内蒙古科技大学考试标准答案A及评分标准
课程名称：工程燃烧学
考试班级：安全2004
考试时间：20 年 月 日 时 分至 时 分标准制订人：陈伟鹏
一、填空题(共7题， 每空1分，共20分)
1．根据母体物质炭化程度的不同，可将煤分为四类，分别为 泥煤 、 褐煤 、 烟煤 、 无烟煤 。 2.根据时间而言，燃烧过程需要总时间应包括 混合时间、 化学反应时间 、 加热时间 三个阶段。
3．静止气体中的自由射流，沿射流的前进方向，可将射流分为 初始段 、 过渡段 、自模段。
4．按火焰的几何形状分，火焰有 直流锥形火焰 、 旋流火焰 及 平火焰 三种。
5．为了使可燃混合物开始燃烧，实际采用 着火 、 点火 两种方式。 6．根据元素分析值，煤的主要可燃物是， 碳 、 氢 。 7．按气体流动性质，把燃烧过程分为 层流燃烧 、 紊流燃烧 、 过渡燃烧 。
二、简答题（共3题，每题8分，共24分）
1. 简述动力学燃烧、扩散燃烧和中间燃烧。
答：燃烧过程的速度受加热和化学反应速度的限制，叫动力学燃烧。3分 燃烧过程的速度受混合速度的限制，叫动力学燃烧。3分介于上述二者之间的燃烧过程属于中间燃烧。2分 2. 简述漩流数的概念。
答：无因次数群，s＝Gφ/(Gx.R)可以用来反映旋转射流的旋流强度，
叫做旋流数。4分Gφ为角动量，Gx轴向动量。4分
3. 简述点火的定义。
答：先是一小部分可燃混合物着火4分，然后靠燃烧的传播，使可燃混合物的其余部分达到着火燃烧。4分
三、计算题（共3题，每题12分，共36分）
1．某厂使用高炉和焦炉混合煤气，煤气温度为28℃，由化验室分析的煤气成分为：
焦炉煤气 高炉煤气
CO2 3.1 13.9
C2H4 2.9
O2 0.4 0.3
H2 57.9 3.0
CH4 25.4 0.6
CO 9.0 26.4
N2 1.3 56.0
求：两种煤气的发热量和当焦炉煤气与高炉煤气按3：7混合时，混合煤气的成分和发热量。（1m3干煤气吸收的水分重g＝31.1） 答：(1)查表5得1m3干煤气吸收水分得重量为g＝31.1
干煤气成分换算成湿成分：CO2湿＝0.00124g CO2干/（1＋0.00124 g CO2干） =2.79% 2分
成分 CO2 C2H4 O2 H2 CH4 CO N2 W Σ
湿湿湿湿湿湿湿
焦炉煤气(%)
2.98 2.79 0.38 55.75 24.45 8.66 1.25 3.72 100
高炉煤气(%)
13.38 0.29 2.89 0.38 25.39 53.92 3.72 100
焦炉煤气：Q低＝30.2CO湿+25.8 H2湿+85.5CH4湿+ 141C2H4湿
=4212千卡/m3 2分
高炉煤气：Q低＝30.2CO湿+25.8 H2湿+85.5CH4湿+ 141C2H4湿
=874千卡/m3 2分
按焦煤气比3：7混合时，CO2湿＝（0.3X2.79%+0.7X13.38%）=10.23%
成分 CO2 C2H4 O2 H2 CH4 CO N2 W
湿湿湿湿湿湿湿
焦煤煤气(%)
10.23 1.78 0.32 18.75 7.6 20.39 38.12 3.72
3分
焦高炉煤气：Q低＝0.3X4212＋0.7X874＝1875千卡/m3 3分
2．某厂使用高炉和焦炉混合煤气，煤气温度为28℃，由化验室分析的煤气成分如题1。该炉子的热负荷为6980kW。试计算： （1） （2） （3）
每小时供应给炉子多少立方米煤气？
若空气消耗系数为n＝1.05时，每小时应供应多少立方米空气？ 废气量有多少。
（计算时忽略炉子的吸气和漏气并忽略空气中的水分）。 答：步骤一 每小时供给炉子的煤气量为
B＝W/Q低＝60×106＝3200（m3/h） 4分
