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高等燃烧学导论

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高等燃烧学01

高等燃烧学01
20
5、化学平衡判据

封闭系统的化学平衡

由热力学第一定律： δQ=dU+ δW=dU+pdV 由热力学第二定律： dS ≥ δQ/T 于是有：TdS ≥ δQ= dU+δW 即：δW ≤-(dU-TdS) 在等温条件下： δW ≤-d(U-TS) 令A=U-TS A称为亥姆霍兹自由能（Helmholtz free energy)，亦称亥姆霍兹函数，又 称为功函（work function或work content），它显然是体系的状态函数。 由此可得： δW ≤-dA 或ΔW ≤-ΔA 意义：在等温过程中，一个封闭系统所能做的最大功等于其亥姆霍兹自 由能的减少。 因此，亥姆霍兹自由能可以理解为等温条件下系统做功的本领，这就是 把A叫做功函的原因。
9
2、有关概念的回顾

反应焓
定义：在几种化合物（或元素）相互反应形成生成物
时放出或吸收的能量 反应焓的数值等于生成物与反应物生成焓之差 即： ΔH0RT= Σ Ms• Δh0f.Ts—Σ Mj • Δh0f.Tj
s=R j=P
式中： ΔH0RT——1个大气压，T温度下的反应焓 （标准摩尔反应焓）； Ms——生成物的mol数； Mj ——反应物的mol数。
碳氢化合物反应，无离解时，理想产物构成是 CO2 、
H2O、O2和N2 有离解时，还会产生H2、OH、CO、H、O、N、NO， 以及其他可能的组分

解决这一问题的思路是：确定化学平衡条件，根 据平衡条件下可能形成的组分确定产物组分 计算平衡组分的方法
平衡常数法 最小吉布斯自由能法

3
物理化学研究的平衡规律指的是：当系统 的一个平衡态由于条件改动而变为另一个 平衡态时，能量、体积和各物质的数量变 化的规律。 物理化学研究的速率规律指的是：热量、 动量和物质的传递以及化学反应中各物质 的数量随时间变化的规律。 前者决定理论的产率，后者决定实际的产 量。

燃烧学(西安交大) 第一章 导论、化学热力学与化学反应动力学基础

燃烧学(西安交大) 第一章 导论、化学热力学与化学反应动力学基础

式中，wm的单位为 mol/m3.s；各浓度[H][O2][H2O]单位 为mol/m3;T的单位为K。
从式中可以看出，氢燃烧化学反应的速度除了与温度、 氧浓度等存在一般的关系外，还与氢原子的浓度成比例。
氢原子浓度变化：
dCH d
H

fCH
gCH
CH

H exp[ ( f
f g
•
• 甲烷裂解时水蒸汽对析碳影响 • CH4==C+2H2+75kJ • C+H2O===CO+H2-131kJ • +) • CH4+H2O===CO+3H2-207kJ
•转化反应的最小水碳比
温度 H2O/CH4
426 537 565 595 706 816 926 982 0.89 1.35 1.38 1.4 1.11 .99 .97 .95
Tzh S k0Cn
a、散热加强，S 大，着火温度升高； b、反应速度常数k0大，或Cn大，着火温度下降；
c、可燃混合物P增大，由于wc p，Q1曲线上移，Tzh变
小，更易着火。
二、强燃 T0——可燃混合物的初温。
二、强燃
临界强燃着火的临界条件： 分析：
T Tqr dT （0 放热 散热） dx
g) ] 1
H ——氢原子初生速度；
fCH ——再生速度；
gCH ——销毁速度。
一、Ｈ２的燃烧
讨论：
① g f 销毁大于繁殖
lim

CH

H (0 1)
f g
H
g f
② g f
（Ⅰ）
CH
lim f g
H exp[ ( f

高等燃烧学(第1章化学动力学和化学平衡)

