天然气燃烧及应用技术 教学大纲.docx

1、天然气燃烧及应用技术 教学大纲山东师范大学历山学院机械制图与CAD课程教学大纲课程名称：天然气燃烧及应用技术课程类别：必修课课程性质：专业基础课总学时（理论与上机）：48 学分：适用对象：城市燃气工程技术专科专业一、课程简介本课程是城市燃气工程技术专科专业的一门必修的学科基础课。21世纪，是天然气发展的重要一个时期，清洁能源在能源利用中的比重越来越重，天然气作为一种天然能源，逐渐进入各城市并且迅速占据主要地位，天然气的时代已然到来，然而，我们的天然气燃烧技术还十分落后，对天然气的利用仅仅限于低效率、高污染的水平上，燃气利用及应用技术有待提高，本书收集了国内外天然气燃烧及应用领域的最新技术资料，

2、内容丰富，突出天然气技术在环保领域的新成就，对促进我国天然气应用有很大作用。二、课程的地位与作用本课程是高等教育燃气与应用专业的一门重要的专业技术基础课，是一门必修课。主要介绍了天然气的性质，燃烧特性，天然气热值计算方法，以及燃烧有关的理论，对学习本传也的学生来讲，虽然内容有些接近理论，但是，相信通过学习，学生肯定会掌握天然气的各方面的知识，将来学生进入社会，加以实践利用，肯定会为我国的天然气利用做出重大的贡献，改善我国能源利用结构，改善城市设施水平，提高人民生活质量，对我国经济效益、社会效益提高做出巨大贡献。三、课程性质、目的和任务天然气燃烧及应用技术是工科类专业的一门既有基本的系统理论又有

3、较强实践性的技术基础课，它的基础性内容又是人才素质教育必不可少的内容。其主要目的和任务是培养具有基本能力和分析能力和工程文化素质的高级应用型人才。基本能力：熟悉了解天然气的基本性能，关于天然气的计算，各种燃烧器等。分析能力：正确运用所学的知识，解决实际工作遇到的问题。工程文化素质：认真负责、严谨细致的工作态度和工作作风。以达到使学生既有工程基础又有较高的工程文化素质，既有丰实的工程施工经验，还有较敏捷的灵活思维和创新意识，能视野开阔、善于自学，创新思变，跟上时代的步伐，能自觉按照国家标准用各种手段较快地、准确地解决实际问题。四、课程教学的基本要求1、理论知识要求（1）掌握天然气的物理化学性质，

4、天然气燃烧的基本特性。（2）掌握国家标准的有关基本规定，会查阅有关国家标准和手册，养成严格遵守和执行有关国家标准的各项规定的良好习惯。2、技能要求（1）灵活运用所学知识。（2）熟悉各种燃烧器的构造（3）拓展天然气的应用领域3、养成认真负责的工作态度和一丝不苟的工作作风。五、课程教学要求的层次。本课程教学按以下3个层次进行要求：1、了解：要求对有关教学内容有一般的了解。2、掌握：要求掌握有关内容的基本概念、基本理论、基本方法，并能在掌握的基础上对相关问题进行分析和判断，得出正确结论。3、熟练掌握：对于今后实际工作中的需要应用的重要内容，要求熟练掌握。这些内容，不仅要深入理解，还能够应用所学的知识

5、解决实际工程问题。六、教学内容及学时分配第一章绪论介绍天然气现状与背景，以及分类，城镇天然气的分类等。第二章 天然气的物理化学性质教学要求：了解天然气的基本属性，与天然气相关的参数，简单的计算。教学内容：2-1天然气的组分气体标准状态，天然气的组分，天然气的组分换算2-2天然气的临界参数、状态方程式、气体常数和压缩系数气体临界参数，气体状态方程式，气体常数，压缩因子2-3 天然气的相对分子质量、密度和相对密度天然气的平均相对分子质量、天然气的密度、天然气的相对密度2-4 天然气的饱和含水量和水露点天然气的饱和含水量、天然气的相对湿度、天然气的水露点2-5 气体的粘度按天然气组分计算粘度、影响天

6、然气粘度变化的因素2-6 天然气的热熔和绝热指数气体热容的定义、影响热容的因素、天然气的热容、天热气的绝热指数2-7 天然气的导热系数气体的导热系数、温度变化时导热系数的计算、温度与压力同时变化时导热系数的计算、天然气的导热系数2-8 天然气物理化学性质计算实例重点：了解天然气的基本参数。难点：天然气的各种换算。第三章 天然气的燃烧特性教学要求：了解天然气的热值和花白指数，掌握天然气燃烧的反应式，学会天然气的燃烧特性计算。教学内容：3-1天然气的热值和花白指数天然气的概述、热值的定义、热值的计算方法、天然气的华白指数计算3-2天然气燃烧反应式和理论空气需要量天然气的燃烧反应式、气体完全燃烧的理

