第1章燃烧的化学基础.ppt

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,*,第1章燃烧的化学基础,第一章 燃烧的化学基础,3,本章主要内容,1.1,燃烧的本质和条件,1.2,燃烧所需空气量的计算,1.3,燃烧产物及其计算,1.4,燃烧热与燃烧（火焰）温度,1.1 燃烧的本质和条件,燃烧的本质,所谓燃烧是指,可燃物,与,氧化剂,作用发生的放热反应，通常伴有,火焰,、,发光,或,发烟,的现象。,什么是“火焰”？,由于燃烧区温度较高，使得其中白炽的固体粒子和某些不稳定（或受激发）的中间物质分子内的电子发生能及跃迁从而发生各种波长的光，发光的气相燃烧区则称之为“火焰”。,什么是“烟”？,由于燃烧不完全等原因会使得产物中混有一些微小的颗粒，这时即形成“烟”。,燃烧的本质：,爆炸,如果燃烧速度很快，则高温条件下产生的气体和周围气体共同膨胀，使得反应能量直接转变为机械功，在压力释放的同时产生强光、热和声响，即所谓的“爆炸”。爆炸与燃烧没有本质的区别，而是燃烧的常见表现形式。,燃烧的必要条件,可燃物,可燃固体,助燃物,氧化剂：如氧气，氯气，浓硫酸，过氧化钠,特例：炸药（氧平衡）,点火源,引燃物质燃烧的点燃能源,种类有：,火焰：,直接点燃，热辐射,高温物体：,如电熨斗、火星,电火花：,电气火花，静电火花,机械能：,撞击、摩擦、气体压缩,光能,化学能,燃烧的充分条件,燃烧条件的应用,防火方法,防火,最根本的,原理,是,防止燃烧条件的形成,。,根据着火三角形，可以提出以下防火方法：,1,控制可燃物,用难燃或不燃材料代替易燃材料；,对工厂易产生可燃气体的地方，可采取通风；,在森林中采用防火隔离林等,2,隔绝空气,涉及易燃易爆物质的生产过程，应在密闭设备中进行；,对有异常危险的，要充入惰性介质保护；,隔绝空气储存某些物质等。,3,消除点火源,在易产生可燃性气体场所，应采用防爆电器；,禁止一切火种等。,灭火方法,灭火,的根本,原理,是,破坏已形成的燃烧条件,根据着火三角形，可以提出以下灭火方法,1,隔离法,将尚未燃烧的可燃物移走,断绝可燃物来源,2,窒息法,用不燃或难燃物捂住燃烧物质表面；,用水蒸气或惰性气体灌注着火的容器；,密闭起火的建筑物的空洞等，,3,冷却法,用水等降低燃烧区的温度，当其低于可燃物的燃点时，燃烧停止,4.,抑制法,使灭火剂参与到燃烧反应中去，它可以销毁燃烧过程中产生的游离基，形成稳定分子或低活性游离基，从而使燃烧反应终止,1.2,燃烧空气量的计算,1.2.1,理论空气量,空气含有近,21,（,23.2,重量）的氧气,氧气,/,空气,=1/4.76,氧气,/,氮气,=1/3.76,理论空气量定义：,是指单位量的燃料完全燃烧所需要的最少的空气量，通常也称为理论空气需要量。,1.2.1.1,固体和液体可燃物的理论空气需要量,煤、木材、石油等,工业分析：,C,、,H,、,O,、,N,、,S,、,A,和,W,分别表示可燃物中碳、氢、氧、氮、硫、灰分和水分的质量百分数,C%+H%+O%+N%+S%+A%+W%=100%,其中：,C,、,H,、,S,是可燃成分,N,是不可燃成分,O,是助燃成分,可燃元素燃烧的化学方程,1kg,可燃物燃烧所需氧气和空气的体积（,m,3,/kg,）,CH,4,+2O,2,=CO,2,+2H,2,O,CH,3,OH+1.5O,2,=CO,2,+2H,2,O,例,1-1,：求,5kg,木材完全燃烧所需要的理论空气量。已知木材的质量百分数组分为：,C,43,，,H,7,，,O,41,，,N,2,，,W,6,，,A,1,。,解：依据上述有关公式，燃烧,1kg,此木材所需理论氧气体积为,（,m,3,）,燃烧,5kg,此木材所需理论空气体积为,21.67,（,m,3,）,1.2.1.2,气体可燃物的理论空气量,可燃气体成分：,CO,、,H,2,、,CnHm,、,H,2,S,、,CO,2,、,O,2,、,N,2,、,H,2,O,可燃物完全燃烧的反应方程式,每,1m,3,可燃物完全燃烧时需要的氧气体积（,m,3,/m,3,）,例,1-2,：求,1m,3,焦炉煤气燃烧所需要的理论空气量。