2020-04-12
290
Исходные данные для выполнения расчета следующие:
топливо - мазут,его элементарный состав горючей массы: Сг = 85%; Нг = 11,6%; Sг = 2,9%; Nг = 0,3%; Ог = 0,2%; зольность Ар = 0,2% и влажность Wр = 2,0% рабочей массы, температура топлива Тт = 313К; коэффициент избытка воздуха α = 1,05; влагосодержание dв = 13 г/м3 и температура Тв= 323К воздуха, необходимого для сгорания топлива. 
Содержанием работы является расчет процесса полного горения мазута с последующим определением на основе материальных и тепловых балансов процесса горения калориметрической и теоретической температур горения.
1. Производим пересчет элементарного состава горючей массы топлива на рабочую:
Ср = Сг(100 – Ар – Wр)/100 = 85(100 – 0,2 – 2,0)/100 = 83,14%;
Нр = Нг(100 – Ар – Wр)/100 = 11,6(100 – 0,2 – 2,0)/100 = 11,34%;
Sр = Sг(100 – Ар – Wр)/100 = 2,9(100 – 0,2 – 2,0)/100 = 2,84%;
Nр = Nг(100 – Ар – Wр)/100 = 0,3(100 – 0,2 – 2,0)/100 = 0,29%;
Ор = Oг(100 – Ар – Wр)/100 = 0,2(100 – 0,2 – 2,0)/100 = 0,19%.
|
|
|
Правильность проведенных расчетов определяем выполнением равенства
Ср+Нр+Sр +Nр +Ор+Ар+Wр = 100%.
83,14% + 11,34% + 2,84% + 0,29% + 0,19% + 0,2% + 2,0% = 100%.
2, Низшую теплоту сгорания мазута определим по формуле Д.И.Менделеева (в МДж/кг):
Qнр = 0,339 Ср + 1,03Нр – 0,109 (Ор – Sр) – 0,0251Wр =
= 0,339∙83,14 + 1,03∙11,34 - 0,109 (0,19 – 2,84) – 0,0251∙2 = 40,1 Мдж/кг.
3. Теплоемкость рабочей массы мазута определяем по формуле:
Ст = 1,738 + 0,0251(Тт - 273) = 1,738 + 0,0251(313 - 273) =
= 2,742 кДж/(кг∙К).
4. Минимальное (теоретическое) количество воздуха, необходимое для полного сгорания 1 кг мазута, находим по формуле:
V0 = 0,0889 (Ср + 0,375Sр) +0,265Нр – 0,0333Ор =
= 0,0889 (83,14+ 0,375∙2,84) +0,265∙11,34 – 0,0333∙0,19 = 10,49 м3/кг.
Действительное количество воздуха
Vв = α V0 = 1,05∙10,49 = 11,01 м3/кг.
5. Объем продуктов сгорания, образовавшихся при сжигании 1 кг топлива в теоретически необходимом количестве воздуха
Vго = VRO2 + VN2о + Vн2о0,
где объемы продуктов сгорания каждого компонента будут:
выход сухих трехатомных газов
VRО2 = 0,01866 (Ср + 0,375Sр) =
= 0,01866 (83,14 + 0,375∙2,84) = 1,57 м3/кг,
теоретический выход азота
VN20 = 0,008Nр + 0,79V0 = 0,008∙ 0,29 + 0,79 ∙10,49 = 8,29м3/кг,
теоретический выход водяных паров
VН2О0 = 0,111Нр + 0,0124Wр + 0,00124dвVо =
|
|
|
= 0,111∙11,34+ 0,0124∙2 + 0,00124∙13∙10,49 = 1,45 м3/кг.
Объем продуктов сгорания при сжигании 1 кг топлива в действительном количестве воздуха определяется по формуле
Vг = VRО2 + VN20 + VН2О + (α – 1)V0.
где VН2О - выход водяных паров, м3/кг,
VН2О = VН2О0 + 0,0161 (α – 1)V0 =
= 1,45 + 0,0161 (1,05 – 1)10,49 = 1,46 м3/кг.
Следовательно
Vг = VRО2 + VN20 + VН2О + (α – 1)V0 =
= 1,57 + 8,29+ 1,46 + (1,05 – 1)10,49 = 11,84 м3/кг.
6. Определяем калориметрическую температуру горения из теплового баланса поцесса горения
tк = (Qнр + VвСвtв + Стtт) / ∑ViCi,
где ∑ViCi = VRO2СRO2 + VN20СN2 + VН2ОСH2O + (α – 1)V0Св,
Поскольку теплоемкость продуктов сгорания и избыточного воздуха, нагретых до tк , зависит от искомой калориметрической температуры горения, подсчет ведем по методу линейной интерполяции.
Задаемся температурой продуктов сгорания, равной 2000оС, и определяем по таблице 1,4 средневзвешенную теплоемкость продуктов сгорания и избыточного воздуха от нуля до 2000оС. Подсчитываем, какой теплотой сгорания должен обладать мазут, если продукты его сгорания нагреты до 2000оС
Q1 = [VRO2СRO2 + VN20СN2 + VН2ОСH2O + (α – 1)V0Св]∙ tк - VвСвtв - Стtт =
= [1,57∙2,422+ 8,29∙1,483+ 1,46∙1,963 + (1,05– 1)10,49∙1,501]∙2000 -
-11,01∙1,321∙50 - 2,742 ∙40 =
= (3,8 + 12,29 + 2,87 + 0,79)2000 – 727,21 – 109,68 = 39500 – 836,89 =
= 38663 кДж/кг = 38,663 Мдж/кг.
