匀度大幅度提高, 燃烧过程中大量的活性基团促进燃料燃烧得更完全, 从而能够显著降低碳烟排放;当热氛围达到一定强度后 (如超过30 %) , 此时缸内温度较高, 使得直喷柴油的着火延迟显著缩短, 加上此时缸内存在一定浓度的CO2, 从而导致碳烟排放开始增加并在某一强度下达到极大值;预混合比例继续增高, 直喷柴油的量显著减小, 整个燃烧过程逐渐由正庚烷的HCCI燃烧所主导, 因此碳烟排放会再次降低。

2.3 传统直喷式燃烧、HCCI燃烧及活化热氛围燃烧的排放比较

图5为不同活化热氛围强度下发动机的常规排放与传统的直喷式燃烧 (DICI) 、HCCI燃烧的比较。受到爆震的限制, HCCI的运行范围较小, 最大燃空当量比只有0.283。由图5可见, HCCI燃烧具有较高的HC和CO排放, 而直喷式柴油燃烧产生极低的HC和CO排放。由于本文采用预混合正庚烷创造活化热氛围, 因此在各种预混合比例下发动机的CO和HC排放要明显高于传统柴油机, 同时也显著低于纯粹的HCCI燃烧。

相对传统的柴油机而言, 活化热氛围燃烧能够明显降低NOx排放 (图5) 。在中低燃空当量比下 (<0.5) , 热氛围强度对NOx排放的降低效果影响不大。然而在较高燃空当量比下, 采用较大的活化热氛围强度会导致NOx排放快速上升并接近纯柴油机水平, 在25 %～30 %的活化热氛围强度下NOx排放的升高速率依然很慢, 从而得到很好的NOx降低效果。

由于正庚烷HCCI燃烧理论上不产生碳烟, 因此图5中未列出HCCI燃烧的烟度排放。如果将纯柴油机燃烧的活化热氛围强度视为0, 发现在总燃空当量比<0.55时, 在同一总燃空当量比下热氛围强度越大则烟度排放越高。当总燃空当量比>0.65后, 纯柴油机的碳烟排放大幅度增加, 而采用活化热氛围燃烧则可以显著降低整机的烟度排放。

2.4 直喷供油提前角对活化热氛围燃烧的影响

在试验中, 保持气口喷射的正庚烷质量不变 (11.1 mg/cycle) , 即正庚烷缸内放热量和活性基团绝对数量不变, 分别考察了供油提前角为9 °CA、7 °CA、5 °CA下的负荷特性。图6为不同供油提前角下的燃烧特性。由于预喷射油量相同, 所以在3种供油角度下的低温和高温反应基本相同, 但是扩散燃烧却有显著的差别。

图7为3种供油提前角下的活化热氛围的排放特性。在3种供油角度下, HC排放基本上随总燃空当量比的增大呈线性降低, 对供油角度的影响不大。然而, 供油角度对CO的排放却有显著影响, 供油时刻越早, CO排放越低;总燃空当量比增大, CO排放也进一步降低。这是因为CO的排放主要受温度的影响, 供油时刻提前, 总燃空当量比增大, 导致最高燃烧温度上升, 从而加速CO向CO2转化, 降低了CO排放。供油角度的推迟同样显著抑制活化热氛围燃烧的NOx排放, 总燃空当量比越大, 推迟供油对NOx排放的抑制效果更加显著。在3种供油提前角中, 9 °CA时的烟度则明显高于其他2种。

3 结论

(1) 随着活化热氛围强度的增大, 柴油扩散燃烧阶段的着火时刻只有略微提前, 最大放热率却逐渐减小。

(2) 采用适当强度的活化热氛围可以显著降低高负荷下的NOx排放, 然而活化热氛围强度超过某一临界点后, NOx抑制效果开始减弱。活化热氛围对较小燃空当量比下的烟度排放无明显影响;在较大燃空当量比下, 随着预混合比例的增高, 烟度排放显著改善并达到最低, 之后则开始增加并在某一比例下达到极大值, 随着预混合比例的进一步增高, 烟度排放再次下降。

(3) 与HCCI燃烧发动机相比, 活化热氛围燃烧具有更低的CO和HC排放。与传统的柴油机相比, 活化热氛围燃烧具有较低的NOx排放, 但是当热氛围强度较高时会导致高负荷下NOx排放快速增长;在中小总燃空当量比下, 活化热氛围燃烧引起烟度排放有所增加, 但是却可以显著降低高负荷下的烟度排放。

