Chap 5-3 燃料燃烧理论
《燃烧基本理论》课件
燃烧的化学特性
放热反应
添加标题
1பைடு நூலகம்
燃烧是一种放热反应，释放出大量的热量，可以用于加热物体或驱动机械。
添加标题
2
化学键断裂
添加标题
3
燃烧过程中，可燃物质中的化学键发生断裂，释放出能量。
添加标题
4
新物质生成
添加标题
5
燃烧过程中，可燃物质与氧化剂反应生成新的物质，这些物质通常是稳定的化合物。
添加标题
6
燃烧的物理特性
含硫燃料燃烧时会产生二氧化硫等硫氧化物。
二氧化碳
氮氧化物
颗粒物
燃烧过程中，碳与氧结合生成二氧化碳。
高温下氮气与氧气反应生成氮氧化物。
燃烧过程中产生的固体颗粒物，如灰尘等。
温室效应
二氧化硫、氮氧化物等气体与水蒸气反应形成酸雨。
酸雨
空气污染
生态破坏
01
02
04
03
燃烧产生的污染物对生态系统造成破坏，影响生物多样性。
01
燃烧效率优化
通过调整燃料与空气的混合比例、燃烧温度和时间等参数，提高燃烧效率，减少不完全燃烧损失。
02
污染物排放控制
采用尾气处理、除尘、脱硫脱硝等技术，降低燃烧过程中产生的污染物排放。
燃烧的控制技术与方法
THANKS
感谢观看
长期接触污染物可能导致免疫系统功能下降，增加感染和疾病的风险。
燃烧产物对人体的影响
CATALOGUE
燃烧的应用与控制
05
燃烧化石燃料（如煤、石油、天然气）产生高温高压蒸汽，驱动发电机发电。
火力发电
利用燃气燃烧产生高速气流，驱动涡轮旋转，从而发电或提供动力。
燃气轮机
燃烧第九章
Q2 = α S (T T0 )
系统升温速率
dT Q Q2 = VρC 1 dt
dT Q Q2 = 1 dt VρC
21
《工程燃烧学》--第九章 工程燃烧学》--第九章
第二节 着火理论
4,放热曲线,散热曲线 ,放热曲线,
放热速率 散热速率
Q
Q = q Vk0C C e 1 Q2 = α S (T T0 )
T0' T0'' T0'''
T
相交工况:体系处于临界状态,体 系能着火.
温度较高:曲线相离,气体温度始终上升,相离工况:体系肯定能着火. 温度上升:曲线相切,临界状态,相切工况:体系处于能否着火的 23 临界状态.
《工程燃烧学》--第九章 工程燃烧学》--第九章
5.热自燃的着火条件 5.热自燃的着火条件
E RT A e C = B (TC T0 ) 2式相除,有 E A E e RTC = B RTC2 TC T0 = RTC 2 E E E 2 即,TC TC + T0 = 0, 为一元二次方程 R R
4 RT0 E E 求解有,TC = ± 1 2R 2R E
4 RT0 E E 1 取TC = 2R 2R E 25
3
前一章回顾
2)温度对化学反应速度的影响
注意:适于基元反应. 注意:适于基元反应.
阿伦尼乌斯定律的应用---阿伦尼乌斯定律的应用 热爆燃
4
前一章回顾
3)压力对反应速度的影响
气态物质参加的反应,压力升高,体积减少,浓度增加, 气态物质参加的反应,压力升高,体积减少,浓度增加,压 力对化学反应速度的影响与浓度相同. 力对化学反应速度的影响与浓度相同.