高等燃烧学(第1章化学动力学和化学平衡)
24
高等燃烧学 Advanced Combustion
阿累尼乌斯定律适用场合 简单化学反应（基元反应），或复杂化 学反应中的每一步基元反应 有明确反应级数n和速度常数k的复杂反 应
n
n
25
高等燃烧学 Advanced Combustion
三、活化能E
分子运动学说：根据气体分子运动学说理论， 化学反应的发生是由于反应物分子相互碰撞而引 起的。 并不是每一次碰撞都会引起化学反应，只有那 些动能很大，超过某一数值（即E）而足以破坏 其 原 有 结构者才 会引起化学反应。 这种 分子 称 为活化分子。
高等燃烧学advancedcombustion49不分支链分支链反应链中断高等燃烧学advancedcombustion50氢的链式反应一燃烧化学反应机理分解成氢原子h活化中心的形成以外的其他高能分子高等燃烧学advancedcombustion51氢原子h活化中心与o高等燃烧学advancedcombustion52二讨论质量作用定律和阿雷尼乌斯定律适用于式1决定了整个反应的速度所以氢燃烧化学反应速度为用生成物水分子来表示7541010exp高等燃烧学advancedcombustion53氢原子h是h燃烧反应中的活化中心故研究氢原子h浓度的变化fcgc氢原子浓度变化氢原子初生浓度氢原子繁殖速度氢原子销毁速度繁殖比例常数销毁比例常数高等燃烧学advancedcombustion54解此一阶线性常微分方程如果活化中心h原子销毁比例常数g繁殖比例常数f趋向一个很小的定值反应可以忽略高等燃烧学advancedcombustion55如果活化中心h原子销毁比例常数g繁殖比例常数flimexp随时间线性增加由于斜率很小故增加缓慢
τ rj ↓ τ ≥ τ rj
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高等燃烧学 Advanced Combustion

哈工大能源学院高等燃烧学课件-燃烧理论-4-1

哈工大能源学院高等燃烧学课件-燃烧理论-4-1

波前和波后的参数值反映了波内的物理过程。
爆震波和缓燃波参数的比较（C1=音速） 参数 爆震波 缓燃波
u1/ C1
u2/ u1 P2/ P1 T2/ T1 ρ2/ρ1
5~10
0.4~0.7(减速) 13~55（压缩） 8~21（加热） 1.7~2.6 （压缩）
0.0001~0.03
4~16（加速） ~0.98（略膨胀） 4~6（加热） 0.06~0.25（膨胀）
在一端或两端都开口的管中充满预混气：
在开口点燃：一个燃烧波产生并向另一端传播，燃烧波可以达 到一个稳定的速度，不会加速形成爆震波。 在封闭端点燃：反应后的炽热气体像一个活塞，把反应前沿推 向未燃气，这类波可以加速变成爆震波。
二、Hugoniot 曲线
假设：1）定常一维流动； 2）忽略体积力； 3）没有外部加热或向外散热； 4）忽略成分的相互扩散。
n ATg exp( E / RTg )
当
Nu * 2,
Nu * ~ (u d p )1 / 2 u ~ dp
d p ~ Tg n exp(E / RTg )
对不变的Tg 对不变的u
液滴着火和灭火的简化分析（续）
• 用类似方法可导出灭火条件 • 也有既不能着火，但燃烧时也不灭火的参数条件 • Tg比Yox对着火影响强， Yox比Tg 对灭火影响强
定义对同样的燃料若环境温度和氧浓度不变忽略nu的变化则滴径平方的线性递减率成立s200微米液滴寿命004秒液滴生存时间蒸发常数无论有无燃烧液滴蒸发率均与反应动力学无关只有对不变的环境氧浓度温度和nu数滴径平方的线性递减率成立液滴蒸发和燃烧有四种状态
第四章液体燃料滴的燃烧
第一节 引言 • 基本现象1: 液体燃料燃烧有液面燃烧, 液雾燃烧, 预蒸发燃烧 • 基本现象2: 液体燃料燃烧经常发生于气 相, 经常是扩散燃烧, 燃烧速率和液体密 度成反比 • 液雾燃烧本身又有预蒸发燃烧, 液滴扩 散燃烧以及二者的混合 • 对液雾燃烧而言, 研究液滴的蒸发和燃 烧是重要的