(4) 推迟喷油可以显著降低活化热氛围燃烧的NOx排放, 但是会导致CO排放的升高。

摘要：采用气口喷射正庚烷形成稀薄均匀混合气, 利用其低温和高温化学反应释放的热量和生成的活性基团在柴油喷入气缸前形成活化热氛围, 研究了活化热氛围强度对直喷柴油燃烧和排放的影响。研究发现:随着正庚烷比例的增加, 活化热氛围强度增大, 柴油扩散燃烧着火时刻略有提前, 最大放热率明显降低, 高负荷下的NOx和烟度排放显著降低;活化热氛围强度超过某一临界点后, NOx抑制效果开始减弱并单调升高, 而烟度排放开始升高到极大值后再次降低。综合各个负荷下的排放, 热氛围强度不适宜过强, 在试验条件下20%30%最佳。

关键词：内燃机,柴油机,正庚烷,活化热氛围,燃烧,排放

参考文献

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燃烧热教学论文 篇8

影响煤炭燃烧效率的主要因素, 有煤炭中的可燃性物质碳、挥发分、硫化物等多种不同组分的燃烧特点及伴生不燃烧的灰分组分量多少的影响;燃烧中空气助燃的氧气与煤炭燃烧方式及伴随不助燃的惰性气体的影响;各种炉窑的不同燃烧方式等因素的影响。在以上的各种影响因素中, 要获取增热节煤效果最重要的因素是如何改变空气中氧量不足;空气氧与煤炭仅从表面接触助燃及空气氧氧化性不强与煤燃烧着火点温度高的缺陷。研究在燃煤中增氧和强氧化燃烧增热作用的机理, 通过在煤炭燃烧中从煤内部增加氧量燃烧和转化空气氧的一般氧化燃烧为强氧化燃烧, 克服了由于空气氧量不足和空气氧仅与煤炭表面接触不完全燃烧, 着火点温度高的缺陷, 提高了煤炭的燃烧效率, 同时减少空气中不助燃的惰性气体所带走的热量损失, 并通过强氧化燃烧的氧化—还原反应, 固硫生成硫酸盐生成热和电子电磁波热效应新增热源的综合增热节煤的目的。

(一) 实验设备及要求

1. 实验设备

分别在广西明阳生化科技股份有限公司10t沸腾炉、广西南宁百洋饲料有限公司10t链条炉、广西粤景浆纸有限公司25t粉煤炉、广西北流仲礼瓷业有限公司手工投煤炉条隧道窑、南宁美泉组培苗有限公司2t快装手工投煤炉排锅炉进行应用试验测定。

2. 要求

具有计煤量的地磅秤或磅秤, 有计量蒸汽产量的蒸汽累计流量计, 有显示炉膛温度, 蒸汽压力等测定计量用仪表。选用其通常燃烧的同一煤种的混合煤作为对照试验测定煤样, 并抽取煤样进行煤发热量的工业分析。

(二) 试样的制备和测定

1. 燃煤试样的制备

根据各试验点的燃煤锅炉炉型、窑型和所燃烧的煤种以及计划确定的燃煤总量, 按确定煤量比例的燃煤洁净节煤剂量配入煤炭中, 经充分混合均匀后, 进行燃烧对比试验。

2. 测定方法

(1) 通过相同的煤种和相同的煤量, 在同一锅炉的燃烧条件下进行配与不配燃煤洁净节煤剂的对照试验, 测定记录其产蒸汽总量和实际耗煤总量, 最后以吨标准煤产蒸汽量计算出其配燃煤洁净节煤剂实际生产中增热节煤的效果。

(2) 先燃烧测定不配燃煤洁净节煤剂的对照组煤样, 测定记录其产蒸汽总量和实际耗煤总量。

(3) 接着燃烧测定配燃煤洁净节煤剂的试验组煤样, 测定记录其产蒸汽总量和实际耗煤总量。

(4) 各试验点燃煤煤样发热量的工业分析。

其测定结果记录统计如表1、表2。

(三) 结果分析与讨论

1. 煤炭燃烧效率的主要影响因素

(1) 煤炭中的可燃性物质碳、挥发分、硫化物等多种不同组分燃烧特点及伴生的不可燃性物质灰分组分量多少的影响。主要表现在:碳是固体可燃性物质, 是通过表面与空气接触由表及里逐步燃烧, 大块煤过大时多烧不过心而造成损失, 挥发分是煤中可燃性物质的重要组分, 它与可燃物质碳不同, 它是碳、氢元素组成的烃类有机化合物, 在常温时是以大分子结构的固体与碳伴生存在, 当遇高温时大分子链瞬间断裂转为最简单的小分子结构的气态烃类化合物。它不再是固体燃烧, 而是气体燃烧。由于瞬间气化, 体积流速增大, 造成严重的缺氧不完全燃烧的损失。由于碳被挥发物包围, 只有当炉中的氧扩散到炽热的碳表面时, 碳才能燃烧, 只有增强煤的强氧化燃烧和氧的传播扩散能力时, 才能使煤完全燃烧。

