《燃气燃烧》课程设计题目：燃气燃烧课程设计学院：建筑工程学院专业：建筑环境与能源应用工程*名：**学号： ***********指导教师：**2016年 12 月 26 日目录1设计概述 (1)2设计依据 (1)2.1原始数据 (1)2.2燃气基本参数的计算 (1)2.2.1热值的计算 (1)2.2.2燃气密度计算 (2)2.2.3燃气相对密度计算 (2)2.2.4理论空气需要量的计算 (2)2.3头部计算 (3)2.3.1计算火孔总面积 (3)2.3.2计算火孔数目 (3)2.3.3计算火孔间距 (4)2.3.4计算火孔深度 (4)2.3.5计算头部截面 (4)2.3.6计算头部截面直径 (4)2.3.7计算火孔阻力系数 (5)2.3.8计算头部能量损失系数 (5)2.4引射器计算 (5)2.4.1计算引射器系数 (5)2.4.2计算引射器形式 (5)2.4.3计算燃气流量 (6)2.4.4计算喷嘴直径 (6)2.4.5计算喷嘴截面积 (6)2.4.6计算最佳燃烧器参数 (6)2.4.7计算A值 (7)2.4.8计算X值 (7)2.4.9计算引射器喉部面积 (7)2.4.10计算引射器喉部直径 (8)2.4.11引射器其他尺寸计算方式如附图1： (8)2.5火焰高度计算 (8)2.5.1火焰内锥高度 (8)2.5.2火焰外锥高度 (8)2.6火孔排列 (9)2.6.1确定火孔个数 (9)2.6.2火孔分布直径的计算 (9)3设计方案计算 (9)3.1已知计算参数 (9)3.2详细计算步骤 (10)3.2.1头部计算 (10)3.2.2引射器计算 (11)3.2.3火焰高度计算及加热对象的设置高度 (12)总结 (12)参考文献 (13)1设计概述通过“燃气燃烧与燃烧装置”本门课程的教学，可培养学生从事燃气燃烧设备的设计、研究、应用管理等方面的能力。

该课程设计是西塔品牌燃气灶具的设计与计算，本人设计的为天然气4T3。

2设计依据2.1原始数据（1）天然气的额定工作压力为2000Pa（2）一次空气系数α’=0.6（3）燃气温度为15℃（4）设计热负荷4.2Kw（5）天然气4T3的相关参数表2-1 天然气4T3的相关参数2.2燃气基本参数的计算2.2.1热值的计算根据混合法则按下式进行计算：H = H 1 r 1 + H 2 r 2 + ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ + H n r n (2-1)式中H ——燃气（混合气体）的低热值（ kJ / Nm 3 ）；H 1 , H 2 ,⋅ ⋅ ⋅H n ——燃气中各可燃组分的低热值（ kJ / Nm 3 ）， 查表可得；r 1 , r 2 ,⋅ ⋅ ⋅r n ——燃气中各可燃组分的容积分数，（原始数据）；2.2.2燃气密度计算根据混合法则按下式进行计算：ρ g = ρ1r 1 + ρ 2r 2 + ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ + ρ n r n (2-2) 式中ρg ——燃气（混合气体）的密度 (kg / Nm 3 ) ；ρ1 , ρ2 , ρ3 ——燃气中各组分的密度 (kg / Nm 3 ) ，查表可得； r 1 , r 2 ,⋅ ⋅ ⋅r n ——燃气中各可燃组分的容积分数，（原始数据）；2.2.3燃气相对密度计算2909.1gs ρ=（2-3）式中s ——燃气的相对密度，无纲量；ρg ——燃气（混合气体）的密度 (kg / Nm 3 ) 。

2.2.4理论空气需要量的计算当燃气组分已知，可按下式计算燃气燃烧所需理论空气量：2110=V [0.5 H 2 + 0.5CO + ∑ ( m + 4/n)C m H n + 1.5H 2 S − O 2 ] （2-4） 式中V 0 ——理论空气需要量 ( Nm 3干空气 / Nm 3 干燃气) ；H 2 , CO, C m H n , H 2 S ——燃气中各种可燃组分的容积分数； O 2 ——燃气中氧的容积成分；对于烷烃类燃气（天然气，石油伴生气，液化石油气）可采用101000238.0H V =(2-5) h H V 1000253.00= （2-6）式中 1H h H ------燃气（混合气体）的低热值和高热值（kj/kg ）2.3头部计算2.3.1计算火孔总面积pp q QF =（2-7） 式中F p —火孔总面积 (mm 2 ) ； Q —设计热负荷 (Kw) ； q p —额定火孔强度 Kw / mm 2 。

2.3.2计算火孔数目2π4pp d F n =（2-8）式中n ——火孔数目（个） F p ——火孔总面积 (mm 2 ) ； d p ——单个火孔的直径； π ——圆周率，取3.14 。

2.3.3计算火孔间距s = 2.5d p（2-9）式中s——火孔间距(mm)；d p——单个火孔的直径。

2.3.4计算火孔深度h=2.3d p （2-10）式中h——火孔深度(mm)d p——单个火孔的直径。

2.3.5计算头部截面F h = 2 F p （2-11）式中F h——头部截面积(mm 2 ) ；F p——火孔总面积(mm 2 ) 。

2.3.6计算头部截面直径πph FD4=（2-12）式中D h——头部截面直径(mm) ；F p——火孔总面积(mm 2 ) 。

2.3.7计算火孔阻力系数22p 1ppμμξ-=（2-13）式中ξ p ——火孔阻力系数； µ p ——火孔流量系数。

2.3.8计算头部能量损失系数127327321-+⨯+=tK p ξ （2-14） 式中K 1——头部能量损失系数，无量纲； ξp ——火孔阻力系数；t ——混合气体在火孔出口的温度。

