燃料与燃烧第二版习题答案.docx
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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。
FCdaf=100—Vdaf=58.98;
Var=VdafX100-Mar-Aar=35.36
100
A=9.95
FCar=50.85
Vd=36.77;
2.某种烟煤成分为:
Mar=4.0;
试计算各基准下的化学组成。
解：
干燥无灰基：
Sdaf=100一Cdaf一Hdaf一Odaf一Ndaf=3.80
收到基:
Aar严需、8.33
Car=Cdaf冥100~Aar~Mar=72.95
ar=5.15Oar=4.58Nar=1.67Sar=3.33Mar=4.0
干燥基:
Ad
=8.68
Cd
亠晋=75.99
Hd
=HdafX0.913=5.36
Od
=OdafX0.913=4.77
N=NdafX0.913=1.74
Sd=SiafX0.913=3.47
干燥无灰基:
Cdaf=83.21Hdaf=5.87Odaf=5.22Ndaf=1.90Sdaf=3.80
H2
CO
CH4
O2
N2
CO2
H2O
48.0
19.3
13.0
0.8
12.0
4.5
2.4
3.人工煤气收到基组成如下:
计算干煤气的组成、密度、高热值和低热值;
解：
干煤气中：
CO
CH
O
N
CO
p=M干/22.4
H2,d
4，d
2,d
2,d
2,d
=48.0X[100/（100-2.4）]=49.18
=19.3X1.025=19.77
=13.31
=0.82
=12.30
=4.61
=（2X49.18%+28X19.77%+16X13.31%+32X0.82%+28X12.30%+44X4.61%）/22.4
=0.643kg/m
（3020X0.1977+3050X0.4918+9500X0.1331）
r3..,3,—…3
Q高=4.187X
=14.07X103kJ/m3=14.07MJ/m
Q低=4.187X（3020X0.1977+2570X0.4918+8530X0.1331）
333
=12.55X103kJ/m3=12.55MJ/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—5.87,0daf—5.22,Ndaf—1.90,
Sdaf——3.8,Ad——8.68,War——4.0,
试求:
理论空气需要量L0（m3/kg））理论燃烧产物生成量V0（m3/kg）;
如某加热炉用该煤加热，热负荷为17X103kW,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。
Aar=Ad%J00~War=8.68%X100~4=8.33%
100100
Car亠％门00金皿=83.21%门00爲3一4=7.95%
Har=Hdaf%X0.8767=5.87X0.8767%=5.15%
Oar=Odaf%X0.8767=5.22X0.8767%=4.58%
Nar=Ndaf%X0.8767=1.9x0.8767%=1.66%
Sar=Sdaf%X0.8767=3.80X0.8767%=3.33%
W.=4%
『811
l_0=咒—C+8XH+S-O产一
1.429x0.2113丿100
1
计算理论空气需要量L0：
（3）采用门捷列夫公式计算煤的低发热值：
Q低=4.187X[81XC+246XH-26X（O-S）—6XW]]
=4.187X[81X72.95+246X5.15—26X（4.58—3.33）—6X4]=29.80（MJ/m）
每小时所需烟煤为：
m=17皿似00jrn*360J2.053估（kg/h）
Q29809
每小时烟气生成量:
Vtoi=mxVn=2053x（8.19+0.35%7.81）=2.24x104（m3/h）
每小时供风量:
Ltol=mn-=2053x1.35x7.81=2.16x104m3/h
C。
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20r，查附表5,知：
3
gd,h2o=18.9（g/m）
2O湿=（0.00124X18.9）X湿=CC干%X（100-HO湿）
H2湿=55.99CH4湿=25.40
2湿=1.57C2H4湿=2.44
H
CO同理:
N
100/（1+0.00124X18.9）=2.29/100=8.89
2湿=0.49CO2湿=2.93
（1）计算富氧燃烧空气消耗量:
1f11
Lo=——x]-C^-H2
0.3（22
=3.0（m3/m3）
/
rC"尹2s—o2丿
Ln=nXL。
=1.15x3.0=3.45（m3/m3）
（2）计算燃烧产物成分:
=（8.89+25.4+2X2.44+2.93严0.01
=0.421（m3/m3）
V02
=0.3仙-L。
）=0.3X0.45=0.135（m3/m3）
烟气量为：
Vn=4.125（m/m3）
烟气成分百分比：
CQ=10.20H20=27.60N2=58.9302=3.27
（3）计算烟气密度：
F44XCO2'+18XH2O'+28N2'+32X02’
100咒22.4
44X10.20+18X27.60+28%58.93+32咒3.27
100天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1200C,
