对铁丝燃烧绕成螺旋状原因的定量探究*

现有文献对铁丝燃烧绕成螺旋状的原因分析存在问题,通过文献研究以及视频拍摄测量铁丝在拉直、绕成小螺旋、中螺旋、大螺旋时完整燃烧时间和剧烈燃烧时间。从“是否影响实验的成败、是否影响实验现象观察、是否影响实验操作的便利和安全性”3个角度分析铁丝绕成螺旋状的原因。     

铁丝在氧气中燃烧的实验改进

“铁丝在氧气中燃烧”是初中化学教材中证明氧气化学性质的一个演示实验,该实验证明了氧气比较活泼,在一定条件下可以和金属发生剧烈反应。但是与木炭在氧气中燃烧、硫在氧气中燃烧、蜡烛在氧气中燃烧的演示实验相比,铁丝在氧气中燃烧的实验存在着一些不足的地方,针对这些不足,对铁丝在氧气中燃烧的实验进行了改进。1实验存在的问题按照教材要求,铁丝在氧气中燃烧的实验,须将铁丝绕成螺旋状,并在铁丝的末端绑上一根火柴杆,实验时先将火柴杆点燃,待火柴杆将燃尽时,迅速伸入盛满氧气的集气瓶中。这样的操作存在2个问题:第一,火柴燃烧的程度不…     

燃煤过程中CaO对氟析出的固定作用

通过XRD和热力学分析探讨了煤燃烧过程中CaO燃烧固氟反应与反应平衡过程。固定床燃烧试验表明 :在燃烧温度 1173K时 ,CaO对煤中氟析出的抑制范围在 13 6 1W %～ 80 4 4W % ,平均为 4 7 5 3W %。d 15 0mm×10 0 0mm流化床燃烧试验表明 :流化床燃烧时 ,CaO对煤中氟析出的固定作用比固定床燃烧效果明显 ,石灰石的添加量和粒度对固氟效果有显著的影响。对于本试验 ,0 2mm～ 1 0mm粒度的石灰石固氟效果最佳 ,在Ca F =6 0～ 70时 ,脱氟率可达到 6 6 7W %～ 70 0W %。在燃煤过程中添加CaO或石灰石具有固氟固硫的双重作用。     

聚甲基丙烯酸甲酯等温燃烧反应的动力学研究

使用锥形量热仪研究了3 mm厚、 100×100 mm2的透明聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)板在不同温度下的燃烧反应,采用化学动力学法拟合了PMMA燃烧过程中质量损失率a与时间t的单方程速率模型.结果显示,在PMMA燃烧过程中,质量损失速率受产物的解吸附和扩散过程控制.PMMA在584～800℃燃烧时,合适的反应动力学方程为[-ln(1-a)]1/4=Ae-E/RT t,其中指前因子A约等于0.1239 s-1,平均表观活化能E约为22.81 kJ/mol,并与温度的变化基本无关,计算结果与实验数据吻合较好.     

煤粉的增压富氧燃烧特性及煤灰矿物演变

为了更好地了解煤粉在增压富氧条件下的燃烧过程,利用加压热天平(PTGA)结合X射线衍射仪(XRD),研究了增压富氧燃烧条件下压力对煤粉燃烧特性及煤中矿物演变的影响。研究表明,随着压力的升高,煤粉常压时的非均相着火逐渐转变为均相着火,当压力升高到3 MPa开始向非均相着火过渡,并在5 MPa时完全转变成非均相着火。由于煤粉着火机理的转变,综合燃烧特性指数S随着压力的增加先升高后降低。不同的着火机理下,煤粉的燃烧温度也会有所差别。常压时非均相着火较高的燃烧温度使得反应生成了莫来石等矿物,而1 MPa时均相着火较低的燃烧温度则使得煤灰中出现了伊利石等矿物。压力继续升高,均相着火开始向非均相着火过渡,燃烧温度逐步升高,伊利石逐渐转变为莫来石。     