(2) 燃烧中空气助燃的氧气与煤炭燃烧方式及伴随不助燃的惰性气体的影响。硫化物是伴生有害可燃性物质, 与空气氧燃烧产生的生成物是二氧化硫。主要表现在:由于空气氧的含量仅占空气总量的21%, 鼓风增氧的同时增加了79%的不助燃的惰性气体并带走热量及未燃烧细煤粒的损失, 而且这种空气氧与煤的燃烧都是表面接触, 由表及里逐步扩散燃烧的方式, 特别是块煤和煤粉混合燃烧时, 空气氧的扩散速度慢, 燃烧效率低, 耗煤量大。

(3) 各种炉窑的不同燃烧方式等因素的影响。主要表现在:1) 在燃煤炉的炉条、炉排、链条上投放煤的燃烧方式:粉煤、小粒煤易从炉条、炉排、链条缝中漏到炉底, 而大块煤烧不透心的损失;2) 沸腾炉是以燃烧3~8mm粒煤作上下悬浮沸腾状的燃烧方式:小于3mm的粉煤, 不能形成上下悬浮沸腾停留在炉内完全燃烧, 直接被气流带出的不完全燃烧损失;3) 粉煤炉燃烧小于0.1mm的煤粉与空气形成气煤混合悬浮流动状的燃烧方式:由于混合空气量受限制, 空气氧不足造成煤粉不能完全燃烧的损失。

在以上的各种影响因素中, 要获取增热节煤效果最重要因素是:如何改变煤炭中可燃物质炭和挥发分组分结构比例;改变空气中氧量不足, 空气氧氧化性不强, 空气氧与煤仅从表面接触助燃的缺陷。本研究是在其相同的燃烧锅炉、炉窑和燃煤煤种的同等条件下进行对比试验, 最后统一以吨标准煤产蒸汽量或单位产品批量耗标准煤量来计算其节煤结果。这种节煤率计算方法不受各种炉窑的不同燃烧方式等因素的影响。

2. 在燃煤中增氧和强氧化燃烧的增热作用机理

本研究是通过在配煤中配入增氧剂增氧燃烧, 这种增氧机理与增加空气氧不同, 而是在配煤中配入的增氧剂并使之均匀地分布在煤中, 在燃烧时直接分解出不含惰性气体的纯氧, 克服空气氧不足, 仅在煤表面接触燃烧, 不助燃惰性气体伴随增加空气量带走热量损失的缺陷。能够使挥发分、碳及时地完全燃烧。并通过在煤中配入在一定温度时能吸附空气氧转化为强氧化剂的金属氧化物, 使煤炭与空气氧由一般的氧化燃烧转变为强氧化燃烧。其作用机理是:

第一步:在一定的温度条件下, 金属氧化物吸附空气氧生成过氧化物强氧化剂。

第二步:生成的过氧化物强氧化剂即与碳、挥发分、硫化物等发生降低着火点温度的强氧化燃烧反应, 过氧化物又被还原为金属氧化物完成了一个吸附空气氧转化为强氧化剂, 并发生强化燃烧, 又被还原为金属氧化物的催化循环, 这样的循环不断进行直至煤炭完全燃烧。其催化反应是:

通过配入燃煤洁净节煤剂在燃烧中增氧和催化强氧化燃烧, 强氧化剂与可燃还原性物质发生不断的氧化—还原反应, 不断发生电子的跃迁转移。在电子转移跃迁过程中不断释放出电子电磁波的热效应增热, 还通过对硫化物的强氧化作用, 使其深度氧化为硫酸盐, 而不再是SO2, 其反应:MenO2+SO2⎯⎯→MenSO4, 硫酸钠的生成热为1376.1 kJ/mol, 比仅生成SO2的生成热291.9 kJ/mol, 增加了1084.2 kJ/mol。成为煤炭燃烧热源外两个增热节煤的新增热源。