高等燃烧学

高等燃烧学
d
即
q g ql C P
dT d
15
Tc——着火温度
图3-5 非绝热条件下的热量平衡
16
a点—稳定点；b点—平衡点，不稳定点；c点—不稳定点，着火临界点
二、非绝热条件下的自燃过程
自燃的临界条件：
(q g ) C (ql ) C
dql ( )C ( )C dT dT dqg
17
氧化的极限状态，即为点燃的临界状态。
dT ( )w 0 dx
（4 ）
（1）（3）（4）联立，可求解。 但分析解很难，只能求近似解。
28
温度不同的热物体点燃时的温度分布
二、点燃热力理论
◆
双区理论：

反应区 —— 反应进行比较迅速，反应的热量也主要由这一区域放出。 导热区 —— 不进行化学反应，只从反应区导出热量（以外区域）。
图3-4 绝热容器内可燃混合物释热率随时间的变化
二、非绝热条件下的自燃过程

非绝热条件下自燃的发生是有条件的，是散热 和放热综合作用的结果。 散热

即各组分扩散速度的总和不为 0 。 q S (T T ) / V
l 0


能量平衡 Vq g [ C PV dT S (T T0 )] 0
三、自燃界限
T0c——自燃温度，一般 T0c≈TC ⑴ 维持着火的燃料浓度限 ⑵ 一定p，T↓或一定T，p↓→着火范围变窄 ⑶ 一定p，T↓↓或一定T，p↓↓→任意浓度下 不会着火