简易NO_2发生器

由金属和浓HNO_3作用制取NO_2时,往往不易控制NO_2发生的量,而NO_2是有毒气体,不宜过多的散布于空中。为避免此弊害可用下述方法制取:(如图1)蒸馏烧瓶中盛浓HNO_3,瓶口用由铁丝贯穿的橡皮塞塞紧,铁丝可上下移动,铁丝下端钩着一根浸有石蜡的细绳,绳的另一端穿着铜片(或挷着铜丝),当铁丝下移时铜与HNO_3接触即产生NO_2,上移则铜与HNO_3脱离NO_2停止发生。〔铁丝穿过橡皮的方法可先用穿孔器打去一部份(图2),然后插入铁丝(也可烧红后插入)以容易滑动而不漏气为度。穿孔器打入橡皮塞后,为使打下的橡皮易于取出,可再打入另一更小的穿孔器,然后将二穿孔     

甲烷催化燃烧催化剂Ag/SnO2体系的研究

考察了Ag/SnO2系列催化剂对甲烷燃烧反应的催化活性,并采用XRD、BET、XPS、TEM和TPR等技术对催化剂中银的存在状态进行了表征.结果表明, Ag/SnO2体系具有较高的甲烷催化燃烧活性,样品的载银量不同,银物种的存在状态及样品的比表面和催化性能也很不相同. Ag/Sn原子比低于0.20的样品中,银物种为分散态氧化银及晶相氧化银,这些样品具有较高的比表面和催化活性;载银量继续增加时,金属银开始出现并成为主要的银物种,样品的比表面和催化活性也随之迅速下降. Ag/Sn原子比为0.20的样品具有最高的催化活性.     

煤质特性对CeO_2催化煤粉燃烧的影响

利用酸洗法和燃烧法分别得到煤中的有机物(脱灰煤粉)和煤灰,研究了煤变质程度、显微组分、煤灰含量等煤质特性对CeO2催化煤粉燃烧的影响。研究发现,变质程度对CeO2催化煤粉燃烧具有明显的影响,变质程度越高的脱灰煤粉燃点降低越多,燃速提高越快。其催化燃烧顺序为褐煤烟煤无烟煤。同时研究发现,CeO2对神华烟煤两种主要显微组分的燃烧没有明显的催化作用。煤灰对脱灰煤粉燃烧也有催化作用,对人工煤而言,当煤灰含量低于18%时,煤灰与CeO2具有协同作用。煤灰的质量分数为6%时,煤灰与CeO2的协同作用最强,之后随着煤灰增加协同作用逐渐变弱;当煤灰的质量分数超过18%时,协同作用消失,CeO2的催化作用消失。说明煤灰含量超过18%时,CeO2的催化作用被抑制。     

煤和油页岩燃烧过程的对比

利用改装热重差热仪,对抚顺、茂名油页岩、黄县褐煤和大同烟煤进行了燃烧实验,考察了粒径、燃烧终温、样品种类等因素对燃烧过程的影响。样品粒径范围为2—8mm,升温速率范围为350—600℃/min,燃烧终温为750—900℃。结果表明,在不到2min的升温段,油页岩燃烧转化率可达90%以上,而煤仅为30—50%,其值与煤的挥发份分析值基本一致。     

尿素加入量对水热合成法制备Mn取代六铝酸盐催化剂的影响

采用以尿素水解为基础的水热合成法制备了Mn取代的镧六铝酸盐催化剂.研究了尿素加入量对所制备催化剂的化学组成、相结构、孔结构及甲烷催化燃烧活性的影响.n(尿素)/n(M⁺)(其中M⁺为带单位正电荷的金属离子)为1.0时,Mn²⁺离子沉淀不完全,所得催化剂甲烷催化燃烧活性较低.n(尿素)/n(M⁺)增加到2.0时,Mn²⁺离子沉淀完全,催化剂中六铝酸盐相增加,平均孔直径增大,甲烷催化燃烧活性提高.n(尿素)/n(M⁺)再增加至4.0时,比表面积降低,六铝酸盐相减少,平均孔直径降低,甲烷催化燃烧活性下降.n(尿素)/n(M⁺)为2.0时,所制备的催化剂在780℃及反应生成水蒸汽下运行100h,催化剂比表面积及甲烷燃烧活性都保持稳定.     

溶胶-凝胶低温燃烧法合成Ce1-xGdxO2-x/2固体氧化物纳米粉

采用溶胶-凝胶低温燃烧法合成出Ce1-xGdxO2-x/2(x=0, 0.05,0.10,0.15,0.20,0.30)固体氧化物纳米粉.将用Sol-Gel法制成的干凝胶加热至300 ℃左右使之发生燃烧反应,再将燃烧产物在600 ℃焙烧2 h,即可形成单相萤石结构的氧化物粉体,其平均晶粒直径为20 nm左右.     