《燃料的燃烧》 讲义
《燃料的燃烧》讲义一、引言燃料的燃烧是我们日常生活和工业生产中不可或缺的一部分。
从家庭取暖、烹饪到汽车驱动、发电，燃料的燃烧为我们提供了能源和动力。
然而，燃烧过程并非简单的化学反应，它涉及到众多的物理和化学原理，以及对环境和能源利用的重要影响。
二、燃料的种类1、固体燃料常见的固体燃料包括煤炭、木材和生物质等。
煤炭是一种重要的化石燃料，其种类繁多，如无烟煤、烟煤和褐煤等。
不同种类的煤炭在热值、含碳量和杂质含量等方面存在差异。
木材作为一种传统的燃料，在一些地区仍然被广泛使用，但燃烧效率相对较低，且会产生较多的烟尘。
生物质燃料如秸秆、木屑等，具有可再生的特点，但也需要合适的燃烧技术来提高效率和减少污染。
2、液体燃料液体燃料主要有石油及其衍生品，如汽油、柴油和煤油等。
石油是一种复杂的混合物，通过精炼可以得到不同用途的液体燃料。
汽油通常用于轻型车辆，柴油则适用于重型车辆和工业设备。
此外，还有一些生物液体燃料，如生物柴油和乙醇，它们来自可再生资源，对环境相对友好。
3、气体燃料气体燃料包括天然气、液化石油气（LPG）和煤气等。
天然气是一种清洁高效的燃料，主要成分是甲烷。
LPG 通常由丙烷和丁烷组成，易于储存和运输。
煤气则是通过煤炭的气化过程产生的，但其使用范围相对较窄。
三、燃烧的基本原理1、燃烧的化学方程式燃烧是燃料与氧气发生的剧烈氧化反应。
以甲烷（CH₄）的燃烧为例，其化学方程式为：CH₄＋ 2O₂ → CO₂＋ 2H₂O ＋热量。
在这个过程中，燃料中的碳和氢与氧气结合，生成二氧化碳和水，并释放出大量的热能。
2、燃烧的条件燃烧需要同时满足三个条件：可燃物、助燃物（通常是氧气）和达到着火点的温度。
只有当这三个条件都具备时，燃烧才能发生。
例如，纸张是可燃物，在空气中（含有氧气），当受到足够高的温度（着火点）时，就会燃烧起来。
3、完全燃烧与不完全燃烧完全燃烧是指燃料中的碳和氢完全与氧气反应，生成二氧化碳和水，此时释放的热量最多，对环境的污染也相对较小。
燃烧理论基础ppt课件
微波燃烧是一种新型的热工技术，利用微波电磁场与燃料 的相互作用产生热量，实现燃料的快速、高效燃烧。微波 燃烧具有低污染、高效率和节能等优点。
06
未来展望
清洁能源的发展
清洁能源
随着环境保护意识的提高，清洁能源的发展越来越受到重视。未来，化石燃料的使用将逐渐减少，取而代之的是 太阳能、风能、水能等可再生能源。
02
燃烧化学
燃烧反应方程
燃烧反应方程是表示燃烧过程中物质 变化和能量转换的数学表达式。它由 反应物和生成物的化学式及其相应的 反应系数组成，遵循质量守恒和能量 守恒定律。
燃烧反应方程可以用来表示燃料与氧 气或其他氧化剂反应生成二氧化碳、 水蒸气等产物的过程，如C + O2 → CO2 + H2O。
热工仪表
热工仪表用于监测和控制燃烧系统的运行状态，包括温度计、压力计、流量计、氧分析仪 等。这些仪表能够实时监测燃烧过程中的各种参数，如温度、压力、流量和含氧量等。
燃烧控制技术
01
空燃比控制
空燃比是燃料和空气的混合比例，合适的空燃比是保证燃烧效率和经济
性的关键。通过控制燃料和空气的流量，可以调节空燃比，使燃烧过程
燃烧温度
01
燃烧温度是指燃烧过程中火焰或 反应区的温度，它与燃料的种类 、空气的供给、燃烧方式等因素 有关。
02
