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燃烧理论与燃烧设备 试题A 考试形式：闭卷 答题时间： 90 分钟 本卷面成绩占课程成绩 100% （所有答案必须写在答题纸上、标清题号） 名词解释(每题2分) 高位发热量：1kg燃料完全燃烧放出的全部热量，包括水蒸汽凝结时放出的热量。 结渣温度：灰渣在无冷却的表面上（或已被沉积层覆盖的有冷却的表面上）开始形成突峰状沉积层的烟气温度，叫结渣温度。 燃点：外界火焰能点燃油并维持5秒以上的最低温度称为燃点 焦炭：煤析出挥发分、水分后得到的固态物质称为焦炭 粘温特性：指灰渣的粘度随温度变化的关系，用以判断结渣倾向灰熔点。 化合物的生成焓：当化学元素在化学反应中构成一种化合物时，根据热力学第一定律，化学能转变为热能（或者相反）。转变中生成的能称之为化合物的生成焓。 燃烧热：1mol的燃料完全燃烧释放的热量称为化合物的燃烧热。 活化能：活化粒子与普通分子平均能量之差称为活化能。 直流射流：射流不旋转，切向速度为零。 火焰传播速度：沿火焰锋面的法向，火焰移动的速度称为火焰传播速度。 简答题（每题6分） 燃烧学的研究主要从哪两方面进行的，并简述之？ 答：（1）燃烧理论的研究 研究燃烧过程所涉及的各种基本现象的机理 如燃料的着火、熄火、火焰传播及火焰稳定、预混火焰、扩散火焰、层流和湍流燃烧、液滴燃烧、碳粒燃烧、煤的热解和燃烧、燃烧产物的形成等过程的机理 （2）燃烧技术的研究 应用燃烧基本理论解决工程技术中的各种实际燃烧问题 如对现有燃烧方法进行分析和改进，对新的燃烧方法进行探索和实践，提高燃料利用范围和利用效率，实现对燃烧过程的控制，控制燃烧过程中污染物质的生成和排放等等。 简述元素分析成分的构成。 答：碳、氢、氧、氮、硫、灰分和水分 简述水分对燃烧过程的影响。 答：燃料的发热量 着火、燃烧过程吸收大量热量，降低燃烧温度 排烟热损失 受热面腐蚀 堵灰 制粉、干燥和运输 简述煤的焦结性种类。 答：粉状。粘着。弱粘结。不熔融粘结。不膨胀熔融粘结。微膨胀熔融粘结。膨胀熔融粘结。强膨胀熔融粘结。 简述旋转射流的特点。 答：强旋流的回流区可提供点火热源，实现稳定燃烧。 扩散角大，初期混合强烈，射程短，后期混合弱，射流中心有负压区 简述点燃的定义。 答：具有较高能量的外界热源接触可燃气体，依靠外界能源使部分预混可燃气体首先发生剧烈反应而着火，然后火焰传播到整个混合气中去，又称为强迫着火，强燃。 简述小尺度湍流火焰的条件、现象及特点。 答：条件：流体微团的平均尺寸层流火焰面厚度 现象： 能够保持规则的火焰锋面。 湍流火焰面厚度dT 层流火焰面厚度dn。 特点： 小尺度湍流火焰只是增强了物质的输运特性，从而使热量和活性粒子的传输加速，而在其他方面没有什么影响。 8.简述钝体稳燃。 答：钝体是不良流线体，在大Re数下，流体绕过钝体时，在钝体的某个位置会使流体边界层脱离开钝体，从而在下游钝体的背面形成回流区，可以反卷高温烟气成为热源，有利于稳定着火和燃烧。 9.简述斯蒂芬流。 答：液体或固体燃料燃烧过程中，气体与燃料的接触存在相界面（异相反应），燃料加热气化或燃烧过程中的气体为多组分气体，这些气体在燃料界面附近产生浓度梯度，形成各组分相互扩散的物质流，只要在相界面上存在物理或化学变化（如蒸发或燃烧过程），而且这种变化在不断产生或消耗物质流，这种物理或化学变化过程与气体组分的扩散过程的综合作用下，在相界面法线方向产生一股与扩散物质流有关的总质量流，是一股宏观物质流动。这一现象是Stefan在研究水面蒸发时首先发现的，故称Stefan流。 10：简述控制温度型NOx生成量的方法。 答：降低燃烧温度水平； 降低氧气浓度； 使燃烧过程在远离化学当量比条件下进行； 缩短燃料在高温区停留时间。 三、计算题（20分） 无烟煤，煤粒d=60mm，炉温1300℃,煤粒气流之间的相对速度w=5m/s，煤粒反应活化能150kJ/mol，频率因子k0=14.9×103m/s，判断该燃烧处于何燃烧区?计算碳燃烧速度。 解： 在燃烧中， u≈D=D0(T/T0)m=1.98×10-5[(1300+273)/273]2=657×10-6m2/s Re=wd/u=5×60×10-6/657×10-6=0.46 Re很小，按Re≈0处理，则Nud=2 ad=DNud/d=657×10-6×2/60×10-6=21.9m/s 该燃烧过程处于动力燃烧区 在1200℃时，碳表面反应为 4C+3O2=2CO2+2CO 化学当量比b=4×12/3×32=0.5 1300 ℃时空气密度r =1.293×273/(273+1300)=0.224kg/m3 氧在空气中的质量百分数23.2% 氧的质量浓度C∞=23.2%×0.224=0.052kg/m