Combustion characteristics of ultra-low content methane in a fluldized bed reactor with Cu/γ-Al2O3 as catalytic particles

采用流化床燃烧技术,使用自制Cu/γ-Al2O3颗粒作为催化剂床料,实验研究了超低浓度甲烷在流化床中催化燃烧时床层温度(450～700℃)、流化风速比ω(1.5 ～4)、进气甲烷体积分数(0.3％ ～2％)等对甲烷燃烧效率的影响.结果表明,床层温度是影响甲烷催化燃烧反应的关键因素,甲烷的转化率随着床层温度的升高而增加;床层温度达到650℃时,甲烷含量低于1％的超低浓度甲烷其转化率超过95％,继续提高床层温度至700℃且控制流化风速比ω≤2可以实现甲烷的完全转化;甲烷转化率随着流化风速和进气甲烷浓度的增加而降低,当ω＞3.5时,温度对甲烷转化的影响减弱,未燃烧的甲烷含量增大.动力学实验发现,床层温度较低时,催化反应受动力学控制,测得催化反应的活化能Eα为1.26×105 J/mol,反应级数m为0.73,当温度t＞450℃时,扩散作用影响显著,反应级数增大.     

超低浓度甲烷在Cu/γ-Al2O3催化颗粒流化床中的燃烧特性

采用流化床燃烧技术,使用自制Cu/γ-Al₂O₃颗粒作为催化剂床料,实验研究了超低浓度甲烷在流化床中催化燃烧时床层温度(450~700℃)、流化风速比ω(1.5~4)、进气甲烷体积分数(0.3%~2%)等对甲烷燃烧效率的影响。结果表明,床层温度是影响甲烷催化燃烧反应的关键因素,甲烷的转化率随着床层温度的升高而增加;床层温度达到650℃时,甲烷含量低于1%的超低浓度甲烷其转化率超过95%,继续提高床层温度至700℃且控制流化风速比ω≤2可以实现甲烷的完全转化;甲烷转化率随着流化风速和进气甲烷浓度的增加而降低,当ω>3.5时,温度对甲烷转化的影响减弱,未燃烧的甲烷含量增大。动力学实验发现,床层温度较低时,催化反应受动力学控制,测得催化反应的活化能E_a为1.26×10⁵J/mol,反应级数m为0.73,当温度t>450℃时,扩散作用影响显著,反应级数增大。     

预测混合煤燃烧性能的数学模型

用热重分析法研究了单种煤的DTG和TG曲线特征，建立了预测混合煤燃烧性能的数学模型。结果表明，各单种煤的DTG曲线呈单峰，峰值温度tmax与其燃料比F的对数呈线性相关关系，tmax=68.86 ln（F）+512.2 （℃）。由组成混合煤的单种煤的燃料比F可推断出混合煤的DTG曲线特征，从而预测混合煤的燃烧性能。如果混合煤的煤质指标满足标准煤的煤质指标要求，则当Fmax/Fmin≤3.20时，混合煤的燃烧性能好；当3.205.71时，混合煤的燃烧性能较差。     

垃圾衍生燃料流化床燃烧过程中HCl和NOx的排放研究

在床总高为4040mm的变截面流化床中试规模装置内，研究垃圾衍生燃料(RDF)在气化和燃烧不同阶段中NOx和HCl的生成特性。含NaCl的垃圾衍生燃料在流化床内燃烧，燃烧低于640℃时，Ca(OH)2的脱氯效果比较好;但随着温度升高，烟气中HCl的体积分数迅速增长，但脱氯效果明显受到CaCl2化学反应平衡的限制。燃烧状况特别是氧的体积分数对NOx的生成影响比较大。含氮量高的RDF燃烧产生NOx的体积分数明显高于低含氮燃料所产生的。     