7、论空气需要量、天然气燃烧理论空气需要量的计算方法3-3 天然气燃烧与过剩空气系数天然气燃烧的完全度及空气供给状况、天然气的化学不完全燃烧损失、实际空气量、过剩空气量、过剩空气系数、根据烟气分析结果计算过剩空气系数3-4 天然气燃烧产物的体积计算天然气燃烧产物的计算、烟气体积的计算、天然气燃烧产物的密度3-5 天然气燃烧产物的温度与热焓天然气燃烧产物的温度、天然气燃烧产物的黑度、天然气燃烧产物热焓的计算、天然气燃烧产物焓温图3-6 天然气的着火温度和爆炸极限天然气的着火温度、天然气爆炸浓度极限、天然气的爆炸压力估算3-7 天然气的不完全燃烧计算燃料不完全燃烧水煤气反应机理、燃料不完全燃烧的计算图

8、表3-8 天然气燃烧特性计算实例天然气的热值计算、求天然气相对密度、求天然气的华白指数、求天然气燃烧的理论空气需要量重点：天然气热值的计算方法、天然气的华白指数计算、然气燃烧理论空气需要量的计算方法天然气燃烧的完全度及空气供给状况、天然气的化学不完全燃烧损失、实际空气量、根据烟气分析结果计算过剩空气系数难点：然气燃烧理论空气需要量的计算方法天然气燃烧的完全度及空气供给状况、燃料不完全燃烧水煤气反应机理、燃料不完全燃烧的计算图表、求天然气燃烧的理论空气需要量第四章 气体的燃烧方式与燃气混合过程教学要求：了解预混气体火焰传播理论、扩散燃烧火焰、火焰的稳定性、掌握常压下天然气的流动规律极计算原理、燃

9、烧方式的选择及燃气量确定教学内容：4-1预混气体火焰传播理论预混层流火焰传播理论、预混紊流燃烧火焰、4-2扩散燃烧火焰周围空气静止状态下的紊流扩散火焰长度计算4-3 火焰的稳定性层流预混火焰的稳定特性、脱火及回火极限速度、火焰的不稳定现象及预防措施4-4 常压下天然气的流动规律及计算原理天燃气流动的计算原理、气体真实流动状态4-5 横向空气流中天然气射流运动规律单股射流在横向空气流中扩展规律、多股射流在横向空气中的扩展规律4-6 燃烧方式的选择及燃气量确定天然气燃烧器的基本技术要求、天然气燃烧器的分类、天然气燃烧器的耗气量确定确定燃烧器型式、数量和安装位置的原则重点：层流预混火焰的稳定特性、脱

10、火及回火极限速度、火焰的不稳定现象及预防施、天燃气流动的计算原理、气体真实流动状态、天然气燃烧器的耗气量确定燃烧器型式、数量和安装位置的原则难点：天燃气流动的计算原理、天然气燃烧器的耗气量确定燃烧器型式、数量和安装位置的原则第五章 扩散式燃烧器的设计教学要求：了解扩散燃烧的火焰特性、管式扩散燃烧器的设计、带锥形罩的风道直燃式燃烧器、炉底缝隙式燃烧器设计、撞击式燃烧器教学内容：5-1扩散燃烧的火焰特性扩散燃烧器的定义及影响因素5-2管式扩散燃烧器的设计管式多孔扩散燃烧器的设计、计算实例5-3带锥形罩的风道直燃式燃烧器风道直燃式燃烧器特点、锥形罩风道直燃式燃烧器的设计5-4炉底缝隙式燃烧器设计炉底

11、缝隙式燃烧器的设置及锅炉改造中的应用、炉底缝隙式燃烧器的计算方法5-5撞击式燃烧器撞击式燃烧器的应用重点：扩散燃烧器的影响因素、各种燃烧器的设计难点：各种燃烧器的设计第六章 引射式预混燃烧器的设计教学要求：了解引射器的工作原理及质量引射系数、基本方程式、计算程序；大气式燃烧器、全预混引射燃烧器的设计应用、红外线辐射式燃烧器、不同工况下引射式燃烧器的运行 教学内容：6-1 概述引射器定义、分类、特点6-2引射器的工作原理及质量引射系数引射器的工作原理、天然气的质量引射系数6-3 引射器的基本方程式计算喷嘴前所需天然气最小剩余压力的公式6-4引射器的计算程序引射器工作参数计算方法、实例、引射器各部