⑷ 容器散热程度↑→着火范围变窄
18
三、自燃界限
19
图3-12 一定压力下着火温度与成分的关系
三、自燃界限
9
dC dT ) C pV 0 d d

燃烧学导论知识点总结

燃烧学导论知识点总结

燃烧学导论知识点总结燃烧学是研究燃烧现象和燃烧过程的一门学科，它是热力学和化学的交叉领域，对于我们的生活和生产具有非常重要的意义。

燃烧学导论是燃烧学这门学科的入门课程，主要介绍了燃烧现象、燃烧原理、燃料和氧化剂的选择以及燃烧过程中的热学和动力学问题。

本文将对燃烧学导论的主要知识点进行总结和分析。

一、燃烧现象1.燃烧的定义和基本特征燃烧是一种氧化反应，通常伴随着火焰、热量和光的释放。

燃烧过程具有三个基本特征：火焰、热量和光。

火焰是燃烧过程中产生的可见光和热辐射，是燃烧的主要特征之一。

热量是燃烧过程中产生的能量，它使燃料和氧化剂分子之间的化学键断裂，从而产生新的化合物。

光是燃烧过程中产生的可见光和紫外光，它是燃烧过程的一个重要特征。

2.燃烧的基本要素燃烧的基本要素包括燃料、氧化剂和点火源。

燃料是指能够在氧化剂的作用下发生化学变化的物质，通常包括固体、液体和气体三种状态。

氧化剂是指能够与燃料发生氧化反应的物质，最常用的氧化剂是空气中的氧气。

点火源是指能够使燃烧反应开始的能量来源，通常包括火花、高温或者化学助燃剂。

3.燃烧过程的控制因素燃烧过程的控制因素主要包括燃料的种类、氧化剂的供应和点火源的质量。

燃料的种类是指不同类型的燃料对于燃烧过程的影响，不同种类的燃料具有不同的燃烧特性。

氧化剂的供应是指氧气对于燃烧过程的供应，如果氧气供应不足，燃烧反应将受到限制。

点火源的质量是指点火源对于燃烧过程的起始作用，质量好的点火源可以使燃烧反应更加迅速和充分。

二、燃烧原理1.燃烧反应的能量变化燃烧反应是一种放热反应，它会释放大量的热量。

热量的释放是由于燃料和氧化剂分子之间的化学键断裂而产生的。

燃烧反应的能量变化可以用燃烧热和生成热表示，燃烧热是指单位质量燃料完全燃烧释放的热量，生成热是指燃烧过程中产生的新化合物所释放的热量。

2.燃烧反应的化学方程式燃烧反应的化学方程式是燃料和氧化剂发生反应形成新化合物的化学方程式。

燃料和氧化剂之间的化学反应会产生新的化合物和释放能量。

哈工大能源学院高等燃烧学燃烧理论含绪论

Spalding，Predvoditelev，Khitrin（20世纪30 到50年代），Williams • 化学（反应）流体力学—Von Karmen，钱学森 （20世纪60年代），Williams • 燃烧的计算流体力学—Spalding，Gosman， Smoot，Swithenbank • 多相湍流反应流体力学—周力行
高推重比燃烧；旋流（风）燃烧；流化床燃
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（3）燃烧科学的发展
• 燃素论—18世纪中叶前 • 燃烧的氧化论—Lavosier，Lomonosov （1756-
1771） • 燃烧热力学—Kirshoff，Hess （19世纪） • 燃烧反应动力学—Simonov，Lewis （20世纪初） • 燃烧学—Zeldovich，Frank-Kamenetsky，
绪论
一、燃烧学科的发展 二、燃烧是一个学科 三、燃烧过程的理论模化 四、课程的教学内容和主要参考书
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一、燃烧技术和燃烧科学的发展
（1）燃烧技术发展史
•我国传说：燧人氏钻木取火 •希腊传说：普罗米休斯把火带给人间。至少50万年前人类学会
用火。 •恩格斯：“火”使人类脱离野蛮进入文明 •“庄子”：木与木相摩则燃。 •战国齐国田单：火牛阵 •晋代张华“博物志”：四川用天然气煮盐 •火药和火箭：我国首先发明（至少在宋代） •燃烧技术的三次大发展：蒸汽机和内燃机（产业革命）；航空
第15页/共89页
三、燃烧过程的理论模化
1、目的
a. 模拟燃烧过程并发展对各种条件下燃烧行为的 预测；
b. 帮助解释和理解所观察到的燃烧现象； c. 取代困难或昂贵的试验； d. 指导燃烧试验的设计； e. 有助于确定各独立参数对燃烧过程的影响。

燃烧学导论


（3）燃烧科学的发展
• • • • • 燃素论—18世纪中叶前 燃烧的氧化论—Lavosier，Lomonosov （1756-1771） 燃烧热力学—Kirshoff，Hess （19世纪） 燃烧反应动力学—Simonov，Lewis （20世纪初） 燃烧学—Zeldovich，Frank-Kamenetsky，Spalding， Predvoditelev，Khitrin（20世纪30到50年代）， Williams 化学（反应）流体力学—Von Karmen，钱学森（20世 纪60年代），Williams 燃烧的计算流体力学—Spalding，Gosman，Smoot， Swithenbank 多相湍流反应流体力学—周力行 燃烧的激光诊断学—Durst，Bachalo，Adrain
Sij ij 0,
ij ij 0,
ij ij 0,
v j v i ij x j x j
耗散能最终形式 2 ( v j ) 2 2(S2 S2 S2 S2 S2 S2 ) 2Sij 11 22 33 12 23 31
Ys J sj Ds x j
q j T s Vsjhs
x j
T T h Ys hs Ys h0s T Ysc psdT h0 T c pdT 0 0
v i v j 2 ( v j ) pij pij ( ) x j x i 3 x j ij
• • • • •
焰
有浓度和温度剧烈变化的区域（不是发光的燃烧产物） 火焰能自动传播—缓燃（〈1 m/s）和爆震（3000m/s） 火焰的辐射，生碳和电离现象 层流和湍流火焰 扩散火焰和预混火焰（前者局部高温，辐射强，效率 差，后者反之） • 化学平衡流动和冻结流动 • 扩散控制和动力控制的燃烧 • 绝热燃烧温度