煤质特性对CeO2催化煤粉燃烧的影响

利用酸洗法和燃烧法分别得到煤中的有机物（脱灰煤粉）和煤灰,研究了煤变质程度、显微组分、煤灰含量等煤质特性对CeO₂催化煤粉燃烧的影响。研究发现,变质程度对CeO₂催化煤粉燃烧具有明显的影响,变质程度越高的脱灰煤粉燃点降低越多,燃速提高越快。其催化燃烧顺序为褐煤<烟煤<无烟煤。同时研究发现,CeO₂对神华烟煤两种主要显微组分的燃烧没有明显的催化作用。煤灰对脱灰煤粉燃烧也有催化作用,对人工煤而言,当煤灰含量低于18%时,煤灰与CeO₂具有协同作用。煤灰的质量分数为6%时,煤灰与CeO₂的协同作用最强,之后随着煤灰增加协同作用逐渐变弱;当煤灰的质量分数超过18%时,协同作用消失,CeO₂的催化作用消失。说明煤灰含量超过18%时,CeO₂的催化作用被抑制。     

贫煤O_2/CO_2气氛下燃烧时内在矿物质对SO_2和NO_x排放特性的影响

利用管式炉反应器在550-1 000℃对长治贫煤和脱矿物质煤分别在空气和O_2/CO_2气氛进行了燃烧实验。利用XRF、XRD等分析手段,对煤样的基本性能进行了分析表征,并采用热分析仪(TG-DTG)以及傅里叶红外气体分析仪(AntarisIGS)对贫煤燃烧过程中的燃烧特性和SO_2和NO_x释放规律进行了研究。结果表明,与原煤相比,脱矿物质煤的着火温度和燃烬温度有所降低;O_2/CO_2气氛下,原煤和脱矿物质煤的着火温度和燃烬温度都升高,说明当O_2浓度为20%时,空气气氛比O_2/CO_2气氛更易于着火和燃烬。此外,与长治原煤相比,脱矿物质煤在相同条件下燃烧时SO_2的释放量明显提高,而NO_x的释放量却有所降低。O_2/CO_2气氛下原煤燃烧时SO_2浓度比空气气氛下的要高,而脱矿物质煤燃烧时释放的SO_2浓度明显比空气气氛下的低;O_2/CO_2气氛下原煤和脱矿物质煤燃烧时释放的NOx浓度比空气气氛下燃烧时释放的NO_x浓度要低。     

有机钙作用下褐煤SO2、NO析出及燃烧特性

在管式炉上研究了醋酸调制白云石产物、醋酸钙、丙酸钙等有机钙作用下龙口褐煤燃烧时SO₂、NO的析出特性,并在热分析系统上考察了相应的燃烧特性。合适的工况条件下有机钙能有效抑制SO₂、NO的析出。在973~1 273 K下,有机钙均能有效抑制SO₂的析出,而当温度继续升高,除醋酸钙外,其他有机钙抑制效果下降。在973~1 173 K时,有机钙促进了NO的析出,而当温度高于1 173 K时,醋酸钙和丙酸钙的抑制效果明显。随着钙硫比的增加,有机钙对SO₂、NO抑制效果普遍增强,而醋酸调制白云石产物在钙硫比为2.0~2.5时却促进NO的析出。当钙硫比为2.0时,褐煤着火性能明显提高,着火点降低10~33 K,但其燃尽时间稍有延长。     

差热分析测定水煤浆的燃烧特性

水煤浆具有燃烧效率高、燃烧温度低、环境污染少等特点,是当前国内、外广泛研究的课题之一,具有广阔的发展前途。通常水煤浆含有30—35%的水,0.1—1%的添加剂,这大量水和少量添加剂的存在对水煤浆的燃烧过程所产生的影响以及它与煤粉的直接燃烧的差别是我们共同关心和感兴趣的问题。本文利用差热分析仪直接测定两种煤粉及由三种不同添加剂制得的水煤浆在空气流中燃烧时的特性。     

两相流中煤粉的燃烧机理及动力学特征

利用微型流化床动力学分析仪研究了两相流条件下无烟煤粉的燃烧反应机理和动力学特征,并与热重法所得结果进行比较分析。结果表明,当温度大于850℃时,煤粉燃烧机理发生了变化,燃烧气态产物的生成比例也随之改变;当气速大于0.10 m/s时,气体扩散限制基本被消除,煤粉燃烧反应速率主要受界面化学反应控制;煤粉燃烧反应速率随着氧气分压的增大呈幂函数形式增长,且氧气分压对煤粉静置燃烧的影响更加显著。煤氧两相流燃烧的表观活化能与静置燃烧相比降低了49 kJ/mol,相同温度条件下两相流燃烧的界面化学反应阻力也明显小于热重法测试结果。