Так как подсчитанная таким путем теплота сгорания мазута Q1 ниже действительной теплоты сгорания Qнр = 40,1 Мдж/кг, то задаемся температурой продуктов сгорания, равной 2100оС. Аналогичным путем определяем значение Q2 .
Q2 = [1,57∙2,436+ 8,29∙1,489+ 1,46∙1,982+ (1,05– 1)10,49∙1,501]∙2100 -
-11,01∙1,321∙50 - 2,742 ∙40 =
= (3,82+ 12,34 + 2,89 + 0,79)2100 – 727,21– 109,68 = 41664 –836,89=
= 40827 кДж/кг = 40,827 Мдж/кг.
Так как подсчитанная теплота сгорания мазута Q2 выше действительной теплоты сгорания Qнр, то последняя находится между Q1 и Q2 . Метод линейной интерполяции позволяет найти искомую калориметрическую температуру горения
tк = 2000 + 100(Qнр – Q1)/(Q2 – Q1) =
= 2000 + 100(40,1 – 38,663)/(40,827 – 38,663) = 2066,4оС.
7. Определяем теоретическую температуру горения из теплового баланса поцесса горения
t теор = (Qнр + VвСвtв + Стtт - qд) / ∑ViCi,
где ∑ViCi = VRO2СRO2 + VN20СN2 + VН2ОСH2O + (α – 1)V0Св,
qд = 12640 αд VСО2 + 10800 βд VН2О,
VСО2 = 0,01866∙83,14 = 1,55 м3/кг, VН2О = 1,46 м3/кг.
Для определения степени диссоциации αд и βд из таблиц 1,5 и 1,6 сначала вычислим парциальные давления диоксида углерода и водяных паров в продуктах сгорания по формулам:
РСО2 = 101,3∙ VСО2 / Vг = 101,3∙1,55/11,84 = 13,26 кПа;
РН2О = 101,3∙ VН2О / Vг = 101,3∙1,46/11,84 = 12,49 кПа.
Поскольку степень диссоциации αд и βд, а также теплоемкость продуктов сгорания и избыточного воздуха, нагретых до t теор , зависит от искомой температуры горения, подсчет ведем по методу линейной интерполяции.
Задаемся температурой продуктов сгорания, равной 2000оС, и определяем по таблицам 1,4, 1,5 и 1,6 средневзвешенную теплоемкость продуктов сгорания и избыточного воздуха от нуля до 2000оС, а также αд и βд. Определяем потери теплоты от диссоциации СО2 и Н2О:
qд = 12640 αд VСО2 + 10800 βд VН2О =
= 12640 ∙ 0,113∙ 1,55 + 10800 ∙0,038 ∙ 1,46 = 2813 кДж/кг.
Подсчитываем, какой теплотой сгорания должен обладать мазут, если продукты его сгорания нагреты до 2000оС
|
|
|
Q1 = [VRO2СRO2 + VN20СN2 + VН2ОСH2O + (α – 1)V0Св]∙t теор - VвСвtв - Стtт + qд =
= [1,57∙2,422+ 8,29∙1,483+ 1,46∙1,963 + (1,05– 1)10,49∙1,501]∙2000 -
-11,01∙1,321∙50 - 2,742 ∙40 + 2813 =
= (3,8 + 12,29 + 2,87 + 0,79)2000 – 727,21 – 109,68 + 2813 =
=39500 – 836,89 + 2813 = 41476 кДж/кг = 41,476 Мдж/кг.
Так как подсчитанная таким путем теплота сгорания мазута Q1 выше действительной теплоты сгорания Qнр = 40,1 Мдж/кг, то задаемся температурой продуктов сгорания, равной 1900оС. Аналогичным путем определяем значение Q2 . Сначала определяем потери теплоты от диссоциации СО2 и Н2О:
qд = 12640 αд VСО2 + 10800 βд VН2О =
= 12640 ∙ 0,068∙ 1,55 + 10800 ∙0,026 ∙ 1,46 = 1742 кДж/кг.
Затем подсчитываем, какой теплотой сгорания должен обладать мазут, если продукты его сгорания нагреты до 1900оС
Q2 = [1,57∙2,407+ 8,29∙1,476+ 1,46∙1,942+ (1,05– 1)10,49∙1,494]∙1900 -
-11,01∙1,321∙50 - 2,742 ∙40 + 1742=
= (3,78+ 12,24 + 2,84 + 0,78)1900 – 727,21– 109,68 + 1742 =
=37316–836,89 + 1742 = 38221кДж/кг =38,221 Мдж/кг.
Так как подсчитанная теплота сгорания мазута Q2 ниже действительной теплоты сгорания Qнр, то последняя находится между Q1 и Q2 . Метод линейной интерполяции позволяет найти искомую теоретическую температуру горения
t теор = 1900 + 100(Qнр – Q2)/(Q1 – Q2) =
= 1900 + 100(40,1 – 38,221)/(41,476 – 38,221) = 1957,7оС.
