工程燃烧学1绪论PPT课件

– 19世纪，由于热力学和热化学的发展，燃烧过 程开始被作为热力学平衡体系来研究，从而阐明 了燃烧过程中一些最重要的平衡热力学特性，如 燃烧反应的热效应， 燃烧产物平衡组成，绝热 燃烧温度、着火温度等。
– 热力学成为燃烧现象认识的重要而唯一的基础。
• 20世纪初：燃烧反应动力学——Semonov, Lewis
火力发电厂
嫦娥一号升空2007/10/24/18:05中国西昌
火箭从天基（在距离地面大约200公里的轨道 ）上飞起的重量大 约为200吨左右，而在地基上起飞时火箭重量达2800吨左右。
火箭运载系统重量241吨，全箭长度53米。火箭这样的“身 材”可以将130公斤的“嫦娥一号”探测器及有效载荷送入 预定轨道。
• 表现现象是
– 火是人类最早发现和应用的现象之一： • 火使人类摆脱了茹毛饮血和黑暗寒冷； • 火使人类进入文明社会，促进人类进步；
– 现代社会发展的支撑工业离不开火 • 冶金，制造业 • 能源动力行业：火力发电；汽车、轮船和航 空航天发动机
火是人类文明的标志
• 我国古代传说：燧人氏（炎帝）钻木取火，人类得以 发展。
• 希腊传说：普罗米修斯从天上偷来了火种，流传于世， 被尊为火神。
• 恩格斯：“火”使人类脱离野蛮进入文明 • “摩擦生火第一次使人类支配了一种自然力，从而最
终把人和动物分开”
人类的物质文明史与燃烧技术的发展不可分割
——人类社会文明进程的每一个里程碑，以及 发明改进， 都离不开燃烧技术的改进与提高。
蒸汽机（第一次工业革命）的发明同样依靠人类支 配了火的力量；电力和内燃机（第二次工业革命）；航 空航天技术（二次世界大战）；能源危机（70年代末）
二、常见的燃烧现象
日常生活：居室取暖、家用电器所用电 动力生产：电厂、锅炉厂、交通工具（汽车发动机、航空发动 机）、空间技术（火箭燃烧技术） 工业：钢、铁、铝及其他有色金属的冶炼过程、石油的炼制、 许多的工业燃烧设备（铝合金溶解炉、保温炉、热处理炉、燃 烧机、玻璃熔解池、焙烧窑、助气锅炉、水套炉）
–注意观察和理论总结的研究方法，却为后代科学家 提供一个范例，也正是这种精神，使后来正确的燃 烧学说得到很快的发现。
–燃素逸至空气中时就引起了燃烧现象，逸出的程度 愈强，就愈容易产生高热、强光和火焰。物质易燃 和不易燃的区别，就在于其中含有燃素量的多寡不 同。这一学说对于许多燃烧现象给予了说明。
–燃素论主导很长一段时间，“热素”、“冷素”、“弹 性素”
五、燃烧学的发展史
• 远古时期
普罗米修斯从天上偷来了火种； 组成宇宙的四大元素（空气、水、火、土）之一
• 17世纪末：燃素论 ——斯塔尔(G.E.Stah1)
–17世纪末叶斯嗒尔提出燃素论做为燃烧理论。 –一切物质之所以能够燃烧，都是由于其中含有着被
称为燃素的物质。物质–燃素=灰烬 –后来被证明完全错误。
–燃素的本质是什么? –为什么物质燃烧重量反而增加? –为什么燃烧使空气体积减少?
• 18世纪：燃烧的氧化论 —— 拉瓦锡（LaVoisier） – 1772年11月1日法国科学家拉瓦锡关于燃烧的第一篇论 文发表，要点是由燃烧而引起的重量增加。
– 这种“重量的增加”是由于可燃物同空气中的一部分物 质化合的结果。燃烧是一种化合现象。
– 美国化学家刘易斯和俄国化学家谢苗诺夫等人将 化学动力学的机理引入燃烧的研究。
– 确认燃烧的化学反应动力学是影响燃烧速率的重 要因素，且发现燃烧反应具有链锁反应的特点。
– 才初步奠定了燃烧理论的基础。
• 20世纪20～50年代：燃烧学——Zeldovich， Frank-Kamenetsky，Spalding， Predvoditelev，Khitrin

火灾
锅炉爆炸
锅炉爆炸1 1988年9月夜，锦州发 电厂配200MW发电机 组的670t/h锅炉在灭火 后投油，造成炉膛爆， 炉膛由方变圆，裂开 400mm，锅炉锅筒移 位261mm，工字钢梁 移位240mm，楼梯断 裂，当场炸死一人。
锅炉爆炸2 1993年，宁波北仑港电 厂配600MW的2008t/h 锅炉燃烧组织不当，炉 膛严重结渣，大渣落下 砸坏水冷壁，（18.2M pa,360°）高压水冲破 炉墙，当场烧死，烫死 ，窒息死亡19人，造成 严重损失。
核爆
四、燃烧与国民经济和能源的关系
我国燃料利用效率低、工艺落后、浪费严重
中国是世界上两个最大的能源消费国之一，仅次于美国，也 是世界上最大的燃煤国家，2000年消耗了超过10%的世界能 源，却仅产出3.4%的GDP，而同期美国消耗20%的世界能源 产出了35%的GDP。 • 中国平均万元GDP所消耗的能源是世界各国平均值的2倍多。
– 随着本世纪初各学科的迅猛发展，在20年代 和50年代之间，苏联科学家泽尔多维奇 (Zeldovich)等开始认识到影响和控制燃烧过 程的因素不仅仅是化学反应动力学因素，还 有气体流动，传热，传质等物理因素，燃烧 则是这些因素的综合作用的结果。
– 拉瓦锡尚未完全弄清楚空气的这一部分是何物质。 – 1774年，普利斯特列发现了氧。
– 拉瓦锡很快在实验中证明，这种物质在空气中的比例为 1/5，并命名这一物质为“氧”(原义为酸之源)
– 拉瓦锡正确的燃烧学说得到确立，并因此而引起了化学 界的一大革新。
– 这仅仅是揭开了燃烧的本质。
• 19世纪：燃烧热力学 —— Kerchief，Hess
火箭发射速度: 第一宇宙速度(7.9千米/秒)
当炮弹达到第一宇宙速度时，炮弹不再落回地面（不考虑大 气作用），而环绕地球作圆周飞行。
三、燃烧的危害 燃烧是大气环境污染的主要来源
火给人类带来的伤痛
燃烧在给人类带来文明的同时，也为人类带 来了威胁。对燃烧过程失控，也会带来灾害。 –火灾：大兴安岭，克拉玛依 –爆炸：煤矿瓦斯爆炸，锅炉爆炸
工程燃烧学
Combustion
第一章 绪论
一、什么是燃烧？
– 放热、发光，区别于铁生锈 – 氧化反应有产物生成，区别于灯泡发光
广义燃烧：指一切发光发热的反应。 狭义燃烧：物质被氧气剧烈的氧化而产生光
和热的反应。 燃烧：燃烧是燃料和氧化剂在一定条件下发
生的一种同时伴有放热和发光效应的 剧烈的氧化反应。