燃烧温度的高低直接影响到燃烧 产物的组成和燃烧效率，过高或 过低的温度都不利于燃烧过程的 进行。
燃烧产物
燃烧产物是指燃料在燃烧过程中产生 的气体、烟尘和灰渣等物质，它们由 燃料中的可燃元素转化而来。
可持续发展的重要性
资源节约
可持续发展强调资源的合理利用和节约，通过提高能源利用效率和减少浪费，实现经济、 社会和环境的协调发展。
【学习课件】第三讲燃料的着火理论
克--卡门涅茨基考虑在一定的环境温度下，
容器内由于导热效应而形成稳定的温度
分布，如果达到着火条件，则容器中稳
定的温度分布将成为不可能而着火，这
就是弗朗克--卡门涅茨基的失稳分析法的
要点。
ppt课件
23
T
T0 2a
T0
x
平板容器
ppt课件
24
数学模型
d 2T
dx2 q 0
qqk0C 0 neE/RT
1 TB
4R 1 E TOK
R 2
E
ppt课件
17
图2-7 爆燃临界条件下的温度与压力的关系
ppt课件
18
图2-8 爆燃p临pt课界件 曲线示意图
19
爆燃感应期
可燃混合物浓度C0降到CB所经历的时间 即为爆燃感应期τ
i
C0 CB wi
i
RTB2 E
2 k0eE/RTBCBn
ppt课件
20
而是比较复杂的链锁ppt反课件应。
32
பைடு நூலகம்pt课件
33
链锁分枝反应的发展条件(链锁 爆燃条件)
简单反应的反应速度随时间的进展由于 反应物浓度的不断消耗而逐渐减小，但 在某些复杂的反应中，反应速度却随着 生成物的增加而自行加速。这类反应称 为自动催化反应，链锁反应就属于这种 更为广义的自动催化反应。
ppt课件
13
图2-5 改变壁温ppTt课0件对着火的影响
14
图2-6 不同可燃混合物压力对着火的影响
ppt课件
15
散热线Q2与放热曲线Q1相切的 数学条件
(1) 散热与放热相等，即: Q1=Q2
(2) 在二曲线相切点B处的斜率应相等，即
燃烧基本理论PPT课件
第21页/共44页
4．实验室研究情况
分析挥发分含量，它是按我国标准规定，将干燥 的煤样放在有盖坩埚内，在900±10℃的马弗炉中 加热7min，煤样所失去的重量。
第5页/共44页
2． 煤粉的着火特性
以煤着火机理研究、煤粉的着火特性实验研究及评 判为主要内容
煤粉着火机理的研究已有长达一个多世纪的历程， 其中一个主要的争论是,煤的着火是均相还是非均 相的。
Kd=2.3ФD/（d RTa）
其中，Ф为化学当量系数，与反应机理有关，在
C+O2→2CO时，Ф=2，在C+O2→CO2时Ф=1
第13页/共44页
其他影响因素
燃烧速度不仅与边界层扩散有关，而且与氧在孔 内的扩散有关。
孔内扩散系数与焦的孔隙结构密切相关。 煤中矿物组成及含量对煤焦燃烧反应也具有影响。
第20页/共44页
傅维标的研究
原因是：在前人处理数据中，将化学因素及物理因素引起对炭粒着火的 影响都归入E、Ko,c 中。其次，在用着火温度来确定反应动力学参数时， 许多研究者常以观察到火焰出现或者炭粒发光作为着火的标志，但此刻 与理论上定义的着火时刻相距较远，所以导致误差也较大。
E应是颗粒表面温度的函数，由煤焦与氧的化学特性决定，而与煤质无 关；
第15页/共44页
三、 煤粒着火过程及着火动力学
1．着火的定义 任何燃料的燃烧过程，都有“着火”及“燃烧”两个