Ответ: tк = 2066,4оС; t теор = 1957,7оС.
Итоговые тесты для контроля знаний
1. Что такое фронт пламени?
1) передняя часть видимой зоны горения;
2) задняя часть видимой зоны горения;
3) граница между сгоревшим и несгоревшим газом.
2. Какие процессы имеют место при горении?
1) химические реакции;
2) химические реакции и физические процессы;
3) физические процессы.
3. Какие физические процессы происходят при горении?
1) только теплопередача;
2) только диффузия;
3) теплопередача и диффузия.
4. Какое горение является гомогенным?
1) когда горючее и окислитель в одинаковом агрегатном состоянии;
|
|
|
2) когда горючее твердое, а окислитель газообразный;
3) когда горючее жидкое, а окислитель газообразный.
5. Какое горение является гетерогенным?
1) когда горючее является твердым веществом;
2) когда горючее является жидкостью;
3) когда горючее - твердое или жидкое вещество.
6. Когда происходит диффузионное горение?
1) когда горючее и окислитель подаются в зону горения раздельно;
2) когда горючее и окислитель подаются в зону горения заранее
перемешанными;
3) когда окислитель частично до начала горения смешан с горючим.
7. В чем разница между ламинарным и турбулентным горением?
1) при ламинарном горении есть завихрения в потоке, а при
турбулентном – нет;
2) при ламинарном горении слои движутся параллельно, а при
турбулентном есть завихрения в потоке;
3) в обоих случаях имеют место завихрения в потоке.
8. Входит ли влага в горючую массу топлива?
1) входит;
2) не входит;
3) входит если топливо газообразное.
9. Чего больше в жидком топливе – углерода или водорода?
1) больше водорода;
2) входят поровну;
3) больше углерода.
10. В каком виде содержится сера в газовом топливе?
1) в виде сернистого газа;
2) в виде соединения с железом;
3) в виде сероводорода.
11. Как влияет влага в топливе на теплоту сгорания?
1) уменьшает теплоту сгорания;
2) увеличивает теплоту сгорания;
3) не влияет на теплоту сгорания.
12. Чего больше в составе воздуха – кислорода или азота?
1) кислорода;
2) азота;
3) входят поровну.
13. Для какого вида сжигаемого топлива выбирают наибольший коэффициент избытка воздуха?
1) для газообразного;
2) для твердого;
3) для жидкого.
14. Как влияет на температуру горения диссоциация продуктов горения?
1) увеличивает температуру горения;
2) уменьшает температуру горения;
3) не влияет на температуру горения.
15.При каком коэффициенте избытка воздуха достигается максимальная температура горения?
1) около единицы;
2) значительно меньше единицы;
3) значительно больше единицы.
16. Что происходит с концентрацией реагирующих веществ при химических реакциях?
1) увеличивается;
2) не изменяется;
3) уменьшается.
17. Как влияет концентрация реагирующих веществ на скорость химической реакции?
1) прямо пропорционально;
2) обратно пропорционально;
3) не влияет.
18. Как влияет температура на скорость химических реакций горения?
1) слабо влияет;
2) не влияет;
3) сильно влияет.
19. Что вызывает цепные реакции горения?
1) избыток кислорода;
2) активные частицы – радикалы и атомы;
3) недостаток кислорода.
20. Что происходит при разветвленной цепной реакции горения?
1) скорость обрыва цепей больше скорости разветвления;
2) скорость обрыва цепей меньше скорости разветвления;
3) активные центры перестают образовываться.
21. Кто является создателем теории цепных реакций?
1) Сидоров;
2) Семенов;
3) Степанов.
22. Когда разветвленная цепная реакция горения может перейти во взрывной режим?
1) если горение происходит в замкнутом пространстве;
2) если горение происходит в открытом пространстве;
3) если охлаждаются стенки реакционного сосуда.
23. Как протекает процесс самовоспламенения?
1) протекает практически мгновенно, имеет характер взрыва;
2) горение распространяется по объему смеси из одной точки;
3)горение распространяется по объему смеси из нескольких
точек.
24. Нужен ли посторонний источник зажигания для самовоспламенения горючей смеси?
1) нужен;
2) не нужен;
3) иногда нужен.
25. Что раньше воспламеняется в случае твердого топлива?
1) кокс;
2) летучие вещества;
3) одновременно кокс и летучие вещества.
26. Как влияет температура на время задержки самовоспламенения?
1) прямая зависимость;
2) не влияет;
3) обратная зависимость.
27. В чем физический смысл температуры самовоспламенения?
1) выделяющаяся теплота равна отводимой;
2) выделяющаяся теплота меньше отводимой;
3) выделяющаяся теплота больше отводимой.
28. Что является определяющим признаком вынужденного воспла-
менения (зажигания)?
1) тепловой взрыв горючей смеси;
2) распространение пламени из одной точки объема;
3) кратковременное локальное распространение пламени.
29. Какая основная характеристика постороннего источника зажигания?
1) быстродействие;
2) надежность в работе;
3) температура.