高等燃烧学讲义第16章(郑洪涛2学时)


第十六章 爆震燃烧——16.1 物理描述
• 爆震波上游速度大于声速，下游的速度等于当地声速。 • 缓燃波下游的马赫数要高于上游，沿着火焰区速度剧烈增 加，但密度却显著减小。缓燃波的这些变化趋势与正激波、 爆震波的趋势恰恰相反。 • 另一个显著的不同是，缓燃燃烧(普通火焰)中压力几乎是 常数(实际上略有减小)，而爆震燃烧的主要特性之一就是 下游区的高压。 • 爆震波、缓燃波和正激波唯一共同的特点是波后温度都升 高很多。
• 带入雨贡纽方程得
• 展开得到v2的二次方程，即：
第十六章 爆震燃烧—— 16.2 一维分析——综合关系式
• 其中：
• 因为： • 可以算出：
第十六章 爆震燃烧—— 16.2 一维分析——综合关系式
• 所以：
• 用瑞利方程和两个比容积来确定压力，即 • 由v2=0.723得：
• 由v2=0.239得：
第十六章 爆震燃烧—— 16.2 一维分析——假设
• 爆震燃烧有着明显的三维结构特征，一维分析非常必要。 • 1899 年查普曼(Chapman)第一次试图解释爆震燃烧时用的 就是一维模型，这一理论直至今日依然十分有效。 • 如果所选择的控制体(图16.1)上、下游的边界上都没有温 度或组分浓度梯度，则对于下面要进行的相对严格的一维 分析只需要如下假设： • (1) 一维、稳定流; • (2) 面积恒定; • (3) 理想气体; • (4) 所有比热容相等且恒定; • (5) 忽略体积力; • (6) 绝热(对环境无热损失)。 • 这些假设与正激波一维分析的假设是一样的。
第十六章 爆震燃烧—— 16.2 一维分析——综合关系式
• 4 条瑞利边界线(A-D、A-B、A-C、A-E)将雨贡纽曲线分 为了5个区域，各区的物理特性如表16.2所示。 • 上C-J点以上称为强爆震区。获得强爆震燃烧十分困难。 • 在D和B点之间是弱爆震区。弱爆震区也需要很特殊的条 件(如反应速率要很快)才能实现。 • 虽然真正的爆震不会是一维的，但是上C-J点的条件与真 实的爆震燃烧却很接近。可以看出，在上C-J点上，相对 于爆震波传播的已燃气体的速度达到了声速。

哈工大能源学院高等燃烧学课件-燃烧理论-1(含绪论)