阶段，由缓慢的氧化反应转变为剧烈的氧化反应（即 燃烧）的瞬间叫着火，转变时的最低温度叫着火温度。 Essenhigh指出 临界着火的情况下，有的点 dT dt 0, d 2T d 2t 0 出现
《燃料的燃烧》 讲义
《燃料的燃烧》讲义一、引言燃料的燃烧是一个我们日常生活和工业生产中常见且至关重要的现象。
从家庭取暖的炉火到驱动汽车的汽油，从发电站的煤炭燃烧到航天飞机的燃料喷射，燃烧现象无处不在。
深入了解燃料的燃烧过程、原理以及影响因素，对于提高能源利用效率、减少环境污染、保障能源安全都具有极其重要的意义。
二、燃料的种类（一）固体燃料常见的固体燃料有煤炭、木材等。
煤炭是一种重要的能源资源，根据其品质和成分的不同，可以分为无烟煤、烟煤和褐煤等。
木材在一些地区仍然被用作取暖和烹饪的燃料，但相对来说其能量密度较低，燃烧效率不高。
（二）液体燃料液体燃料包括石油制品如汽油、柴油、煤油等。
汽油通常用于汽车的内燃机，柴油则多用于卡车和船舶的发动机。
石油作为液体燃料的主要来源，其储量和开采情况对全球能源格局有着重大影响。
（三）气体燃料天然气是最为常见的气体燃料之一，它主要由甲烷组成，具有清洁、高效的特点。
此外，还有煤气、液化气等气体燃料，在不同的应用场景中发挥着作用。
三、燃烧的基本原理（一）燃烧的化学过程燃烧本质上是一种剧烈的氧化反应。
燃料中的可燃成分（如碳、氢等元素）与氧气发生化学反应，释放出热能。
以碳的燃烧为例，碳与氧气反应生成二氧化碳：C ＋ O₂＝ CO₂，同时放出大量的热。
（二）燃烧所需的条件燃烧需要同时具备三个条件：可燃物、助燃物（通常是氧气）以及达到可燃物的着火点。
只有这三个条件同时满足，燃烧才能发生。
（三）燃烧反应的热力学燃烧过程中的能量变化可以通过热力学原理来描述。
燃料燃烧释放的能量等于反应物与生成物之间的能量差。
这一能量差决定了燃烧的热效率和可利用程度。
四、燃烧的过程（一）预热阶段在燃烧开始前，燃料需要吸收一定的热量，温度逐渐升高，达到其着火点。
（二）燃烧阶段一旦达到着火点，燃料与氧气迅速反应，产生火焰和热能。
燃烧过程中，燃料分子不断分解、氧化，释放出大量的热量和气体产物。
（三）燃尽阶段随着燃烧的进行，燃料中的可燃成分逐渐减少，直至完全燃烧。
燃烧理论PPT课件
采用粒子图像测速(PIV)、粒子跟踪测速(PTV)技术和激光多普勒 (LDV)技术准确测量缸内气体运动规律。
相位多普勒粒径PDA(PDPA)技术和激光散射粒径(LDSA)测量技术能 测量出喷雾粒径大小和分布规律。
laser induced fluorescence (PLIF)平面激光诱导荧光成像
2019/6/27
19
（9） 20世纪90年代以来：大型商用模拟计 算程序：Star－CD、KIVA、 Fluent等的出 现， 推动了燃烧理论、排放控制理论的进 一步发展。燃烧学在深度和广度上都有了飞 跃的发展。
出用连续介质力学方法研究燃烧基本现象。
2019/6/27
15
（7）计算燃烧学（20世纪70年代）：斯波尔丁(Spalding)系统地 把计算流体力学的方法用于有燃烧现象的边界层流动、回流流动及 旋流流动，建立了燃烧问题的数值计算方法，并逐渐形成了计算燃 烧学。斯波尔丁和哈洛:继承普朗特，雷诺和周培源等的工作，将 “湍流模型方法”引入了燃烧学的研究，提出了湍流燃烧模型。