30. В чем разница между температурой зажигания и температурой самовоспламенения?
1) температура зажигания ниже температуры самовоспламенения;
2) температура зажигания выше температуры самовоспламенения;
3) температура зажигания равна температуре самовоспламенения.
31. Как зависят концентрационные границы зажигания от температуры и давления?
1) не зависят;
2) сильно зависят;
3) слабо зависят.
32. У какого газа самые широкие концентрационные границы зажигания?
1) у метана;
2) у пропана;
3) у водорода.
33. На каком расстоянии различаются предметы при нижней концентрационной границе воспламенения горючих пылей (аэрозолей)?
1) трудно различимы на расстоянии 5-10 м;
2) трудно различимы на расстоянии 1-2 м;
3) трудно различимы на расстоянии 10-15 м.
34. Кто вывел формулу для определения концентрационных границ зажигания сложных горючих газов?
1) Ле-Шателье;
2) Аррениус;
3) Хиншелвуд.
35. В каких единицах указываются пределы воспламенения?
1) в кг/м3;
2) в м3/м3;
3) в %.
36. Как влияет повышение температуры горючей смеси на концентрационные границы зажигания?
1) не влияет;
2) расширяет;
3) сужает.
37. Чьи концентрационные границы зажигания уже – у водорода или метана?
1) одинаковы у обоих;
2) у водорода;
3) у метана.
38. Какова толщина фронта пламени при ламинарном горении?
1) несколько миллиметров;
2) доли миллиметра;
3) около сантиметра.
39. Что является ведущим процессом при ламинарном горении?
1) передача тепла молекулярной диффузией;
2) передача тепла молекулярной теплопроводностью;
3) передача тепла молекулярными теплопроводностью и диффузией.
40. Чем характеризуется интенсивность процесса горения ламинарно движущихся горючих смесей?
1) скоростью потока газовоздушной смеси;
2) температурой горения;
3) нормальной скоростью распространения пламени.
41. Как распространяется пламя по отношению к конусу горения при ламинарном движении?
1) по касательной к поверхности конуса горения;
2) по нормали к образующей конуса горения;
3) параллельно оси потока газовоздушной смеси.
42. Как происходит распределение скоростей по поперечному сечению ламинарно движущейся газовоздушной смеси?
1) по параболе;
2) по гиперболе;
3) по дуге окружности.
43. В области каких смесей лежат максимальные значения нормальной скорости распространения пламени?
1) в области бедных горючих смесей (при недостатке горючего);
2) при стехиометрическом соотношении горючего и воздуха;
3) в области богатых горючих смесей (при избытке горючего).
44. Как влияет начальная температура смеси на нормальную скорость распространения пламени?
1) прямая зависимость;
2) обратная зависимость;
3) не влияет.
45. Где больше скорость распространения пламени – при ламинарном или турбулентном горении?
1) при ламинарном горении;
2) при турбулентном горении;
3) одинакова в обоих случаях.
46. От чего зависит скорость распространения пламени в турбулентном потоке?
1) от молекулярной диффузии и турбулентной теплопроводности;
2) от турбулентной диффузии и молекулярной теплопроводности;
3) от турбулентной диффузии и турбулентной теплопроводности.
47. Какими величинами характеризуется турбулентное течение?
1) масштабом турбулентности;
2) интенсивностью турбулентных пульсаций;
3) масштабом и интенсивностью турбулентности.
48. Какова структура фронта горения турбулентного пламени?
1) размытые контуры фронта и значительная толщина;
2) фронт очень тонкий и очерчен нерезко (пульсирует);
3) резко очерченная поверхность и фронт очень тонкий.
49. С какой скоростью распространяется детонационная волна?
1) со сверхзвуковой скоростью;
2) с дозвуковой скоростью;
3) со скоростью до 10 м/с.
50. Чем вводится химическая реакция при детонации?
1) теплопроводностью;
2) молекулярной диффузией;
3) ударной волной.
51.Какое давление в ударной волне?
1) очень низкое;
2) среднее;
3) высокое.
52. Чем характеризуют детонационную стойкость бедных смесей паров бензина с воздухом?
1) цетановым числом;
2) октановым числом;
3) сортностью бензинов.
53. Что называется факелом?
1) зона светящихся продуктов горения;
2) зона несгоревшей горючей смеси;
3) струя горящего газа.
54. Когда имеет место диффузионное горение газов?
1) когда газ и воздух подаются в зону горения в виде однородной
смеси;
2) когда газ и воздух подаются в зону горения раздельно;
3) когда часть необходимого для горения воздуха предварительно
смешана с газом.
55. Что влияет на расширение струи при ее развитии в объеме топки?
1) давление в горелке несколько выше давления в топке;
2) изменение поля скоростей газового потока внутри горелки;
3) подсос газов из окружающей среды.
56. При каком условии ламинарное горение может быть устойчивым?
1) если периодически поджигать газ в струе;
2) если увеличивать температуру горючей смеси;
3) если непрерывно поджигать газ в устье горелки.
57. При каком условии в случае ламинарного горения может произойти проскок пламени в горелку?