12、分结构尺寸计算、实例6-5大气式燃烧器的设计应用大气式燃烧器的工作原理、结构型式与火孔总面积的计算、设计火孔直径、数量、深度、间距、排列方式以及火头混气总管直径、火焰高度设计、脱火及回火极限6-6大气式燃烧器的设计应用直管式、组合型、多喷孔工业大气燃烧器设计应用6-7全预混引射燃烧器的设计应用全预混引射燃烧器的特点、无焰燃烧器头部设计6-8全预混引射燃烧器的设计应用各种燃烧器的优缺点6-9红外线辐射式燃烧器多孔陶瓷板式红外线、金属网/多孔陶瓷板式红外线的特点6-10不同工况下引射式燃烧器的运行不同操作条件下引射式燃烧器的运行状态、炉膛压力改变时引射式燃烧器的换算、燃气种类改变时引射式燃烧器的换

13、算、燃烧特性改变对家用煮食炉燃烧器运行的影响重点：引射器的工作原理及质量引射系数、基本方程式、计算程序；大气式燃烧器、全预混引射燃烧器的设计应用、红外线辐射式燃烧器、不同工况下引射式燃烧器的运行难点：大气式燃烧器、全预混引射燃烧器的设计应用；计算喷嘴前所需天然气最小剩余压力的公式第七章 鼓风式燃烧器教学要求：了解燃烧器分类，掌握鼓风式燃烧器、旋流式燃烧器的空气动力特性、蜗壳切向、切向叶片、轴向叶片、旋流式燃烧器工作原理；平流式燃烧器的空气动力学特性、教学内容：7-1鼓风式燃烧器工作原理与分类概述、鼓风式燃烧器工作原理、分类7-2旋流式燃烧器的空气动力特性旋流式燃烧器特征、旋转射流空气动力特性、

14、燃烧过程与燃烧稳定性的影响因素7-3 蜗壳切向旋流式燃烧器蜗壳切向旋流式燃烧器工作原理、旋流强调；蜗壳旋流式调风器空气动力特性7-4 切向叶片旋流式燃烧器切向叶片旋流式燃烧器的工作原理、旋流强度7-5轴向叶片旋流式燃烧器轴向叶片旋流式燃烧器的工作原理、结构特点、旋流强度、阻力系数7-6平流式燃烧器的空气动力学特性紊流扩散、紊流自由射的动力学特性7-7平流式燃烧器平流式燃烧器的工作原理和结构特点、平流式燃烧器阻力、设计流量系数重点：鼓风式燃烧器、旋流式燃烧器的空气动力特性、蜗壳切向、切向叶片、轴向叶片、旋流式燃烧器工作原理难点：鼓风式燃烧器、旋流式燃烧器的空气动力特性工作原理 第八章 鼓风式燃烧

15、器的设计教学要求：了解鼓风式燃烧器型式的确定；掌握旋流式、平流式、燃烧器计算方法，旋流燃烧的规律及火焰长度，燃烧器低NOx排放应用技术；旋流式燃烧器计算实例教学内容：8-1 鼓风式燃烧器型式的确定燃烧器设计的一般性要求、燃烧器型式的确定、燃气配气方式、8-2 旋流式燃烧器计算方法燃烧器的圆柱形通道直径确定8-3 平流式燃烧器计算方法最佳混合区域、平流式燃烧启动计算程序8-4 旋流燃烧的规律及火焰长度，旋转气流在火道内运动规律8-5 燃烧器低NOx排放应用技术燃烧过程生成的NOx类型、国外燃烧器的低NOx燃烧应用技术8-6 旋流式燃烧器计算实例旋流式燃烧器计算实例讲解重点：燃烧器低NOx排放应用

16、技术、旋流式、平流式、燃烧器计算难点：；燃烧器低NOx排放应用技术旋流式燃烧器计算第九章 燃气燃烧系统及控制原理教学要求：了解国外实用天然气燃烧系统及控制设备，掌握各式燃烧器燃烧系统教学内容：9-1 概述工业和商业燃烧器的分类9-2 引射式预混燃烧器燃烧系统分体讲解引射式预混燃烧器燃烧系统9-3 鼓风式燃烧器燃烧系统联动阀系统、分压器装置系统、9-4 鼓风式燃烧机组燃烧系统结构特点、控制系统9-5大流量与双燃烧燃烧器燃烧系统大流量气体燃烧器系统防泄漏控制原理、双燃料燃烧器9-6国外实用天然气燃烧系统及控制设备国外实用燃烧系统、控制设备重点：掌握各式燃烧器燃烧系统及控制原理难点： 鼓风式燃烧机组