为相关专业学习提供基础知工程性强涉及面广内容丰富注意理论与实际结合202112738燃烧理论燃烧理论课程内容课程内容燃烧物理学基础燃料多组分气体基本参量分子疏运定律及三传比拟多组分反应流体的守恒方程新型燃烧技术与节能减排设计2021127391717参考书目参考书目3高等燃烧学岑可法等浙江大学出版社2002124燃烧学第2版严传俊范玮等西北工业大学出版社20087
1.1能源的概念与分类
燃烧：燃烧是一种发光发热的剧烈的化学反应。燃烧是一种重要的 能源转化形式。
《燃料的燃烧》 讲义
《燃料的燃烧》讲义一、引言燃料的燃烧是一个我们在日常生活和工业生产中经常接触到的重要现象。
从家庭中的炉灶用火到大型工厂的锅炉燃烧，燃烧过程不仅为我们提供了热能和动力，还对环境产生着深远的影响。
了解燃料的燃烧对于合理利用能源、提高燃烧效率以及减少环境污染都具有至关重要的意义。
二、燃料的种类燃料的种类繁多，常见的包括固体燃料（如煤、木材）、液体燃料（如石油、酒精）和气体燃料（如天然气、煤气）。
煤是一种重要的固体燃料，其主要成分是碳，同时还含有少量的氢、氧、氮、硫等元素。
煤的燃烧在过去的工业发展中发挥了重要作用，但由于其燃烧过程中会产生大量的污染物，如二氧化硫、氮氧化物和颗粒物，对环境造成了较大压力。
木材也是一种常见的固体燃料，它主要由纤维素、半纤维素和木质素组成。
木材的燃烧相对较为清洁，但燃烧效率较低。
液体燃料中，石油是最广泛使用的一种。
石油经过提炼可以得到汽油、柴油、煤油等不同的产品。
这些液体燃料燃烧效率较高，但同样会产生一定的污染物。
气体燃料如天然气，主要成分是甲烷。
天然气燃烧较为清洁，产生的污染物相对较少，是一种较为理想的能源。
三、燃烧的条件燃料要发生燃烧，必须同时满足三个条件：可燃物、助燃物（通常是氧气）和达到着火点的温度。
可燃物是能够与氧气发生反应并产生热量的物质。
助燃物提供了燃烧所需的氧气，使燃烧能够持续进行。
而达到着火点的温度则是引发燃烧反应的关键。
不同的燃料具有不同的着火点，例如，木材的着火点相对较低，而煤的着火点则较高。
四、燃烧的过程燃料的燃烧过程可以分为三个阶段：预热阶段、燃烧阶段和燃尽阶段。
在预热阶段，燃料吸收热量，温度逐渐升高，当达到着火点时，燃料开始燃烧。
燃烧阶段是燃料与氧气剧烈反应的过程，释放出大量的热能。
在这个阶段，燃料中的可燃成分迅速氧化，生成二氧化碳、水等产物。
燃尽阶段是燃烧的最后阶段，燃料中的剩余可燃成分继续燃烧，直至完全耗尽。
五、燃烧的化学方程式不同的燃料燃烧会产生不同的化学方程式。
第三章 燃烧过程的基本理论
工业分析：水分、灰分、挥发分、固定碳 元素分析：碳、氢、氧、氮、硫
说明：
(1)实际上，四个阶段没有明显区别，特别是挥发分析出、着火及燃 烧和炭燃烧没有明显区别。 曾经有人在实验室做试验与加热速率有很大关系。
103℃/S 有明显的热分解→挥发分析出→燃烧； 104℃/S 着火—产生火焰—显著热分解。 煤粉炉 5000～104℃/S 没有明显区别。
• 人们已逐渐认识到，限制燃烧过程的往往不仅是反应动力学而是传热 传质
四十年代到五十年代
• 基于扩散燃烧或扩散—动力燃烧的观点开始研究了液滴和炭粒燃烧
五十年代末到六十年代
• 美国理学家冯卡门（Vol Karman）和钱学森首先提出用连续介质力 学来研究燃烧，逐步建立了“化学流体力学”或者“反应流体力学”， 许多学者根据这一方法来研究燃烧问题，如层流燃烧、湍流燃烧、火 焰稳定等，取得了广泛的研究成果，初步形成燃烧流体力学。