1) если скорость потока горючей смеси будет меньше скорости
распространения пламени;
2) если скорость горючей смеси будет больше скорости
распространения пламени;
3) если скорость потока в зоне зажигающего кольца больше
скорости распространения пламени.
58. Где начинается воспламенение от источника зажигания ламинарной или турбулентной струи?
1) во внутренних слоях струи;
2) на оси струи;
3) в наружных слоях струи.
59. Что является видимой границей фронта пламени при турбулентном горении?
1) средняя часть фронта пламени;
2) внутренняя граница фронта пламени;
3) внешняя граница фронта пламени.
60. Сколько горючей смеси выгорает в пределах видимого фронта пламени?
1) до 50%;
2) до 75%;
3) до 90%.
61. Какой факел при горении однородной горючей смеси менее устойчив - турбулентный или ламинарный?
1) ламинарный;
2) турбулентный;
3) оба устойчивы одинаково.
62. Какой цвет факела при горении однородной горючей смеси?
1) оранжевый;
2) желтый;
3) голубой.
63. Что влияет на скорость горения ламинарного диффузионного факела?
1) скорость протекания химических реакций;
2) скорость турбулентной диффузии;
3) скорость молекулярной диффузии.
64. Какое соотношение горючего и воздуха на поверхности фронта горения ламинарного диффузионного факела?
1) избыток горючего;
2) избыток окислителя;
3) стехиометрический состав смеси.
65. Что значительно увеличивает общую длину турбулентного диффузионного факела?
1) зона догорания;
2) зона фронта пламени;
3) зона смешения горючего с воздухом.
66. Что вызывает интенсивное световое излучение турбулентного диффузионного факела?
1) избыток воздуха;
2) оксид углерода;
3) частицы сажи.
67. Каким образом уменьшают длину диффузионного газового факела?
1) увеличением диаметра отверстия для выхода газа;
2)заменой круглого отверстия для выхода газа на прямоугольное;
3) дроблением газового потока на мелкие струи.
68. Какое жидкое топливо чаще всего сжигают в топках котлов и печей?
1) соляровое масло;
2) мазут;
3) лигроин.
69. Какое топливо имеет очень малую скорость испарения?
1) керосин;
2) лигроин;
3) мазут.
70. В какой фазе сгорают жидкие топлива?
1) в жидкой фазе;
2) в виде коксового остатка;
3) в паровой фазе.
71. В чем особенность горения жидких топлив со свободной поверхности?
1) отсутствие химического недожога;
2) большой химический недожог;
3) прозрачный факел.
72. До какой наибольшей температуры нагревается капля топлива?
1) до комнатной температуры;
2) до нескольких сот градусов;
3) до температуры кипения.
73. В каком случае происходит термическое разложение паров жидкого топлива?
1) избыток кислорода в парах топлива;
2) низкая температура паров топлива;
3) отсутствие кислорода в высоконагретых парах топлива.
74. Какой фактор определяет скорость горения капли при турбулентном режиме?
1) скорость диффузии кислорода в зону горения капли;
2) излучение факела;
3) скорость испарения капли.
75. При каких температурах может начаться процесс термического расщепления паров жидкого топлива?
1) 150-250оС;
2) 350-400 оС;
3) 450-500 оС.
76. Какая температура должна быть в конце факела для интенсивного завершения процесса горения?
1) 800-850 оС;
2) 1000-1050 оС;
3) 1100-1150 оС.
77.Что предпринимают для интенсификации горения мазутного факела?
1) увеличивают скорость воздушного потока;
2) применяют искусственную турбулизацию воздушного потока и подогрев воздуха и топлива;
3) устанавливают ламинарный режим движения воздушного потока.
78. Что способствует образованию оксидов азота при горении мазутного факела?
1) повышение температуры в зоне горения;
2) понижение температуры в зоне горения;
3) плохой распыл жидкого топлива форсункой.
79. К какому процессу относится горение углерода кокса?
1) к гомогенному процессу;
2) к гетерогенному процессу;
3) к смешанному процессу.
80. Что является основной горючей составляющей твердого топлива?
1) водород;
2) сера;
3) углерод.
81. Горение какой составляющей твердого топлива является определяющей стадией процесса его горения?
1) серы;
2) углерода;
3) водорода.
82. В какой последовательности происходит горение летучих и кокса?
1) летучие и кокс горят одновременно;
2) сначала горит кокс, а потом летучие вещества;
3) сначала горят летучие, а потом кокс.
83. Что происходит при диффузионном режиме гетерогенного горения частиц углерода?
1) скорость протекания химических реакций на поверхности части-
цы такая же как и скорость диффузионного массообмена;
2) скорость протекания химических реакций на поверхности части-
цы ниже скорости диффузионного массообмена;
3) скорость протекания химических реакций на поверхности части-
цы выше скорости диффузионного массообмена;
84. Сколько времени пребывают частицы угольной пыли в топках котлов?
1) меньше секунды;
2) 1-3 с.;
3) 5-7 с.
85. Что делают для интенсификации процесса факельного сжигания твердого топлива?
1) подают в топку топливо с избытком;
2) применяют подогрев воздуха, идущего на горение;
3) применяют подогрев топлива.
86. Горение каких фракций угольной пыли сопровождается потерями теплоты от механического недожога частиц?
