燃烧学教案.doc

《燃料及燃烧》是热能与动力工程专业的专业基础课之一，并包括专业课的部分内容。本课程根据专业方向和培养目标的需要，阐明燃料的主要性质、燃烧过程的基本原理、组织燃烧的基本方法、设计和选择燃烧装置的基本原则。本课程教学目的与任务是使学生获得有关燃料及燃烧的专业基础理论和基本知识以及燃烧技术方面的实验研究的基本技能，为合理利用燃料、改进燃烧技术、设计和研制高效能的燃烧系统打好必要的基础。 一、绪论 1.燃料在国民经济中的地位 燃料就是自然界中能够提供某种形式能量的自然能源。燃料也就是能源。能源是国民经济的基础，也是人类日常生活最重要的基本资源，人们的物质文明和精神文明都离不开能源。 如果说人们生活中的各种消费是由原材料、基础工业、农业、轻工业、交通运输等支持着，那么能源则是上述各个行业得以运行、生产的基础。下图就显示了能源在整个国民经济生产及生活中的重要意义。 2.我国的燃料资源 我国的燃料资源结构以煤为主，估计地质储量为1.44万亿吨，探明储量6000多亿吨，品种齐全，包括气、肥、焦、瘦、无烟煤及动力煤等。分布面也广，在全国27个省市自治区有不同数量的煤炭资源。其中山西和内蒙古两省约占61.3％。我国的煤炭资源居世界第三位，仅次于前苏联和美国。 石油资源：由于过去石油地质和勘探程度很低，大部分陆地沉积岩面积还没有进行普查和勘探，到现在为止，已探明石油储量为68亿吨，其中可采储量24亿吨，居世界第八位，主要集中在东北和华北。 天然气已探明储量2300亿米3，居世界十六位，主要分布在西南和四川省，在东北和中南地区还有比较丰富的油页岩资源。 3.工业燃料的概念及其一般分类 （1）定义： a.在当前的技术条件下，单位重量（或体积）燃料燃烧时所放出的热量在工业上能够有效地加以利用。 b.燃料生成物呈气体状态，燃烧后的热量绝大部分含于生成物中，而且还可以出放热地点以外利用生成物中所含的热量。 c.燃烧产物的性质对加热过程不能起破坏作用，没有毒。 d.燃烧过程比较容易控制。 e.有足够的蕴藏量或能大量生产，在经济上合理。 凡是燃烧时所放出大量热量，并能满足上述五项要求的所有可燃物质均称为工业燃料，简称燃料。 （2）燃料的分类 i.按其存在的物态可分为：固态、液体和气体燃料。 ii.按其来源分为：天然燃料和人造燃料。 4.工业常用燃料 i.工业上应用最多的固体燃料是煤炭和焦炭。 （焦炭是炼焦煤加工制成的人造燃料） ii.液体燃料主要是重油，其次是柴油、汽油、煤油。 重油是天然石油在炼油厂经加工炼制，从中提出挥发油、汽油、煤油、柴油和润滑油等轻质产品所剩下的分子呈较重的油品，也叫渣油。 iii.气体燃料 天然气以及二次能源的气体燃料。如：高炉煤气、焦炉煤气、转炉煤气和发生炉煤气。 5.本学科的研究内容及其发展 燃料的燃烧从其最终结果来看，是物质间的一种能量转换过程，它是通过燃料和氧化剂在一定条件下所进行的具有放热和发光特点的剧烈氧化反应，将燃料的内能转化为热能。 （1）燃烧过程 整个燃烧过程来看，燃烧是物理和化学现象的综合过程。这些物理化学现象之间互相联系和制约的，并以其综合关系决定着燃烧的最终结果。 （2）燃烧学的内容 包括两部分：即燃烧理论和燃烧技术。 i.燃烧理论 着重研究燃烧过程所包括的各个基本现象。－它主要是运用化学、传热传质学及流体力学的有关理论，由简及繁地说明燃烧基本现象的物理化学本质。 ii.燃烧技术 主要是把燃烧理论中所阐明的物理概念基本规律与实际工程中的燃烧问题联系起来，对现有的燃烧方法进行分析和改进，对新的燃烧方法进行探讨和实验，以不断提高燃料利用率和燃烧设备的技术水平。 iii.发展 为了降低能源消耗、节约燃料、合理组织燃烧过程是本学科发展的方向。 目前燃烧技术研究的主要问题：针对不同燃料的燃烧特性提出合理的燃烧方法，根据生产工艺的具体要求研究并设计特殊性能的新型燃烧装置，研究高效率、节能型的燃烧装置，研究低噪音、低污染的燃烧技术以及为实现燃烧过程的计算机控制提供燃烧过程的数学模型。 6.合理利用燃料和其它能源对发展国民经济的意义 （1）.能源是发展国民经济的重要的物质基础。我国以燃料燃烧的方式得到能量在相当长的时期内还要占主导地位，有效地、合理地利用燃料是很必要的。 （2）燃料的资源是有限的，随着大规模的开发、利用这类能源势必将迅速地减少，尤其是天然气、石油等优质能源。90年代初，专家估计根据已探明的燃料资源，按其现有的开采速度，天然气的寿命约20~30年，石油的使用寿命约30~50年，煤炭的使用寿命约为150~300年。尽管不断有新的矿物燃料资源被探明，但是这类资源的锐减是不可避免的。解决这一类问题的途径就是开发新的能源与合理利用现有的能源。 （3）燃料的资源是有限的，而经济的日益发展每年都以8%的速度递增，所以对能源的需