度——化学热力学 燃烧反应的速度——化学动力学
由此可见，燃烧过程是极其复杂的物理化学 过程，是多门学科的综合和交叉
燃烧理论的发展
十八世纪中叶前对火的认识
• 组成宇宙的四大元素，古希腊的四元论（空气、水、火、土）；我国 五行说（金、水、木、火、土）
• 德国化学家贝歇尔/斯塔尔为代表 ，燃素学说（燃烧是分解过程，释 放燃素，一种没有重量的物质在流动）
在 exp阿(-定E/律RT中)，，则反反应应物物碰有撞效总碰数撞—数K(代0，表有反效应碰速撞度在) 总—碰K撞0ex中p(的-E比/R例T) —
①当温度T=300K时，有效碰撞数/碰撞总数=
exp
E
/
RT
exp 130000 8.31 300
1 4.43 10 22
燃烧理论第4章
第4章着火（自燃与引燃）本章内容：着火的概念谢苗诺夫的热着火理论（热）自燃的着火延迟链着火理论强制着火着火范围4.1 着火的概念燃烧过程一般可分为两个阶段，第一阶段为着火阶段，第二阶段为着火后的燃烧阶段。
在第一阶段中，燃料和氧化剂进行缓慢的氧化作用，氧化反应所释放的热量只是提高可燃混合物的温度和累积活化分子，并没有形成火焰。
在第二阶段中，反应进行得很快，并发出强烈的光和热，形成火焰。
与连续、稳定的燃烧阶段不同，着火是一个从不燃烧到燃烧的自身演变或外界引发的过渡过程，是可燃混合物的氧化反应逐渐加速、形成火焰或爆炸的过程。
在这个过渡过程中，反应物的消耗及产物的生成尚不明显，它们之间的相互扩散的量级不大，扩散速度对此过渡过程的化学反应影响极微。
因此，着火是一个化学动力学控制的过程。
火焰的熄火过程也是一个化学反应速度控制的过程。
但与着火过程相反，它是一个从极快的燃烧化学反应到反应速度极慢，以至不能维持火焰或几乎停止化学反应的过程。
4.1.1 两种着火类型有两种使可燃混合物着火的方式：自发着火及强制着火。
自发着火有时又叫自动着火或自燃（以后统称为自燃）。
它是依靠可燃混合物自身的缓慢氧化反应逐渐累积热量和活化分子，从而自行加速反应，最后导致燃烧。
自燃有两个条件：1）可燃混合物应有一定的能量储蓄过程。
2）在可燃混合物的温度不断升高，以及活化分子的数量不断积累后，从不显著的反应自动转变到剧烈的反应。
有许多燃料与氧化剂在高温下迅速混合并导致自燃的例子。
例如，柴油喷到高温的压缩空气中在极短的时间内，部分地蒸发并与空气混合，在经历一定的延迟后反应便进行得非常快而着火燃烧；在冲压式喷气发动机及涡轮喷气发动机中燃料喷雾在加力燃烧器中的着火；汽油机中的爆震等。
强制着火是靠外加的热源（外部点火源）向混合物中的局部地方加入能量，使之提高温度和增加活化分子的数量，迫使局部地方的可燃混合物完成着火过程而达到燃烧阶段，然后火焰向可燃混合物的其他部分传播，导致全部可燃混合物燃烧。
能源工程中的燃烧理论
能源工程中的燃烧理论随着全球经济的发展和能源需求的增长，燃烧技术逐渐成为了一项重要的技术。
燃烧技术指的是将燃料氧化为一系列化合物和能量的一种反应过程。
在能源工程中，燃烧技术广泛应用于发电、加热和工业生产等领域。
燃烧理论在能源工程中的应用非常广泛，它对于提高燃烧效率、降低排放物、优化油气开采等方面都有着重要的作用。
本文将对能源工程中的燃烧理论作一些简要介绍。