1) горение мелких фракций;
2) горение средних фракций;
3) горение крупных фракций.
87. Какую долю от объема топочной камеры занимает зона ядра горения?
1) 10-20%;
2) 20-30%;
3) 30-40%.
88. Какая температура в зоне ядра факела?
1) 1400-1600оС;
2) 1600-1800 оС;
3) 1800-2000 оС.
89. Почему пылеугольные топки малоинерционны?
1) высокая температура горения;
2) избыток воздуха в топке;
3) низкая концентрация пыли в факеле.
90. Что стабилизирует процесс горения топлива в слое?
1) значительный запас топлива в топке;
2) незначительный запас топлива в топке;
3) устойчивое залегание частиц топлива в слое.
91. Какой размер кусков топлива является оптимальным для слоевого сжигания?
1) 20-30 мм;
2) 30-40 мм;
3) 40-60 мм.
92.Каким образом интенсифицируют сжигание твердого топлива в слое?
1) увеличением толщины слоя топлива;
2) уменьшением толщины слоя топлива;
3) форсировкой дутья.
93.Что называют взрывной волной?
1) перемещение фронта горения во взрывчатом веществе;
2) порожденное взрывом движение среды;
3) порожденное взрывом перемещение газообразных продуктов
сгорания взрывчатого вещества.
94. В каком случае горение взрывчатого вещества не принимает характер взрыва?
1) когда низкая начальная температура заряда;
2) когда высокая начальная температура заряда;
3) когда газообразные продукты горения могут свободно оттекать от
горячего заряда.
95. Что является источником энергии химического взрыва?
1) экзотермические реакции;
2) эндотермические реакции;
3) тепломассообменные процессы.
96. К какому агрегатному состоянию относятся энергоносители химических взрывов?
1) только твердые вещества;
2) только твердые и жидкие вещества;
3) твердые, жидкие или газообразные вещества.
97. Когда возможен тепловой взрыв при хранении взрывчатых веществ?
1) если между взрывчатым веществом и окружающей средой
устанавливается тепловое равновесие;
2) если выделяющаяся теплота не успевает отводиться за пределы
взрывчатого вещества;
3) если выделяющаяся теплота меньше приходящей из
окружающей среды.
98. Как определяют энергию химического взрыва парогазовых сред?
1) по теплоте, выделяющейся при реакции разложения этих
веществ;
2) по энергиям адиабатического расширения парогазовых сред;
3) по теплотам сгорания горючих веществ в смеси с воздухом.
99. Как определяют энергию физического взрыва парогазовых сред?
1) по теплоте, выделяющейся при их детонации;
2) по энергиям адиабатического расширения этих сред;
3) по теплотам сгорания горючих веществ в смеси с воздухом.
100. Какая горючая смесь обладает наибольшей удельной теплотой взрыва?
1) стехиометрическая смесь жидких водорода и кислорода;
2) стехиометрическая смесь жидких метана и кислорода;
3) стехиометрическая смесь жидких пропана и кислорода.
101. Что является тротиловым эквивалентом?
1) это масса заряда тротила, теплота сгорания которого равна теп-
лоте сгорания известного заряда;
2) это масса заряда тротила, энергия взрывчатого разложения
которого равна энергии адиабатического расширения продуктов
сгорания известного заряда;
3) это масса заряда тротила, которая требуется, чтобы вызвать
данный уровень разрушений.
102. В каком режиме протекают взрывы большинства конденсированных взрывчатых веществ?
1) в режиме эндотермической реакции разложения взрывчатого
вещества;
2) в режиме экзотермической реакции горения взрывчатого
вещества;
3) в режиме детонации.
103. Какое численное значение скорости детонационной волны (детонации)?
1) 100-330 м/с;
2) 400-800 м/с;
3) 1000-8000 м/с.
104. При каких избыточных давлениях на фронте ударной волны разрушается большинство промышленных зданий?
1) 10-20 кПа;
2) 20-30 кПа;
30-40 кПа.
105. В какие виды энергии переходит потенциальная энергия источника в момент взрыва?
1) в тепловую, кинетическую и энергию излучения;
2) в тепловую и энергию излучения;
3) в кинетическую и энергию излучения.
106. При каких взрывах учитывается переход энергии взрыва в энергию излучения?
1) при взрывах мощных типичных взрывчатых веществ;
2) при взрывах мощных типичных взрывчатых веществ и атомных
взрывах;
3) при атомных взрывах.
107. Какие основные параметры характеризуют разрушающую способность взрывной волны?
1) плотность и массовая скорость газа за волной;
2) скорость ударной волны и плотность газа за волной;
3) избыточное давление и импульс взрыва.
108.Какие вещества при взрыве генерируют подобные ударные волны соответствующей разрушающей способности?
1) вещества, близкие по плотности;
2) вещества, близкие по плотности энерговыделения;
3) вещества, близкие по скорости детонации.
109. Каким образом происходит возбуждение детонации в заряде взрывчатого вещества?
1) в результате подогрева заряда до высокой температуры;
2) в результате зажигания взрывчатого вещества;
3) за счет введения в заряд взрывчатого вещества сильной
ударной волны.