设产物中02,=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
（COnXCnHm+C02卜100=VCO2+Vco
（8.89+2.93+25.4+2x2.44〃0.0仁Vg+Vco
■VCO2+Vco—0.42
（2）氢平衡方程式：
/\1
无+2m^CnHm+HzO.卜右"円2+Vh20
V2丿10022
（55.99+2x25.4+2x2.44+2.29〃0.01=VH2+V^O
•Vh2+VH20=1.14
（3）氧平衡方程式：
（11、111
—co+C02+02+—H2O产——+nL0o-Vco+-Vc^-Vh2o
l22J10022222
[1^8.89+2.93+0.49+0.5x2.29jx0.01+0.8x0.9=Vco2+0.5Vco+0.5VH20
Vco2+0.5Vco+0%。
=0.81
（4）氮平衡方程式：
1
VN2
272=Vn2
N2X矿+3.76nL。
宀
1.5卩0.01+3.76x0.87.9=Vn2
（5）水煤气反应平衡常数：
K」o2・Pn25宀
CO2
FCo•Ph20Vco*Vh20
查附表6
Vco2
当t=1200C时,
•Vn2
K=0.387
=0.387
Vco•Vh2O
算得百分比为:
H2,=4.84
CO，=3.57
各式联立求解得：
VH2=0.207（m3/m3）
Vco=0.153（m3/m3）
V
V
V
V
33
CO2=0.267（m/m）
H2O=0.933（m3/m3）
N2=2.72（m3/m3）=4.28（m3/m3）
CO
H
N
2=6.24
2。
=21.80
2,=63.55
8.已知某烟煤含碳量为Car—80（%），烟气成分经分析为（干成分）CO2,--15
（%）；
CO,--3.33（%）。
试计算其干燃烧产物生成量。
解:
以1kg烟煤为基准
则有C=0.8kg
由碳平衡方程式：
081一=（Vn1X（0.15+0.0333F——1222.4
（Vd=8.147（m3/kg）
第五章燃烧温度
4.烟煤:
C
H
O
N
S
W
A
72.95
5.15
4.60
1.67
3.33
4.00
8.33
计算燃料理论发热温度
解：
（1）解法一：
求解方程组法
由方程：
ZViA3it3+送¥人2江2+5：
ViAt-Qd=0
由第四章第5题计算Qd=29808.7（kJ/kg）
=_CX=7295X^22^=1.362（m3/kg）
1210012100
HW2243
=（H+W22.4=0.627（m3/kg）
218100
VcO2
Vh2o
N
X
28
烟气成分：
CO2'=16.66H
查表5-1得各系数A,并代入公式得
-（1.362x21.215x10*+0.627x3.01x10,+6.184x2.135x10」）t3+（1.362x77.041x10£+0.627x29.599x10,+6.184X15.073X10-5）t2+（1.362x1.6584+0.627x1.4725+6.184x1.2657）t-29808.7=0
整理得：
-43.98x10」t3+216.7咒10十2+11.01t-29808.7=0
解得：
t热=2189r
^0^^298087^3639.6
V08.19
由前述计算：
取11=2373Kt2=2473K试算i1与i2
又附表7查的各成分的平均比热后，计算Ih=Gti=（5186.4咒1.362+4121.79咒0.627+3131.96天6.184）-8.19=3541
i.2=C2t2=（5464.2x1.362+4358.83x0.627+3295.84x6.184户8.19=3279
热=2157r
3648
执==
V。
Xc产0.01（16.66Cco2+7.67Ch2o+75.68Cn2
t热=2152r
5.焦炉煤气:
CO
H
CH4
C2H4
CO2
O2
N2
9.1
57.3
26.0
2.5
3.0
0.5
1.6
H2O=0.0235,n=1.05,t空=400r
求理论燃烧温度;
+）x0.01
汎3020+55.99X2570+25.40咒8530+2.44咒14110〃0.01
433
=1.766x10kJ/m=17.66MJ/m
Q燃=1.38X20=27.6
Q空=LC空t空
（kJ/m3）
查表5-2:
t空=400rC空=1.34
Q空=4.61X1.34X400=2471（kJ/m3）
（m/m3）
由燃烧计算知：
L0=0.901/0.21=4.29（mVm3）
Ln=nL0=1.05X0.901/0.21=4.505
烟气成分为：
2,=8.13
2O=22.00
2,=69.00
2,=0.87
VCO2=0.421（m3/m3）CO
Vh2O=1.140（m'/m3）H
Vn2=0.01N2+0.79Ln=3.575（m3/m3）VO2=0.21（n—1）L0=0.0451（m3/m3）
33
Vn=5.181（m/m）
33
V0=4.967（m3/m3）得到：
PCO2=CO2%=0.0813X105PaPH2O=H2O%=0.22X105Pa
理=（Q+Q燃+Q空）/[VoC产+（Ln—Lo）C空]
（17660+27.6+2471）/（4.967X1.67+0.215X1.51）r
按图5-3设t理=2100r
则根据t理及PCO2、Ph2O查附表8得
H2O=5.04%
分=12600fCO2VCO2+10800fH2OVH2O
X0.197X0.421+10800X0.0504X1.140
kJ/m3）
C空=1.51