3. 增氧和催化强氧化燃烧增热使挥发分和炭粒充分燃烧, 大大提高燃煤的燃烧效率

利用以上增氧、催化强氧化燃烧的作用机理, 通过试验, 确定燃煤洁净节煤剂综合多功能的配方, 该配方按2.5%的比例量配入燃煤炭中, 经充分混合后, 在以下的各种燃煤锅炉及煤种进行实际的应用燃烧对比试验。对比试验测定结果统计见表1。10t链条炉的燃煤煤渣工业分析结果见表2。通过对比的原煤和配入燃煤洁净节煤剂的燃煤燃烧效果, 并对燃煤洁净节煤剂节煤作用进行评价。

(1) 节煤率计算方法

本研究是在其相同的燃烧锅炉和燃煤煤种的相同条件下对比试验, 最后统一以吨标准煤产蒸汽量或单位产品批量耗标准煤量来计算其节煤结果。

根据配入燃煤洁净节煤剂“试烧测定组”和不配燃煤洁净节煤剂“空白对照组”, 其两组测定的吨标准煤产蒸汽量之差与空白对照测定燃煤吨标准煤产蒸汽量之比, 得出下式, 计算出节煤率 (煤降耗率) 。

以节煤率 (煤降耗率) 表示, 按下式计算:

式中:

A—试烧测定组煤的单位吨标准煤产蒸汽量, 单位为 (t/t) , 或以单位产品批量耗标准煤量, 单位为 (t/批) ;

B—空白对照组煤的单位吨标准煤产蒸汽量, 单位为 (t/t) , 或以单位产品批量耗标准煤量, 单位为 (t/批) 。

(2) 实地实测综合节煤率

从表1各测定组的吨标准煤产蒸汽量结果比较看出, 在上述不同的燃煤炉型和不同煤种的实地燃烧试验条件下, 实测综合节煤率:广西明阳生化科技股份有限公司10t沸腾炉燃煤节煤率达15.1%、广西南宁百洋饲料有限公司10t链条炉燃煤节煤率达16.6%、广西粤景浆纸有限公司25吨粉煤炉燃煤节煤率达26.0%、广西北流仲礼瓷业有限公司隧道窑燃煤节煤率达16.2%, 在南宁美泉组培苗有限公司2t快装手工投煤锅炉不同时期进行燃煤燃烧试验了2次, 分别节煤率为31.2%和36.5%。以上综合节煤率在15.1%~36.5%的范围内。说明在燃煤中配入燃煤洁净节煤剂, 其增氧和催化强氧化增氧增热燃烧, 节煤效果显著。

从表1的实地试验结果还可以看出, 广西粤景浆纸有限公司25t粉煤炉和南宁美泉组培苗有限公司2t快装手工投煤炉排锅炉基本按照其炉型标准规格的粉煤和型煤燃烧, 其燃烧效果较好, 所以其燃煤节煤率较高。而广西明阳生化科技股份有限公司10t沸腾炉、广西南宁百洋饲料有限公司10t链条炉、广西北流仲礼瓷业有限公司隧道窑, 均采用通常的散烧煤方式, 而没有按照其炉型的相应标准规格的煤粒和型煤的烧煤方式, 其燃煤效率相对较低。这也说明了由于多数燃煤锅炉未能按照其炉型要求进行烧煤, 造成燃煤的浪费和污染。从其中的10t链条炉的燃煤煤渣工业分析结果可知, 结果见表2。其原煤渣发热量还占原煤的43.6%, 与配剂燃煤煤渣比较, 配剂煤渣发热量降低了54.26%, 配剂煤渣固定碳降低了60.91%;配剂煤渣灰分提高19.23%。从配剂的燃煤煤渣中还含有6.35%的挥发分结果可看出, 从炉链条漏到炉底的原煤较多, 说明本研究配入燃煤洁净节煤剂, 并加工成洁净型煤取代不配剂散烧方式其节煤率还可提高。

(四) 结束语

本研究是通过配入增氧剂增加氧量, 配入金属氧化物催化剂吸附空气氧转化为强氧化剂使煤炭强氧化燃烧, 降低了着火点温度, 改善煤炭的燃烧状况, 使煤炭燃烧从内外同时的增氧燃烧, 克服了由于空气氧量不足和空气氧表面接触不完全燃烧的缺陷, 从而提高了煤炭的燃烧效率和热效率, 和减少空气中不助燃的惰性气体所带走热量损失而提高了煤炭燃烧的热效率, 并新增硫酸盐生成热、电子电磁波热效应热能, 达到显著增氧增热节煤的目的。

参考文献

[1]GB/T212-2008, 煤的工业分析[S].中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局、中国国家标准化管理委员会发布.