2.4引射器计算 2.4.1计算引射器系数sV u 0'∂=（2-15）式中u ——引射系数，无量纲；α’——一次空气系数，无量纲； s ——燃气的相对密度，无纲量。

2.4.2计算引射器形式本设计采用Ⅲ 型引射器，可使引射器的尺寸最小，其能量损失系数K=3。

2.4.3计算燃气流量lg H QL 3600=（2-16）式中L g ——燃气的流量(Nm 3 /h)；Q ——设计热负荷(Kw)；H l ——混合气体的低热值(kJ / Nm 3 )。

2.4.4计算喷嘴直径40035.0HsL d gμ=（2-17）式中d ——喷嘴直径(mm)；L g ——燃气的流量(Nm 3 /h)； s ——燃气的相对密度，无纲量。

H ——燃气的额定工作压力(Pa )。

2.4.5计算喷嘴截面积24dF j π=（2-18）式中F j ——喷嘴截面积(mm 2 )d ——喷嘴直径(mm)；2.4.6计算最佳燃烧器参数1K KF lop =（2-19）式中F lop ——燃烧器参数，无量纲；K ——引射器能量损失系数，无量纲； K 1 ——头部能量损失系数，无量纲。

2.4.7计算A 值lopp F F s K A )1)(1(μμ++=（2-20）式中A ——设定量，K ——引射器能量损失系数，无量纲； u ——引射系数，无量纲； s ——燃气的相对密度，无纲量； F p ——火孔总面积(mm 2 )； F lop ——燃烧器参数，无量纲。

2.4.8计算X 值AA X 211--=（2-21）式中 X ——设定量；A ——设定量。

2.4.9计算引射器喉部面积p lop t F XF F = （2-22）式中F t ——引射器喉部面积(mm 2 )；X ——设定量；F lop ——燃烧器参数，无量纲； F p ——火孔总面积 (mm 2 )。

2.4.10计算引射器喉部直径πtt F d 4=（2-23）式中d ——引射器喉部直径(mm)； F t ——引射器喉部面积(mm 2 )； π ——圆周率，取3.1415 。

2.4.11引射器其他尺寸计算方式如附图1：2.5火焰高度计算2.5.1火焰内锥高度31086.0⨯=p p ic q Kf h （2-24）式中h ic ——火焰内锥高度(mm)；K ——与燃气性质及一次空气系数有关的系数； f p ——单个火孔的面积(mm 2 )； q p ——火孔热强度(Kw /mm 2 )，已知2.5.2火焰外锥高度311086.0⨯=pp p out d q f nn h （2-25）式中h out ——火焰外锥高度(mm)；n ——火孔排数；n1——表示燃气性质对外锥高度影响的系数；f p——单个火孔的面积(mm2 )；q p——火孔热强度(Kw /mm2 )，已知。

d p——单个火孔的直径，已知。

2.6火孔排列2.6.1确定火孔个数根据计算出的火孔总个数，确定每排火孔的个数，合理分配布置。

2.6.2火孔分布直径的计算πii nD5.7=（2-26）式中D i——第i 排火孔的分布直径（mm）；n i——第i 排火孔的个数；π——圆周率，本设计取3.14。

3设计方案计算3.1已知计算参数已知燃烧器的热负荷为Q=4.2Kw，气源为天然气H1=12930KJ/m3，gρ=0.553kg/m3。

一次空气系数α’=0.6，过剩空气系数α=1.8，二次空气流速取0.5m/s，火孔出口温度为100℃，火孔内平均温度为330K，火孔出口温度为373K，火孔热强度q p=9.5W/mm2。

3.2详细计算步骤3.2.1头部计算（1）计算火孔总面积F p 取火孔热强度q p =9.5W/mm 2则火孔的总面积p p q Q F ==3105.92.4-⨯mm 2=442mm 2 （2）确定火孔尺寸及数目n ，选择圆火孔直径d p =3.0mm ，所以火孔数目2π4ppd F n ==2314.34424⨯⨯=57个，采用凸缘铸铁头部，孔深为2倍的火孔直径为6.0mm 。

火孔间距离为直径的2倍为6mm 。

（3）火孔排列，火孔布置两排，内圈占30%，外圈占70%。

（4）燃烧器头部截面积，进入头部的气流分为两路，每一路流通截面积所涉及的火孔面积为总面积的1/2。

根据F h = 2 F p ，燃烧器头部流通截面积至少为其后火孔总面积的2倍，所以头部截面积为2525222⨯=⨯=p h F F mm 2=442mm 2 （5）计算理论空气量101000238.0H V ==129301000238.0⨯=3.077m 3 （6）二次空气面积按61"0'10')("⨯∂-∂=H v V F aφ计算内排孔所需二次空气口面积。

内排孔的热负荷约为总热负荷的30%，为4.2×30%=1.26Kw ，过剩空气系数取1.8，二次空气流速为0.5m/s ，则内排孔所需二次空气口面积61"0'10')("⨯∂-∂=H v V F aφ=610129302.15.0077.3)6.08.1(⨯⨯⨯-=686.6mm 2（7）计算头部能量损失系数K 1选取火孔流量系数μp =0.8，火孔阻力系数22p 1ppμμξ-==0.56，混合气体在火孔出口的温度T p =373K 。