1、目的
a. 模拟燃烧过程并发展对各种条件下燃烧行为的 预测；
b. 帮助解释和理解所观察到的燃烧现象； c. 取代困难或昂贵的试验； d. 指导燃烧试验的设计； e. 有助于确定各独立参数对燃烧过程的影响。
燃烧模型的分类：根据燃烧现象的条件分类
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
燃烧条件 时间相关性 空间相关性 反应物初始状态 流动条件 反应物的相 反应位置 反应速度 对流条件 可压性 燃烧传播速度
经验知识
材料性质和结构特性
燃烧模型的控制方程
1、守恒方程：质量守恒（连续性方程） 动量守恒 组分守恒（扩散方程） 能量守恒
2、输运方程：层流——分子输运 质量输运（Fick定律）： m = -D·dC/dx 动量输运（Newton定律）： τ = -μ ·du/dx 能量输运（Fourire定律）： q = -λ ·dT/dx
燃烧理论
绪论
一、燃烧学科的发展 二、燃烧是一个学科 三、燃烧过程的理论模化 四、课程的教学内容和主要参考书
一、燃烧技术和燃烧科学的发展
（1）燃烧技术发展史
•我国传说：燧人氏钻木取火 •希腊传说：普罗米休斯把火带给人间。至少50万年前人类学会
用火。 •恩格斯：“火”使人类脱离野蛮进入文明 •“庄子”：木与木相摩则燃。 •战国齐国田单：火牛阵 •晋代张华“博物志”：四川用天然气煮盐 •火药和火箭：我国首先发明（至少在宋代） •燃烧技术的三次大发展：蒸汽机和内燃机（产业革命）；航空
燃烧模型分类 稳态、非稳态 一维、二维、三维 预混、非预混（扩散） 层流、湍流 单相、多相 均相、多相
化学平衡（快速反应）、有限反应速度
自然对流、受迫流动 不可压、可压
爆震（超音速）、缓燃（亚音速）
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27.3 38.6 25.3 38.2 20.8 47.2 24.1 40.5 33.7 21.2
燃烧科学的应用
我国一次能源的消费结构(%) 我国一次能源的消费结构
年份 1953 1980 1993 2000 2020 2050 煤炭 94.33 72.2 75.80 70.06 67.75 60 石油 3.81 20.7 20.3 19.07 14.95 3.19 天然气 0.02 3.1 2.1 3.53 5.54 5.15 矿物燃 料总量 98.16 96 98.2 92.66 88.24 68.34 水电 1.84 4 1.8 6.67 8.75 6.15 核能及 新能源 0 0 0 0.067 3.05 25.51
燃烧科学的发展简史
关于火的神话传说：古希腊的普米修斯， 关于火的神话传说：古希腊的普米修斯，中国的 燧人氏等 17世纪末，德国人斯塔尔(G.E.Stahl)提出燃素论 世纪末，德国人斯塔尔 世纪末 提出燃素论
• 一切物质之所以能燃烧，是由于其中含有被称为燃素的 物质 • 燃素的本质是什么？ • 当燃素逸出到空气中就引起燃烧现象 • 为什么物质燃烧后重量反而增加？ • 逸出的程度愈强，就愈容易产生高热、强光和火焰 • 为什么燃烧使空气体积减少？ • 物质易燃与不易燃的区别在于其中含有燃素量的多寡
燃烧科学的应用
在喷气、火箭技术高速发展的今天， 在喷气、火箭技术高速发展的今天，正在要求制 造出热强度高，运行范围广的燃烧装置， 造出热强度高，运行范围广的燃烧装置，并越来 越趋向于在高温、高压、高速下进行燃烧 越趋向于在高温、高压、 以上这些领域，均对燃烧过程的研究提出了更高 以上这些领域， 的要求，因此，如何高效、经济地控制燃烧过程， 的要求，因此，如何高效、经济地控制燃烧过程， 是燃烧学研究的一个重要方向
燃烧科学的应用
世界一次能源的消费结构(%) 世界一次能源的消费结构
