《燃气燃烧与应用》课程设计

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1、题目《燃气燃烧与应用》课程设计说明书学生姓名陈明友学　号1008020130教学院系土木工程与建筑学院专业年级建筑环境与设备工程2010级指导教师张鹏2013年11月目录第一章设计原始资料11.1气源11.2设计热负荷1第二章燃气燃烧计算12.1燃气的热值12.2华白数22.3理论空气量32.4过剩空气系数42.5实际空气量42.6烟气量5第三章大气式燃烧器63.1大气式燃烧器的工作原理63.2设计计算73.3火焰高度10心得体会11参考资料：11第一章设计原始资料1.1气源表1燃气成分燃气种类氢气甲烷氮气丙烷丁烷20Y75251.2设计热负荷本设计热负荷为

2、：4.55kW、空气含湿量：10g/Nm3干空气第二章燃气燃烧计算2.1燃气的热值气体中的可燃成分在一定条件下与氧气发生氧化作用，并产生大量的热和光的物理化学反应过程成为燃烧。20Y燃气完全燃烧所放出的热量称为该燃气的热值，单位为千焦每标准立方米。由于本设计燃料为液化石油气，热值单位也可以用千焦每公斤来表示。热值可以分为高热值和低热值。高热值是指20Y燃气完全燃烧后其烟气被冷至原始温度，而其中的水蒸气以凝结水状态排出时所放出的热量；低热值是指20Y燃气完全燃烧后其烟气被冷至原始温度，但烟气中的水蒸气仍为蒸汽状态时所放出的热量。实际使用的燃气是含有多种组分的混

3、合气体，混合气体的热值可以直接用热量计测定，也可以有各单一气体的热值根据混合法则按下时进行计算：式中：H—燃气（混合气体）的高热值或低热值（KJ/Nm3）；Hn—燃气中各燃组分的高热值或低热值（KJ/Nm3），由11《燃气燃烧与应用》附录2查得；rn—燃气中各可燃组分的容积成分。查附录2得该燃气组分热值如下表2：表2各个组分的热值燃气组分丙烷丁烷高热值（KJ/Nm3）95998126915低热值（KJ/Nm3）88390117212则该设计的热值分别为:高热值为：Hh=0.75×95998+0.25×126915=103727.25KJ/Nm3低热值为：Hl

4、=0.75×88390+0.25×117212=95595.5KJ/Nm32.2华白数当以一种燃气置换另一种燃气时，首先应保证燃具热负荷（KW）在互换前后不发生大的改变。以民用燃具为例，如果热负荷减少太多，就达不到烧煮食物的工艺要求，烧煮时间也要加长；如果热负荷增加太多，就会使燃烧工况恶化。当燃烧器喷嘴前压力不变时，燃具热负荷Q与燃气热值H成正比，与燃气相对密度的平方根成反比，而称为华白数：式中:W—华白数，或称热负荷指数；H—燃气热值；S—燃气相对密度（设空气的s=1）。因此，燃具热负荷与华白数成正比：式中:K—比例常数。华白数是代表燃气特性的一个参数。如

5、果两种燃气的热值和密度均不同，但只要它们的华白数相等，就能在同一燃气压力下和同一燃具上获得同一热负荷。欲求华白数，必先求出燃气的相对密度。燃气的平均分子量可由下式求得：11式中：—混合气体的平均分子量；、……—各单一气体容积成分（%）；、……—各单一气体分子量，可由《燃气燃烧与应用》附录2查得，结果列于表3中；表3各个组分的密度燃气组分丙烷丁烷分子量44.097058.1240则该设计燃气的平均分子量为：=0.75×44.0970+0.25×58.1240=47.6（g/mol）燃气的相对密度：混合气体的相对密度按下式计算：式中：—空气的平均分子量（g/mo

6、l），=29相对密度为：则华白数W的值为：=743212.3理论空气量理论空气量是指每立方米（或千克）燃气燃料按燃烧反应计量方程式完全燃烧所需要的空气量，单位为标准立方米没标准立方米或者标准立方米每千克。理论空气量也是燃气完全燃烧所需要的最小空气量。当燃气组成已知，可按下式计算燃气燃烧所需的理论空气量：式中:V0—理论空气需要量；H2、CO、CmHn、H2S—燃气中各种可燃组分的容积成分；11O2—燃气中氧气的容积成分。则20Y号液化石油气的理论空气量为：=25.6m3/m32.4过剩空气系数理论空气需要量是燃气完全燃烧所需的最小空气量。由于燃气与空气存在混

7、合不均匀性，如果在实际燃烧装置中只供给理论空气量，则很难保证燃气与空气的充分混合，因而不能完全燃烧。因此实际供给的空气量应大于理论空气量，即要供应一部分过剩空气。过剩空气的存在增加了燃气分子和空气分子碰撞的可能性，增加了其相互作用的机会，从而促使完全燃烧。实际供给的空气量V与理论供给的空气量V0之比称为过剩空气系数，即通常＞1。值的大小决定于燃气燃烧方法及燃烧设备的运行工况。在民用燃具中一般控制在1.3～1.8。本设计中取值为=1.6。过剩空气的存在增加了燃气分子和空气分子碰撞的可能性，增加了其相互作用的机会，从而促使燃烧完全。在燃烧过程中，正确选择和控制是

8、十分重要的，过小和过大都将导致不良后果；前者使燃料的