110. В какие виды энергии переходит общая энергия взрыва сосудов со сжатыми газами от превышения давления?
1) в тепловую и энергию излучения;
2) в энергию ударной волны и тепловую энергию;
3) в энергию ударной волны и кинетическую энергию осколков
сосуда.
111. Может ли взрываться ацетилен в отсутствие кислорода?
1) да;
2) нет;
3) очень редко.
112. Почему разрушающая способность ударных волн при взрывах парогазовых сред значительно ниже, чем конденсированных взрывчатых веществ при одинаковых значениях тротилового эквивалента?
1) плотность парогазовых сред в несколько раз меньше, чем
конденсированных;
2) плотность парогазовых сред на порядок меньше, чем
конденсированных;
3) плотность парогазовых сред на три порядка меньше, чем
конденсированных.
113. Чем характеризуется уровень перегрева жидкости?
1) превышением давления ее паров над атмосферным;
2) высокой плотностью паров;
3) разностью между ее температурой в сосуде и температурой ее
кипения при атмосферном давлении.
114. Происходят ли химические превращения при физических взрывах?
1) да;
2) нет;
3) иногда.
115. От чего зависит опасность взрыва пылевоздушной смеси?
1) только от размера частиц пыли;
2) только от содержания кислорода в системе;
3) от размера частиц и содержания кислорода в системе.
116. Что предшествует в большинстве случаев взрыву пылевоздушной смеси в помещении?
1) повышение давления в помещении;
2) повышение температуры в помещении;
3) локальные хлопки в оборудовании и воспламенение в
отдельных местах здания.
15. Вопросы на экзамен (зачет)
- Из каких основных элементов состоит твердое топливо? Дайте характеристику горючих элементов топлива.
2. Как определяется теоретический объем воздуха, необходимый
для горения топлива?
3. Как определяется теоретический объем продуктов сгорания
топлива?
4. Напишите уравнение теплового баланса процесса горения.
5. Что называется адиабатической температурой горения и как ее
рассчитать?
- Что такое теоретическая температура горения и как ее
рассчитать?
7. Приведите формулу для скорости протекания реакции горения.
8. В чем сущность цепного механизма реакций горения?
9. Что такое температура самовоспламенения горючей смеси и от
чего она зависит?
10. Как протекает вынужденное воспламенение горючей смеси?
- Какие имеются концентрационные пределы воспламенения
горючей смеси и от чего они зависят?
12. Как происходит распространение пламени по объему
горючей смеси в ламинарном потоке?
- От чего зависит нормальная скорость распространения
пламени?
14. Каковы особенности распространения пламени в турбулент-
ном потоке?
15. Что такое детонация?
16. Какие основные особенности горения предварительно
приготовленной горючей смеси в открытой атмосфере?
17. Расскажите о диффузионном горении горючей смеси и
назовите его основные особенности.
18. Каковы устойчивость и полнота горения, а также светимость
диффузионного факела?
19. Какие приемы применяют для стабилизации кинетического и
диффузионного факелов?
20. Нарисуйте схему ламинарного газового факела однородной
смеси.
21. Каковы особенности горения жидкого топлива со свободной
поверхности?
22. Почему при горении жидкого топлива со свободной по-
верхности всегда образуется коптящий факел
23. Назовите основные стадии горения жидких топлив.
24. Как протекает горение капли в неподвижной среде и в
турбулентном потоке?
25. Нарисуйте схему прямоточного мазутного факела и укажите
его основные зоны.
26. Напишите первичные и вторичные реакциии окисления угле-
рода.
27. Какие особенности слоевого горения твердого топлива?
28. Какие особенности горения пылевидного топлива в факеле?
29. Укажите основные способы стабилизации воспламенения
пылеугольного факела.
30. Какие способы применяют для интенсификации горения
пылеугольного факела?
31. Какие токсичные вещества образуются при горении топлива?
32. Опишите механизм появления оксидов серы в продуктах
сгорания.
33. Назовите факторы, влияющие на повышенный выход
оксидов азота при горении.
34. Опишите механизм появления частичек сажи в продуктах
сгорания.
35. Опишите условия, при которых образуются
канцерогенные углеводороды в продуктах сгорания.
36. Что является источником энергии химического взрыва?
37. Перечислите источники энергии физических взрывов
сосудов, содержащих сжатые газы (пары).
38. При каких условиях хранения взрывчатого вещества
возможен случайный тепловой взрыв?
39. Перечислите основные параметры источников взрыва
охарактеризуйте их.
40. Для чего вводится тротиловый эквивалент и как он
определяется?
41. Какие основные параметры характеризуют разрушаю-
щую способность взрывной волны?
42. По какой формуле определяют расстояние до объекта с
соответствующим уровнем разрушения от воздействия
ударной волны?
43. Охарактеризуйте каждую из четырех групп конденси-
рованных взрывчатых веществ по степени взрывоопасности.
44. При каких условиях возможны взрывы горючих
парогазовых смесей?
45. Какими факторами характеризуется уровень опасности
взрыва пыли?
46. Приведите формулу для оценки уровня взрывоопасности
аэрозоля в помещении (сосуде).
47. Приведите формулу для определения избыточного
давления взрыва пылевоздушной смеси в помещении.