煤 1990年全世界 2000年经合组织 2000年发展中国家 2000年西方集团 2020年全世界 石油 天然 气 21.7 17.2 17 17.1 19 矿物燃 水电 烧总计 87.6 80.7 85.0 81.7 73.9 6.7 8.0 10.3 8.6 7.6 核电 新能 源 5.7 11.3 4.8 9.6 13.6 5.4
燃烧科学的发展简史
斯波尔丁、哈洛继承和发展了普朗特、 斯波尔丁、哈洛继承和发展了普朗特、雷 诺和周培源等人的工作， 诺和周培源等人的工作，将“湍流模型方 法”引入燃烧学的研究，提出了一系列的 引入燃烧学的研究， 湍流输运模型和湍流燃烧模型， 湍流输运模型和湍流燃烧模型，并成功对 一大批描述基本燃烧现象和实际的燃烧过 程进行了数值求解。 程进行了数值求解。
燃烧科学的研究方法
燃烧科学的研究分为两方面： 燃烧科学的研究分为两方面：
以燃烧过程涉及的基本过程为对 燃烧技术研究 如燃烧反应的动力学机理， 象，如燃烧反应的动力学机理，燃料 的着火、熄火、火焰传播、火焰稳定、 的着火、熄火、火焰传播、火焰稳定、 预混火焰、层流和湍流燃烧、 预混火焰、层流和湍流燃烧、催化燃 液滴燃烧、碳粒燃烧、 烧、液滴燃烧、碳粒燃烧、煤的热解 和燃烧、 和燃烧、燃烧产物的形成机理等 主要是应用上述理论研究的结果来解决工程技术中 的各种实际问题，包括燃烧方法的改进、 的各种实际问题，包括燃烧方法的改进、燃烧过程的组 新的燃烧方法的建立，提高燃料利用率、 织，新的燃烧方法的建立，提高燃料利用率、拓宽燃料 利用范围，改善燃烧产物的组成， 利用范围，改善燃烧产物的组成，实现对燃烧过程的控 控制燃烧中污染物的形成与排放等。 制，控制燃烧中污染物的形成与排放等。
燃烧科学的发展简史
20世纪 年代，美国的刘易斯和俄国的谢苗诺夫 世纪30年代 世纪 年代， 等将化学动力学引入燃烧研究， 等将化学动力学引入燃烧研究，确认化学反应动 力学是影响燃烧速率的重要因素，并发现燃烧具 力学是影响燃烧速率的重要因素， 有链锁反应的特点，从而奠定了燃烧理论基础。 有链锁反应的特点，从而奠定了燃烧理论基础。 20世纪 世纪30~50年代，人们开始认识到控制燃烧过 年代， 世纪 年代 程的还有气体流动、传热传质等物理因素， 程的还有气体流动、传热传质等物理因素，燃烧 是这些因素综合作用的结果，从而建立了着火、 是这些因素综合作用的结果，从而建立了着火、 火焰传播以及湍流燃烧理论。 火焰传播以及湍流燃烧理论。
燃烧科学的发展简史
20世纪 年代，世界多国开展了类似工作，逐渐 世纪80年代 世界多国开展了类似工作， 世纪 年代， 形成“计算流体力学” 形成“计算流体力学”，并由此定量预测燃烧过 程和进行燃烧技术研究，使燃烧理论及其应用达 程和进行燃烧技术研究， 到了一个新的高度。 到了一个新的高度。 燃烧过程测试手段的进展， 燃烧过程测试手段的进展，特别是先进的激光技 现代质谱、色谱等光学、 术、现代质谱、色谱等光学、化学分析仪器的问 世，改进了燃烧实验的方法，提高了测试精度， 改进了燃烧实验的方法，提高了测试精度， 从而可以更深入、全面、 从而可以更深入、全面、精确地研究燃烧过程
燃烧科学的发展简史
1772年，法国的拉瓦锡提出燃烧是一种化合现象， 年 法国的拉瓦锡提出燃烧是一种化合现象， 1774年，普利斯特发现了氧，从而奠定了燃烧本 年 普利斯特发现了氧， 质是氧化反应的燃烧学说。 质是氧化反应的燃烧学说。 19世纪，热力学成为认识燃烧现象的基础。燃烧 世纪，热力学成为认识燃烧现象的基础。 世纪 过程被作为热力学平衡体系来研究， 过程被作为热力学平衡体系来研究，从而阐明燃 烧过程的一些重要特性，热效应， 烧过程的一些重要特性，热效应，燃烧产物平衡 组成，绝热燃烧温度，着火温度等。 组成，绝热燃烧温度，着火温度等。
Байду номын сангаас
燃烧科学的应用
