燃料与燃烧第二版习题答案

《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

Fcdaf?100?Vdaf?58.98;

收到基的计算 FCar?100?Aar?Mar?Var

Var?Vdaf?100?Mar?Aar?35.36

100Aar = 9.95 FCar = 50.85

干燥基的计算： Ad?10.35

Vd = 36.77;

FCd?100?Vd?Ad?52.88

2. 某种烟煤成分为：

Cdaf=83.21 Hdaf=5.87 Odaf=5.22 Ndaf=1.90 Ad=8.68 Mar=4.0; 试计算各基准下的化学组成。 解：干燥无灰基：Sdaf?100?Cdaf?Hdaf?Odaf?Ndaf?3.80

100?Mar?8.33

100100?Aar?Mar Car?Cdaf??72.95

100 Har=5.15 Oar=4.58 Nar=1.67 Sar=3.33 Mar=4.0

收到基： Aar?Ad? 干燥基： Ad?8.68 Cd?Cdaf?100?Ad?75.99 100 Hd?Hdaf?0.913?5.36

1

Od?Odaf?0.913?4.77

Nd = Ndaf×0.913 =1.74

Sd?Sdaf?0.913?3.47

干燥无灰基：Cdaf=83.21 Hdaf=5.87 Odaf=5.22 Ndaf=1.90 Sdaf=3.80

3. 人工煤气收到基组成如下： H2 CO CH4 O2 N2 CO2 H2O 48.0 19.3 13.0 0.8 12.0 4.5 2.4 计算干煤气的组成、密度、高热值和低热值；

解：干煤气中： H2，d = 48.0×[100/（100-2.4）]=49.18 CO，d = 19.3×1.025=19.77 CH4，d = 13.31 O2，d = 0.82 N2，d = 12.30 CO2，d = 4.61

ρ＝M干/22.4＝(2×49.18%+28×19.77%+16×13.31%+32×0.82%+28×

12.30%+44×4.61%)/22.4

＝ 0.643 kg/m3

Q高 ＝4.187×（3020×0.1977+3050×0.4918+9500×0.1331）

＝14.07×103 kJ/m3＝ 14.07 MJ/ m3

Q低 ＝4.187×（3020×0.1977+2570×0.4918+8530×0.1331）

＝12.55×103 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. 已知某烟煤成分为（%）：Cdaf—83.21,Hdaf—5.87, Odaf—5.22, Ndaf—1.90,

Sdaf—3.8, Ad—8.68, War—4.0,

试求：

（1） 理论空气需要量L0（m3/kg）；

（2） 理论燃烧产物生成量V0（m3/kg）;

（3） 如某加热炉用该煤加热，热负荷为17×103kW，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?Ad%?100?War100?4?8.68%??8.330100

2

Car?Cdaf%?100?Aar?War100?8.33?4?83.21%??72.95%

100100Har?Hdaf%?0.8767?5.87?0.8767%?5.15% Oar?Odaf%?0.8767?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?1?8?1??C?8?H?S?O??1.429?0.21?3?100 ?1?8????72.95?8?5.15?3.33?4.58??0.01

1.429?0.21?3??7.81m3/kg?? （2）计算理论燃烧产物生成量V0：

?CSHWN?22.479V0?????????L0123221828100100???72.953.335.1541.66????? ????0.224?0.79?7.81 3221828??100?8.19m3/kg??

（3） 采用门捷列夫公式计算煤的低发热值：

Q低= 4.187×[81×C+246×H－26×（O－S）－6×W]]

= 4.187×[81×72.95+246×5.15－26×（4.58－3.33）－6×4] = 29.80（MJ/m3） 每小时所需烟煤为：

17?103?360017?103?3600m???2.053?103?kg/h?

Q29809每小时烟气生成量：

Vtol?m?Vn?2053??8.19?0.35?7.81??2.24?104(m3/h)

每小时供风量：

Ltol?mnL0?2053?1.35?7.81?2.16?104m3/h

计算烟气成分： C22.472.9522.4 Vco2???m???2053?2.80?103(m3/h)

1210012100

3

S22.4??m?46.8(m3/h) 32100HW22.4 VH2o?(??)?m?1.296?103(m3/h)

218100N22.4 VN2???m?0.79Ln?1.714?104(m3/h)

2810021 Vo2??(Ln?L0)?m?1.188?103(m3/h)

100 计算烟气百分比组成：

CO2＇=12.45% SO2＇=0.21% H2O＇=5.73% N2＇=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；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，试求： （1） 富氧空气消耗量Ln（m3/m3） （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20℃，查附表5，知：

gd，H2O =18.9（g/m3）

H2O湿 =（0.00124×18.9）×100/（1+0.00124×18.9）= 2.29 CO湿 =CO干%×（100－H2O湿）/100=8.89

同理： H2湿=55.99 CH4湿=25.40 O2湿=0.49 CO2湿=2.93 N2湿=1.57 C2H4湿=2.44

（1） 计算富氧燃烧空气消耗量：

Vso2?

L0??1?11m?3???CO?H?n??CH?HS?O???2nm22??? 0.3?224?2???3.0m3/m3?? Ln?n?L0?1.15?3.0?3.45?m3/m3? （2） 计算燃烧产物成分：

Vco2??CO??n?CnHm?CO2???0.421m3/m31??8.89?25.4?2?2.44?2.93??0.01 100??m??1VH2O??H2???CnHm?H2O???1.14m3/m3

2??100??VN2?N2?170??Ln?1.57?0.01?0.7?3.45?2.43m3/m3 100100?? 4

VO2?0.3??Ln?L0??0.3?0.45?0.135m3/m3

??烟气量为： Vn=4.125（m3/m3）

烟气成分百分比： CO2＇=10.20 H2O＇=27.60 N2＇=58.93 O2＇=3.27

(3) 计算烟气密度：

44?CO2?18?H2O'?28N2?32?O2??100?22.444?10.20?18?27.60?28?58.93?32?3.27 ?

100?22.4?1.205?kg/m3?'''

7. 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℃，设产物中O2，=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：

1?VCO2?VCO100 ?8.89?2.93?25.4?2?2.44??0.01?VCO2?VCO

?CO??n?CnHm?CO2??.VCO2?VCO?0.42 （2）氢平衡方程式：

m??1?VH2?VH20?H2???CnHm?H2O.??2100?? ?55.99?2?25.4?2?2.44?2.29??0.01?VH2?VH2O

.VH2?VH2O?1.14 （3）氧平衡方程式：

111?1?1?nL0.O2?VCO2?VCO?VH2O?CO?CO2?O2?H2O??222?2?100?1? ??8.89?2.93?0.49?0.5?2.29??0.01?0.8?0.9?VCO2?0.5VCO?0.5VH2O

?2?VCO2?0.5VCO?0.5VH2O?0.81

（4）氮平衡方程式：

1N??3.76nL0.O2?VN2 2 100 1.57?0.01?3.76?0.8?0.9?VN2 （5）水煤气反应平衡常数：

2.72?VN2

5

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