fCO2'=19.7%f
Q
=12600
=1666
查表：
C产=1.67
t理=（Q+Q燃+Q空一Q分）/[V0C产+（Ln—L0）C空]
=（17660+27.6+2471—1666）/（4.967X1.67+0.215X1.51）
=2145r
与假设t理=2100C相比相差不大，计算合乎要求。
6.同上题，焦炉煤气富氧燃烧O2=45%，n=1.10
解：
（1）燃烧计算：
由于空气、燃气都不预热，
3
Qd=17660（kJ/m3）
Q分=12600fCO2VCO2+10800fH2OVH2O由前章计算知：
0=0.901/0.45=2.00（m3/m3）
n=nL0=1.10X2.00=2.20（m3/m3）
CO2=0.421（m3/m3）CO
VH2O=1.140（m3/m3）H
VN2=0.01N2+0.55Ln=1.226（m3/m3）VO2=0.21（n－1）L0=0.042（m3/m3）
33
n=2.829（m3/m3）
0=2.629（m3/m3）
得到：
CO2=0.149X105Pa
PH2O=0.403X105Pa
不考虑Q分
理’=Q/[VoC产+（Ln—Lo）C空]=17660/（2.629X1.67+0.20
2）
t
可以忽略Q空和Q燃
算得百分比为：
2，=14.88
2O，=40.30
2，=43.34
2，=1.48
X1.51
=3764C
（3）按图5-3设t理i=2650C
则根据t理及PcO2PH2O杳附表8得
fCO2=67.5%fH2O=22.2%
杳表5-2得
C空=1.54（kg/m3C）
Q
=12600
=6314
t理
=2158与假设t4）再取t
3
空=1.54（kg/mC）C产=1.88（kg/m°C）分=12600fcO2VCO2+10800fh2OVh2o
X0.675X0.421+10800X0.222X1.14kJ/m3）
（Q—Q分）/[VqC产+（Ln—L0）C空]
17660－6314）/（2.629X1.88+0.205X1.54）
C
理1=2600C相比相差太大，计算不合乎要求。
理2=2500C
则根据t理2及PcO2PH2O杳附表8得
fCO2=52.7%fH2O=14.6%
3
C空=1.53（kg/m3C）
C产=1.87（kg/m3C）
Q分=12600fco2VCo+10800fh20Vh2o
=12600X0.527X0.421+10800X0.146X1.14
=4593（kg/m3）
t理=（Q—Q分）/[VqC产+（Ln—Lq）C空]
=（17660—4593）/（2.629X1.87+0.205X1.53）
=2498C
与假设t理i=2500C基本一致，计算合乎要求。
第六章空气消耗系数及不完全燃烧损失的检测计算
4.某烟煤，收到基成分为:
Car
Har
Oar
Nar
Sar
Aar
War
76.32
4.0
3.64
1.61
3.80
7.55
3.0
8
其燃烧产物分析结果为:
RO2'
CO'
H2'
O2'
N2'
14.0
2.0
1.0
4.0
79.0
试计算:
验算产物气体分析的误差;
空气消耗系数n和化学不完全燃烧损失q化;
解：
（1）
Lo=（8.89C+26.67H+3.33S-3.33O）x0.01
=0.01X（8.89X76.32+26.67咒4.08+3.33咒3.8-3.33咒3.64）
=7.88（m3/kg）
Llo2=0.211_0=1.655（m3/kg）
Vn2
N2243
=X-+O.79Lo=6.25（m/kg）28100
（m/kg）
VO干=1.46+6.25=7.71
Q=30.03（MJ/kg）
（1+P）RO2'+（0.605+P）CO'+O2-0.185H2-（O.58-P）CH4
=（1+0.11）x14+（0.605+0.112+4-0.185%1+（0.11-0.58.〃0
=20.79
成分误差：
5.某高炉煤气，干成分为:
CO2
CO
CH4
H2
N2
10.66
29.
0.27
1.65
96
57.46
煤气温度为20C。
燃烧产物成分经分析为（%）：
RO2'
O2'
CO'
N2'
14.0
9.0
1.2
75.8
试采用各种计算公式n
值，并比较之
解:
=（29.96+0.27+10.66+0F0.01
=0.4089（m3/m3）
2，=75.8
烟气成分：
RO=14.0O2,=9.0CO，=1.2N
—0^=04
Vro20.4089
（1）利用氧平衡计算:
O2'-（0.5CO'+0.5H2'+2CH'4,
n='''+1
K（RO2+CO+CH4）9-（0.5x1.2+0.5X0+2x0由
-0.4x15.2
=2.38
（2）利用氮平衡计算:
n=
1-*
21
N
1
79、”（02-0.5CO'-0.5战.-2CH4Np<（RO2^CO'+CH4）2_
VrqXIOO
=2.38
6.某天然气在纯氧中燃烧，烟气成分为（%）:
CO2'
CO'
H2'
O2'
CH4'
25.0
24.
49.0
0.5
1.5
0
求氧气消耗系数。
解：
查表6-3:
天然气在富氧中燃烧，取K=2.0
O2'-（0.5CO'+O.5H2'吃CH'4丄,
n=:
——''——+1
K（RO2+CO+CH4）
0.5-（O.5X24+O.5X49+2咒1.5）亠，
=+1
2x（25+24+1.5）
=0.614
1
Vco2=（c0+2nXCnHm+CO2><100
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