火灾控制 燃烧污染
有害物质排放：烟尘、灰粒、碳黑粒子、氮氧化物、 有害物质排放：烟尘、灰粒、碳黑粒子、氮氧化物、 硫氧化物、二氧化碳、 硫氧化物、二氧化碳、未燃碳氢以及微量有害元素等 酸雨、 酸雨、温室效应等 洁净燃烧技术是燃烧科学研究的一个重要方向
燃烧科学的研究方法
燃烧科学目前正从一门传统的经验科学发展成为 一门系统的，涉及热力学、流体力学、 一门系统的，涉及热力学、流体力学、化学动力 学、传热传质学、物理学，且以数学为基础的综 传热传质学、物理学， 合理论体系。 合理论体系。 从燃烧科学应用领域来看， 从燃烧科学应用领域来看，其重点在于研究燃料 和氧化剂进行激烈化学反应的发热、 和氧化剂进行激烈化学反应的发热、发光的物理 化学过程及其组织
燃烧科学的发展简史
20世纪 世纪50~60年代，美国的冯·卡门和我国的钱 年代， 世纪 年代 卡门和我国的钱
学森提出用连续介质力学研究燃烧基本过 程，建立了“反应流体力学”。 建立了“反应流体力学” 20世纪 年代后，计算机的出现使燃烧理 世纪60年代后 世纪 年代后， 论与数值方法结合展现出巨大威力。 论与数值方法结合展现出巨大威力。斯波 尔丁首先得到了层流边界层燃烧过程控制 微分方程的数值解，并通过了实验的检验。 微分方程的数值解，并通过了实验的检验。
本课程的主要内容
化学热力学与化学动力学基础 燃烧物理学基本方程 预混气的着火与熄火 预混气的层流燃烧 湍流燃烧 液滴的燃烧 高速气流下的火焰稳定 燃烧技术发展
燃烧科学的应用
综上所述，现代社会的动力来源， 综上所述，现代社会的动力来源，主要来自矿物 燃料的燃烧，而其应用又遍及各个领域， 燃料的燃烧，而其应用又遍及各个领域，如火力 电厂的锅炉，工业用蒸汽，各种交通工具的发动 电厂的锅炉，工业用蒸汽， 机等均为燃烧产生的热能为动力；在冶金、化工、 机等均为燃烧产生的热能为动力；在冶金、化工、 玻璃、化肥生产、水泥、陶瓷、 玻璃、化肥生产、水泥、陶瓷、石油化工等生产 过程中，以及人们生活采暖、食物制作等， 过程中，以及人们生活采暖、食物制作等，都以 燃料的燃烧来提供热源
燃烧理论研究
燃烧科学的研究方法
燃烧科学的研究内容是复杂的， 燃烧科学的研究内容是复杂的，研究方法是多样 燃烧科学的发展是理论的更替， 的。燃烧科学的发展是理论的更替，而理论的更 替是科学实践的结果，也就是研究方法的更替。 替是科学实践的结果，也就是研究方法的更替。 燃烧理论的建立是实验和理论总结的结合。当前 燃烧理论的建立是实验和理论总结的结合。 燃烧科学的研究以实验为主， 燃烧科学的研究以实验为主，但理论与数学模型 的方法正显得越来越重要。 的方法正显得越来越重要。
高等燃烧学
燃烧科学的发展、 燃烧科学的发展、应用和研究方法
燃烧科学的发展简史
燃烧是物质因剧烈氧化而发光、发热的现象， 燃烧是物质因剧烈氧化而发光、发热的现象，这 种现象又称为“ 种现象又称为“火”。 火给人类带来了进步， 火给人类带来了进步，火的使用是人类出现的标 志之一。 志之一。目前燃烧现象渗透在工业和人民日常生 活的各个方面， 活的各个方面，人类物质文明史与燃烧技术的发 展不可分割， 展不可分割，火的历史也就是人类社会进步的历 史 对火的认识过程是一个曲折的过程
燃烧科学的研究方法
燃烧过程的数学方法，是在流体力学、 燃烧过程的数学方法，是在流体力学、反应动力 学和其它物理、化学方程的基础上， 学和其它物理、化学方程的基础上，提出化学流 体力学的全套方程组。由于方程与现象的复杂性， 体力学的全套方程组。由于方程与现象的复杂性， 目前的数学尚无力论证这组方程的通解和解的存 在性 数学模型方法提供了一套在一般条件下用数值方 法求解上述方程组的可能性，可以求出各种理论 法求解上述方程组的可能性， 数学模型的解，并通过与实验对比、检验， 数学模型的解，并通过与实验对比、检验，发展 和优化理论模型