步骤二L0＝4.76[1/2CO+1/2H2+Σ(n+m/4)CnHm+3/2H2S－O2]×10－2 ＝1.77（m3/ m3）
n＝1.05时Ln＝n L0＝1.05×1.77＝1.86（m3/ m3）
每小时供给炉子的空气量为L＝1.86X3200＝5952（m3/h） 4分 步骤三V0＝ [CO+H2+Σ(n+m/4)CnHm+2H2S＋CO2＋N2＋H2O]X10－2＋0.79L0＝2.55（m3/ m3）
n＝1.05时Vn＝V0＋（n－1）L0＝2.64（m3/ m3）
每小时供给炉子的空气量为V＝2.64×3200＝8448（m3/h） 4分
3．某敞焰无氧化加热炉，采用焦炉煤气加热，空气消耗系数为0.5，炉气实际温度控制在1300℃。焦炉煤气成分（％）为：
焦炉煤气
CO2 C2H4
O2
H2
CH4 CO
N2
H2O
3.02 2.83 0.39 56.5 24.8 8.77 1.26 2.43
求：炉内的气体成分和烟气量（炉气成分中CH4和烟粒含量可忽略不计，当温度为1300℃时水煤气反应平衡常数K3＝0.333）。 答：步骤一 当n＝0.5时为不完全燃烧。
L0，O2＝[1/2CO+1/2H2+Σ(n+m/4)CnHm+3/2H2S－O2]×10－2＝0.9（m3/ m3） 3分 步骤二 当n＝0.5时n L0，O2=0.45（m3/ m3） 3分 步骤三VN2=1.26/100+3.76×0.45=1.7（m3/ m3） (CO+CO2+ΣnCnHm) ×10－2=VCO2+ VCO
(H2+Σm/2CnHm+ H2O) ×10－2=VH2+ V H2O+ 2VCH4
(1/2CO+CO2+O2+1/2H2O) ×10－2+nL0，O2=1/2VCO2+ VCO+1/2VCO2 Ks=(P H2× P CO2)/ (P H2O× P CO)= (V H2×V CO2)/ (V H2O× V CO)
V CO2 =0.10 V CO=0.32 V H2O=0.56 V H2=0.58
V n=0.10+0.32+0.56+0.58=3.26（m/ m） 6分 烟气成分：
3
3
成分 焦炉煤气
CO2/ H2/ CO/
W
N2/ H2O/
3.07 17.18 9.82 3.72 52.14 17.18
四、论述题（共2题，每题10分，共20分）
1．试论述氢的燃烧反应机理。
答：典型的支链反应。 2分 链的产生：（1）H2＋O2→2OH
（2）H2＋M→2H＋M （3）O2＋O2→O3＋O
链的继续及支化：（1）H＋O2→OH＋O
（2）H2＋OH→H2O＋H （3）O＋H2→OH＋H
器壁断链：（1）H＋器壁→1/2 H2
（2）OH＋器壁→1/2 H2O （3）O＋器壁→1/2O2
空间断链：
（1）H＋O2＋M→HO2＋M＋ （2）O＋O2＋M→O2＋M＋
（3）O＋H 2＋M→H2O＋M＋ 6分
主要的基本反应是自由原子和自由基的反应，而且几乎每一个环节都发生链的变化。一个氢原子产生三个氢原子，从而反应速度越来越快。反应初期有一个“感应期”。 2分
2．试论述燃烧前沿面的概念及其传播机理。
答：可燃混合物形成一层正在燃烧的平面火焰，以一定速度向管子另一端移动，这层正在燃烧的气体便称为“燃烧前沿面”。 2分
靠传质和传热的作用使燃烧前沿向前传播的过程，称为正常燃烧。 2分 靠气体膨胀而引起的压力波作用产生爆震波传播的燃烧过程称为爆震。2分 正常燃烧压力变化不大，传播速度远远小于爆震。火焰面的移动由火焰传播速度和气流速度决定。 2分
层流下的燃烧前沿的传播速度称为正常传播速度；紊流下的传播速度称为紊流传播速度。 2分