燃烧理论之固体燃烧.ppt

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* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 各种基之间的转化 例如:收到基与空气干燥基之间的转换。 设:已知Cad、Mar、Mad ,求 Car 。 解:取100kg收到基煤为基准,相当于空气干燥基煤为: (100–Mar.f)(kg) 二者含碳质量相等:收到基含碳质量=空气干燥基含碳质量 即: 代入 将 书上表4-1 6.2 煤的种类及特点: 按国家标准,分为三类:褐煤、烟煤、无烟煤 1). 褐煤:外观褐色,光泽黯淡。水分含量高,热值低,密度较小,含氧量高,化学反应强,极易氧化和自然。常作为加压气化燃料,锅炉燃料 2). 烟煤:挥发份含量高、灰分及水分较少,发热量高。 可划分贫煤、焦煤、气煤 3). 无烟煤:挥发份含量低,燃点较高,燃烧时没有粘结性。 6.3 煤的热解--------煤燃烧初始阶段 煤燃烧灰分变化 未来研究空间很大! 作业 14.3 14.7 14.8(双膜模型) 14.13(单膜模型) 附加作业:关于富氧燃烧传递数的推导 The Burning of Solids (Turns, 燃烧导论) Combustion of Nonvolatile fuels (I. Glassman, Combustion3d, chap. 9) Principles of Combustion (K. K. Kuo) 高等燃烧学 岑可法、姚强 Pulverized coal combustion gasification (D. Smoot and P. Smith) 例题 14.3(自行复习) 设,理想状态下,扩散控制的燃烧, (YO2,?=0.233),分别用单膜和双膜模型计算燃烧速度,比较其差异。 解 两种模型燃烧速度的公式为: 在理想状态下, Bms 是唯一具有不同值的参数 其中,传递系数 BCO2,m 和 BO,m 分别由公式14.54 和14.25给出。对于扩散控制, CO2 (双膜)和O2 (单膜)在表面的浓度为0。则有: 及 燃烧速度的比为: 例题 14.2(不讲) 在固体燃料的燃烧中,辐射是非常重要的因素。已知一个直径250 ?m的碳颗粒,要保持燃烧温度为1800 K,试在下列情况下,求气体温度 (i) 无辐射项(Ts=Tsur), (ii) 颗粒辐射能力相当于300 K下的黑体辐射。其它条件同例题14.1。 解 用表面能量平衡来求解两情况下的T? 。气体特性用1800 K下的空气特性。 由于颗粒视为黑体,发射率为1,碳颗粒的燃烧热为: i. 不考虑辐射,可用公式14.37计算T? : ii. 环境温度300 K,辐射热损失为:0.1168W 可以看出,考虑辐射的话,气体温度需要很高才能保证已知要求。 评述 有趣的是,我们可以发现,燃烧速度存在差别并不是模型本身引起的,而是跟碳颗粒表面气化反应的种类有关。我们可以证明,在单膜模型中,真正在表面上生成的是CO而并非CO2。本题中, vI=31.999/24.01=1.333 , Bm 则变为 0.175,其值即等于双膜模型中的值。即,如果设产物为CO,那么两个模型具有相同的燃烧速度,而且与接触到表面的组分 (O2 或 CO2)无关。 * * * * * * * * * * * * * * Break! 组分守恒 我们通过应用Fick’s定律获得不同的方程描述在内部区域和外部区域二氧化碳的分布。同样的,认为惰性组分为氮气,这些方程如下: 1 3.664 4.664 4.664 3.664 2.664 3.664 内部区域 CO2 边界条件: 外部区域 CO2: 边界条件: 惰性组分 (N2) 边界条件 综合这三个在边界条件限制下的方程,可以得到如下的三个包含未知量 的代数方程: 根据 ?Yi=1,可知 使方程组闭合的其他的方程通过写出一个包含 和 的化学动力学表达式来产生,这个我们将在下一章中介绍。 封闭性 这一问题为了得到更易处理的结论,可从等式14.45-14.48中消去除了 和 外其它所有参数,也就是说 其中 表面化学动力学 反应C+CO2?2CO在二氧化

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