48. С какой целью проводят преднамеренные взрывы в
горном деле?
49. Зачем проводят взрывы в нефте- и газодобывающей
промышленности?
50. Для чего проводят взрывы в водном хозяйстве?
Библиографический список
1.Хзмалян Д.М. Теория горения и топочные устройства/Д.М.Хзмалян, Я.А.Каган; под ред. Д.М.Хзмаляна. – М.: Энергия, 1976. – 488 с.
2. Основы практической теории горения: Учебное пособие для вузов/В.В.Померанцев, К.М.Арефьев, Д.Б.Ахмедов и др.; Под ред. В.В.Померанцева. – Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1986. – 312 с.
3. Частухин В.И. Топливо и теория горения/ В.И.Частухин, В.В.Частухин. – М.: Энергоатомиздат,1990. – 222 с.
4. Кумагаи С. Горение (перевод с японского)/ С.Кумагаи. – М.: Химия, 1979. – 256 с.
5. Равич М.Б. Упрощенная методика теплотехнических расчетов/ М.Б.Равич. – М.: Наука, 1966. - 415 c.
6. Теоретические основы теплотехники. Теплотехнический эксперимент.: Справочник/ Под общ. ред. В.А.Григорьева, В.М.Зорина. – М.: Энергоатомиздат, 1988. – 560 с. – (Теплоэнергетика и теплотехника; Кн. 2).
7. Промышленная теплоэнергетика и теплотехника.: Справочник/Под общ. ред.В.А.Григорьева, В.М.Зорина. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - с. - (Теплоэнергетика и теплотехника; Кн. 4).
8. Сборник задач по теории горения: Учебное пособие для вузов/ Под ред. В.В.Померанцева. – Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние. 1983. – 152 с.
9. Сигал И.Я. Защита воздушного бассейна при сжигании топлива. Л.: Недра, 1988. - 312 с.
10. Лавров Н.В. Процессы горения топлива и защита окружающей среды. - М.: Металлургия, 1984. - 246 с.
11. Бейкер У. Взрывные явления. Оценка и последствия / У.Бейкер, П.Конс, П.Уэстайн и др.Кн.1. – М.: Мир, 1986. - 319 с.
12. Бесчастнов М.В. Промышленные взрывы. Оценка и предупреждение/М.В.Бесчастнов. – М.: Химия, 1991. - 432 с.
13. Корольченко А.Я. Пожаровзрывоопасность промышленной пыли/А.Я.Корольченко. – М.: Химия, 1986. – 216 с.
Оглавление
Введение…………………………………………………………….......3
1. Физико-химические основы горения………………………………… 5
1.1. Основные понятия и определения……………………………. 5
1.2. Состав топлива………………………........................................ 6
1.3. Теплота сгорания топлива……………………………………... 9
1.4. Расход воздуха для горения топлива и выход продуктов
сгорания………………………………………………………...12
1.5. Температура горения…………………………………………...15
2. Кинетика химических реакций горения. Цепные реакции…………..21
3. Самовоспламенение и зажигание...........................................................27
4. Процессы распространения пламени………………………………… 35
4.1. Ламинарное горение………………………………………….. 35
4.2. Турбулентное горение………………………………………… 40
4.3. Распространение пламени при детонации……………………41
5. Горение газообразного топлива…………………..…………….44
5.1. Горение предварительно подготовленной однородной
газовой смеси………………………………………………….. 45
5.2. Горение при раздельной подаче в зону горения
горючего и окислителя……………………………………....... 49
5.3. Горение при предварительном смешении газа
с частью необходимого для горения воздуха…………...........53
5.4. Пределы устойчивости горения ламинарного
факела и искусственная стабилизация пламени при
турбулентном режиме горения…………………………......... 55
6. Горение жидкого топлива………………………………………............59
6.1. Горение жидких топлив, имеющих свободную
поверхность……………………………………………..............59
6.2. Горение капли жидкого топлива………………………............62
6.3. Сжигание жидкого топлива в факеле…………………............64
7. Горение твердого топлива………………………………………..........68
7.1. Физические и химические явления в процессе горения
частиц твердого топлива………………………………….........68
7.2. Горение пылевидного топлива в факеле………………..........70
7.3.Горение твердого топлива в слое………………….....................74
8. Горение и загрязнение атмосферы....................................................... 77
9. Общая характеристика взрывных явлений………………………..... 82
9.1. Источники энергии взрывов и их параметры……………...... 84
9.2. Взрывные волны и их характеристики………………….........88
10. Случайные взрывы на объектах экономики………………………..93
10.1. Конденсированные взрывчатые вещества…………………..93
10.2. Сжатые газы…………………………………………………..95
1.03. Взрывоопасные парогазовые смеси………………………....97
10.4. Перегретые жидкости………………………………………..99
10.5. Пылевоздушные смеси............................................................100
11.Использование преднамеренных взрывов на объектах экономики.103
12. Методические указания для выполнения расчетно-графической
работы «Расчет горения топлива».....................................................105
13. Итоговые тесты для контроля знаний...............................................119
14. Вопросы на экзамен (зачет)................................................................133
Библиографический список................................................................136
Оглавление...........................................................................................137