17、、大流量与双燃烧燃烧器燃烧系统、及控制原理 第十章 熄火保护系统教学要求：了解点火装置、熄火保护装置型式、熄火保护控制系统与设备；掌握熄火保护系统的基本要求教学内容：10-1 熄火保护控制系统与设备熄火保护系统目的、具体要求10-2 点火装置工商业运用点火方式、布置点火器的要求10-3 熄火保护装置型式常用熄火装置类型、热电偶型熄火保护装置安装要求、火焰电离型熄火保护装置特点及对火焰电极要求；感光型熄火保护装置10-4 熄火保护控制系统与设备全自动熄火保护控制器控制程序、典型半自动控制系统控制顺序、智能燃烧安全控制器主要功能重点：各类熄火保护控制系统与设备；掌握熄火保护系统的基本要求难点：全自

18、动熄火保护控制器控制程序、典型半自动控制系统控制顺序第十一章 工业与商业中天然气燃烧应用技术教学要求：了解燃气直燃高架辐射式供暖、辐射管加热器、高架对流式加热供暖设备，掌握燃气直燃式空调机、燃气干燥除湿、冷凝式锅炉技术教学内容：11-1 燃气直燃高架辐射式供暖燃气直燃高架式供暖形式、热辐射计算、红外线辐射器应用；11-2 辐射管加热器辐射管加热器的工作原理、优点11-3 高架对流式加热供暖设备高效单元式空气加热器、装配式空气加热器、带锥形罩风道直燃式燃烧器、对流式加热供暖设备的应用11-4 燃气直燃式空调机燃气直燃吸收式空调机工作原理、国内外燃气直燃吸收式空调机特性11-5燃气干燥除湿建筑室内

19、空气质量要求、燃气干燥除湿原理11-6冷凝式锅炉技术冷凝锅工作原理、结构与性能重点：辐射管加热器的工作原理、优点；高效单元式空气加热器、装配式空气加热器、带锥形罩风道直燃式燃烧器、对流式加热供暖设备的应用；燃气直燃吸收式空调机工作原理建筑室内空气质量要求、燃气干燥除湿原理难点：高效单元式空气加热器、装配式空气加热器、带锥形罩风道直燃式燃烧器、对流式加热供暖设备的应用第十二章 可燃气体爆炸及预防教学要求：燃气爆炸的实质、受限燃气爆炸压力的形成、可泄放式受限燃气爆炸压力预测、防爆板设计及选用教学内容：12-1 燃气爆炸的实质稳态预混火焰与扩散爆炸火焰、燃气爆炸分类、火焰传播特性12-2 受限燃气爆

20、炸压力的形成压力形成的原理、受限爆炸分类、爆炸过程、12-3 可泄放式受限燃气爆炸压力预测经验预测、经验公式中一些参数选用12-4 防爆板设计及选用重力-最小摩擦力的轻型防爆板计算程序、刚性防爆板计算程序重点：稳态预混火焰与扩散爆炸火焰、燃气爆炸分类、火焰传播特性压力形成的原理、受限爆炸分类、爆炸过程、难点：经验公式中一些参数选用，重力-最小摩擦力的轻型防爆板计算程序、刚性防爆板计算程序第十三章 天然气与环境教学要求：全球环境的迫切要求、天然气对环境保护的贡献教学内容：13-1 全球环境的迫切要求工业化的代价、与能源利用有关的环境问题、改变燃料结构的必然性13-2 天然气对环境保护的贡献大气环

21、境质量标准、不同燃料燃烧生成污染物质的比较、未来环境展望重点：与能源利用有关的环境问题、改变燃料结构的必然性，大气环境质量标准、不同燃料燃烧生成污染物质的比较难点：不同燃料燃烧生成污染物质的比较各章节内容学时分配如下章节教学内容授课学时数习题、讨论课学时数绪论绪论0.5第一章制图的基本知识和基本技能61第二章投影基础101第三章组合体81.5第四章轴测图10第五章图样的基本表示法81第六章图样中的特殊表示法81第七章零件图82第八章装配图61第九章CAD62小计61.510.5合计72七、教学方法与手段采用启发式、讨论式的教学方式，因材施教、课内外结合的方法。教学手段采用优化多媒体的教学手段，

22、把传统的模型教学与现代多媒体教学有机的结合起来。八、选用教材及参考教材1、选用教材1）胡建生主编.机械制图（少学时）. 北京：机械工业出版社，2017.12）胡建生主编.机械制图习题集（少学时）. 北京：机械工业出版社，2016.122、主要参考书目 1） 画法几何及机械制图（普通高校“十一五”规划教材），北京航空航天大学出版社，刘永田等编，20072） 机械制图（近机类、非机类第2版），清华大学出版社出版，杨慧英等编，20083）机械设计手册编委会. 机械设计手册 M. 3版. 北京：机械工业出版社，20094）何晓玲、王军主编.机械设计基础. 北京：机械工业出版社，2016.8九、考核办法平时成绩占30%，笔试成绩占70%。笔试采用闭卷考核方式。