一、燃烧原理燃烧是一种复杂的化学反应过程，它分为燃料的热解、燃烧反应和燃烧产物的氧化三个阶段。
燃料的热解是燃料分解成一系列反应中间产物的过程。
燃烧反应是指燃料和氧气在一定条件下发生的氧化反应。
燃烧反应可以分为完全燃烧和不完全燃烧两种。
在完全燃烧的条件下，燃料和氧气的供应充足，燃烧产物只有二氧化碳和水。
而在不完全燃烧的条件下，燃烧产物还含有一些未燃烧完全的中间产物或碳烟等。
二、燃烧机理燃烧机理是指燃料燃烧过程中各种化学反应步骤和物质的转化规律。
燃料燃烧是一个复杂的多相化学反应过程，其中包括气相燃烧和表面燃烧。
气相燃烧是指燃料与氧气在一定条件下发生的氧化反应，通过气相传递热量来完成能量转换。
而表面燃烧是指燃料与气相反应产生的化学产物与固体表面反应，通过表面传递热量来完成能量转换。
三、燃烧反应速率燃烧反应速率是指燃料和氧气反应速率的大小，它是影响燃烧效率和产物生成的重要因素之一。
燃烧反应速率可以通过热失重分析和等温热反应仪等方法进行实验研究。
燃烧反应速率受燃烧反应温度、压力、氧气浓度、燃料成分等多种因素影响。
四、燃烧产物分析燃烧产物分析是指通过实验手段对燃料燃烧后产生的化学产物进行定性和定量分析。
燃烧产物主要包括二氧化碳、一氧化碳、氧气、氮气、水蒸气、浓度或质量分数等。
在工业生产中，燃烧产物的分析结果可以为燃烧操作提供指导，以便于调整燃料配比、氧气含量、温度、压力等参数，优化燃烧工艺。
五、燃烧模型燃烧模型是一种物理或数学模型，用于描述燃料燃烧过程中各种化学反应和物质转化的规律以及燃烧产物的产生。
《燃料的燃烧》 讲义
《燃料的燃烧》讲义一、燃料的定义与分类燃料，简单来说，就是能够通过燃烧过程释放出能量的物质。
燃料的种类繁多，根据其状态，可分为固体燃料、液体燃料和气体燃料。
固体燃料常见的有煤炭、木材等。
煤炭是一种重要的能源，在工业生产和日常生活中都有广泛应用。
它的特点是能量密度相对较高，但燃烧过程中可能会产生较多的污染物。
木材作为一种传统的燃料，在一些地区仍然被使用，但其能量释放相对较低，且供应有限。
液体燃料主要包括石油及其衍生品，如汽油、柴油、煤油等。
石油是现代社会的主要能源之一，被广泛用于交通运输、工业生产等领域。
这些液体燃料具有易于储存和运输的优点。
气体燃料则有天然气、煤气等。
天然气是一种相对清洁的燃料，燃烧后产生的污染物较少。
煤气在一些地区也用于居民生活和工业生产。
二、燃料燃烧的基本原理燃料燃烧是一个化学反应过程。
以碳（C）的燃烧为例，碳与氧气（O₂）反应生成二氧化碳（CO₂），同时释放出大量的热能。
化学方程式为：C ＋ O₂＝ CO₂＋热能。
燃烧的发生需要同时满足三个条件：可燃物（即燃料）、助燃物（通常是氧气）以及达到可燃物的着火点（即燃烧所需的最低温度）。
只有这三个条件同时具备，燃料才能顺利燃烧。
在燃烧过程中，燃料分子与氧气分子发生碰撞和结合，化学键被打破和重新组合，从而释放出能量。
这个过程的速度和效率受到多种因素的影响，如燃料与氧气的混合程度、燃烧温度、压力等。
三、燃料燃烧的影响因素1、燃料的性质不同的燃料具有不同的化学组成和物理性质，这直接影响着燃烧的效果。
例如，燃料的含碳量、含氢量、挥发分含量等都会对燃烧的速率、火焰温度和燃烧产物产生影响。
含碳量高的燃料，如煤炭，燃烧时会产生较多的二氧化碳和烟尘；而含氢量高的燃料，如天然气，燃烧更充分，产生的污染物相对较少。
