《消防燃烧学》第4章 空气需要量和燃烧产物生成量

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1、第二篇燃烧反应计算燃烧计算的内容确定单位数量燃料燃烧所需要的氧化剂(空气或氧气)的数量(从外界提供的)确定燃烧产物的数量确定燃烧产物的成分确定燃烧温度确定燃烧完全程度2燃烧计算中的空气假定其仅由氧气、氮气及水蒸气组成体积百分比氧气为21％，氮气为79％氧气、氮气的摩尔体积相同（在标准状态下为22.4L/mol）,同状态下体积之比等于物质的量之比3由体积百分比确定质量百分比已知干空气中体积百分比氧气21％，氮气79％，如何确定质量百分比4燃烧产物其成分和数量与反应条件有关可能完全燃烧，可能不完全燃烧产物包含两部分：经化学

2、反应的产物未经化学反应的物质（未混合的燃料和空气、过剩的空气和过剩燃料）我们所讲的燃烧计算中，假定均匀混合，同时允许燃料过剩和氧化剂过剩5第四章空气需要量和燃烧产物生成量计算的实际意义要设计炉子的燃烧装置和鼓风系统，就必须知道为保证一定热负荷（燃料消耗量）所应供给的空气量而设计排烟系统，就必须知道燃烧产物（或烟气）的生成量、成分和密度在进行炉内热交换、压力、温度等的热工计算、热工测试或热工分析时也需要进行供给空气量和燃烧产物生成量、成分和密度的计算7固体和液体燃料理论空气量的计算固体和液体燃料的成分表示法，质量百分比

3、含量C％＋H％＋O％＋N％＋S％＋A％＋W％＝100％按照化学反应质量守恒的原则，列出各成分完全燃烧的反应方程式。依据方程式计算各物质的量8各成分的燃烧计算碳元素的燃烧，方程式和质量关系C＋O2＝CO2123244（kg）18/311/3（kg）氢元素的燃烧，方程式和质量关系4H＋O2＝2H2O43236（kg）189（kg）9各成分的燃烧计算硫元素的燃烧，方程式和质量关系S＋O2＝SO2323264（kg）112（kg）故，单位燃料燃烧时耗氧量为：G=（8C/3+8H+S）/100(kg)所以需要提供的空气量应该为G

4、/23.3%(kg)10每公斤燃料需要的氧气量需要的氧气质量为G0,O2=(8C/3+8H+S–O)/100（kg）需要的氧气体积先计算氧气的密度，按标准状态计算密度=32/22.4=1.429(kg/m3)，因此L0,O2=(8C/3+8H–O+S)/100/1.429(m3)上式是不考虑其他因素影响下的数值，称为“理论氧气需要量”11理论空气需要量已知理论氧气质量需要量G0,O2，确定理论空气质量需要量G0＝G0,O2/23.3%（kg）已知理论氧气体积需要量L0,O2，确定理论空气体积需要量L0＝L0,O2/21

5、%（m3）12气体燃料空气需要量计算气体燃料成分表示法，体积百分数CO％＋H2％＋CH4％＋CnHm％＋H2S％＋CO2％＋O2％＋N2％＋H2O％＝100％各成分燃烧需要的氧气量之和就是气体燃烧所需的总氧气量由于反应方程式中各物质的系数就表示所需的摩尔数，而认为气体的摩尔体积相同，因此系数比就等于各气体物质的体积比13各成分氧气需要量一氧化碳燃烧，方程式和体积比CO＋½O2＝CO21½(m3)氢气燃烧，方程式和体积比H2＋½O2＝H2O1½(m3)14各成分氧气需要量碳氢化合物燃烧，方程式和体积比CnHm＋(n+m/

6、4)O2＝nCO2＋m/2H2O1(n+m/4)(m3)硫化氢燃烧，方程式和体积比H2S＋3/2O2＝H2O＋SO213/2(m3)15理论氧气和空气需要量1m3气体燃料的理论氧气需要量（体积）为1m3气体燃料的理论空气需要量（体积）为16实际空气需要量在实际设计和操作中，炉内实际消耗的空气量与计算的理论空气量会有区别为保证燃料完全燃烧，会增加空气量，比理论值多一些为得到炉内的还原性气氛，会减少空气量，比理论值少一些17实际空气需要量实际空气消耗量Ln，n值为空气消耗系数，（n>1称空气过量系数）n值的确定一般是在设计

7、炉子或燃烧装置的时候预先选取的，或根据实测确定18空气中水蒸气的考虑查附表5可得到每m3干空气吸收的水蒸气体积数量lH2OL0为理论干空气需要量，L0,w为理论湿空气需要量，则实际湿空气消耗量Ln19第二节燃烧产物生成量、成分、密度（完全燃烧）20燃烧产物计算单位燃料完全燃烧后生成的燃烧产物包括CO2，SO2，H2O，N2，O2，其中O2是当n>1时才有的燃烧产物的生成量，当n!=1时称“实际燃烧产物生成量”(Vn)，当n=1时称“理论燃烧产物生成量”(V0)Vn=VCO2+VSO2+VH2O+VN2+VO2(m3/k

8、g)或者(m3/m3)21n>1时产物体积V0和Vn的差别在于n＝1时比n>1时的燃烧产物生成量少一部分过剩空气量，因此Vn－V0＝Ln－L0或Vn＝V0＋(n-1)L0如何计算Vn？？22n>1各燃烧产物的生成量对固体和液体燃料，N要考虑燃料中N和空气中的N，H2O要考虑燃料中H、W和空气中水蒸气，还要考虑过量空气对1kg燃料2