已知焦炉煤气的体积百分数组成为：,CO,6.8,，,H,2,57,，,CH,4,22.5,，,C,2,H,4,3.7,，,CO,2,2.3,，,N,2,4.7,，,H,2,O,3,。,解：由碳氢化合物通式得,因此，完全燃烧,1m3,这种煤气所需理论空气体积为,1.2.2,燃烧实际空气量和过量空气系数,实际空气需要量通常大于与理论空气需要量,过量空气系数,1,时，燃料与空气量比称为,化学当（计）量比,1,时，实际空气量多于理论空气量，,才能保证完全燃烧,气态可燃物,1.02,1.2,；,液态可燃物,1.1,1.3,；,固态可燃物,1.3,1.7,，。,原因：,燃料与空气的混合不均匀,1.3,燃烧产物及其计算,基本概念,1.3.1,完全燃烧时烟气量的计算,当,1,时,一、固体和液体燃料的燃烧烟气量的计算（,m3/kg,）,湿烟气 和 干烟气,当,1,时,二、气体燃料燃烧烟气量的计算,可燃气体成分：,CO,、,H,2,、,CnHm,、,H,2,S,、,CO,2,、,O,2,、,N,2,、,H,2,O,燃烧产物：,CO,2,、,SO,2,、,H,2,O,和,N,2,当,1,时，则与固体和液体燃料的计算一样,1.3.2,不完全燃烧时烟气量的计算,若,1,必然导致不完全燃烧,若,1,，也会出现不完全燃烧（,原因：燃料与空气混合不好,）,不完全燃烧烟气成分：,CO,、,H,2,、,CH,4,、,O,2,、,CO,2,、,N,2,、,H,2,O,1,式中,Vyq,为,1,时完全燃烧的产物体积,不完全燃烧烟气量比完全燃烧烟气量的体积,增加,了,在,实际燃烧温度,在,1,且完全燃烧情况下，燃烧温度最高；当,1,时，供给的空气量过多，燃烧温度也要降低,在实际燃烧中，,物质的燃烧温度并非固定不变的,，而是随着可燃物的,种类,、,结构,、,氧气供给情况,、,散热条件,等因素有一定的变化。,为了比较不同物质的燃烧温度，,常对燃烧条件作统一规定,：,燃烧的初始温度为,298K,；,可燃物与氧气按化学当量比配比；,燃烧为完全燃烧；,燃烧是在等压下进行的；,燃烧是绝热的，即燃烧反应的放热全部转变为燃烧产物的焓增。,1.5.2,燃烧温度的计算,理论燃烧温度的计算公式,（常用）,恒压平均热容,取决于温度，只在某一个温度范围内是常数,插值法求理论燃烧温度,t,先假定一个理论燃烧温度,t,1,，从“平均恒压热容”表中查出相应的 代入上述公式，求出相应的,Q,l,1,；,然后再假定第二个理论燃烧温度,t,2,，求出相应的 和,Q,l,2,；,插值法求出理论燃烧温度,t,：,例,1-5,：已知木材的组成为：,C,43,，,H,7,，,O,41,，,N,2,，,W,6,，,A,1,（质量组成数），试求其理论燃烧温度。,木材的低热值，,Q,L,16993 kJ/kg,设,t,1,1900,，查表得,因为,Q,l,Q,l,1,，所以,t t,1,，再设,t,2,2000,作业,一、已知木材的质量百分数组分为：,C,40,，,H,10,，,O,41,，,N,2,，,W,6,，,A,1,1.,求,1kg,木材完全燃烧所需要的理论空气量，烟气的组成和体积（,=1,）。,2.,木材的高、低热值,3.=1.5,时，完全燃烧所需要的理论空气量，烟气的组成和体积,4.=1.5,时，燃烧温度,二、某焦炉煤气的体积百分数组成为：,CO,3.8,，,H,2,58,，,CH,4,24.5,，,C,2,H,4,3.7,，,CO,2,2.3,，,N,2,4.7,，,H,2,O,2,O,2,1%,1.,求,1m,3,煤气完全燃烧所需要的理论空气量，烟气的组成和体积（,=1,）,2.1m,3,煤气的高、低热值,3.=1.5,时，,1m,3,煤气完全燃烧所需要的理论空气量，烟气的组成和体积,4.=1.5,时,1m,3,煤气不完全燃烧，烟气中有,CO 0.01m,3,，,H,2,0.12m,3,，,CH,4,0.06m,3,.,求烟气的总体积。,比较纸、棉花等与聚苯乙烯燃烧温度的高低，比较一氧化碳和苯燃烧的火焰特征，并说明原因,