挥发分含量高的燃料容易着火和燃烧，但燃烧稳定性可能较差。
2、氧气供应充足的氧气供应是保证燃料完全燃烧的关键。
如果氧气供应不足，燃料就会不完全燃烧，产生一氧化碳（CO）等有害气体。
燃料和燃烧原理共54页文档
E—反应活化能；
R—通用气体常数；
T—反应温度：
k—反应速度常数（浓度不变）。
阿累尼乌斯定律说明了燃料本身的“活性”与反应温度对化学反应速度的 影响的关系。
什么是燃料的“活性”呢？可以简单地理解为燃料着火与燃尽的难易程度。 例如，气体燃料比固体燃料容易着火，也容易燃尽。而不同的固体燃料， “活性”也不同，烟煤比无烟煤容易着火，也容易燃尽。因此，燃料的 “活性”也表现为燃料燃烧时的反应能力。燃料的“活性”程度可用“活 化能”来表示。
第一章 燃烧理论基础
二． 阿累尼乌斯定律
在实际燃烧过程中,由于燃料与氧化物 (空气)是按一定比例连续供给的,当混 合十分均匀时,可以认为燃烧反应是在反应物质浓度不变的条件下进行的.这 时,化学反应速度与燃料性质及温度的关系为:
式中,
k＝k0ｅ(－E/RT)
k数0 --相当于单位浓度中，反应物质分子间的碰撞频率及有效碰撞次数的 系
在燃料着火区，可燃物浓度比较高，而氧浓度比较低。 这主要是为了维持着火区的高温状态，使燃料进入炉内 后尽快着火。但着火区如果过分缺氧则着火就会终止， 甚至引起爆炸。因此在着火区控制燃料与空气的比例达 到一个恰到好处的状态，是实现燃料尽快着火和连续着 火的重要条件。反应物浓度对燃烧速度的影响关系比较 复杂，将在后面的内容中加以分析。
燃烧是一种发光发热的化学反应。燃烧速度可以用化学反应速度 来表示。
在等温条件下，化学反应速度可用质量作用定律表示,即反应速 度一般可用单位时间，单位体积内烧掉燃料量或消耗掉的氧量来表 示。 可用下面的式子表示炉内的燃烧反应：
ａＡ＋ｂＢ= ｇＧ＋ｈＨ (燃料) (氧化剂) (燃烧产物) 化学反应速度可用正向反应速度表示，也可用逆向反应速度来表示。 即：
第五讲 燃烧的着火理论-zqb
二、热自燃理论
热自燃理论--热力爆燃理论
• Semonov(谢苗诺夫)的可燃气体混合物的 热力爆燃理论;
• 热力爆燃的感应期;
• 弗朗克--卡门涅茨基失稳分析法; • 热力爆燃理论的最新发展
– 1 数学模型 – 2 n级反应的临界着火条件
热自燃理论--热力爆燃理论
从前面分析，可看出，自燃着火有两个条件:
NaH+H2O→NaOH+H2↑+132.2kJ 3、硼烷：硼烷结构与烷烃相似，有20余种，具有 很高的燃烧热，它们遇水也会发生自燃。 B2H6+6H2O→2H3BO3+6H2↑+418.4kJ
着火方式—自热自燃
（一）与水作用发生自燃的物质
4、金属磷化物：如磷化钙、磷化锌，它们与水作 用生成磷化氢，磷化氢在空气中容易自燃。
着火机理—总结
在可燃混合物的着火过程中，主要依靠 热量的不断积累而自行升温，最终达到 剧烈的反应速度的爆燃称为热力爆燃。 如果可燃混合物的着火过程，主要依靠 链锁分支而不断积累活化分子，最终达 到剧烈的反应速度的释放热量而爆燃称 为链锁爆燃。 热力爆燃理论与链锁爆燃理论都是近代燃 烧理论的基础
（一）与水作用发生自燃的物质
6、金属粉末：如锌粉、铝粉、镁粉、铝镁粉。
Zn+H2O→ZnO+H2↑
Mg+2H2O→Mg(OH)2+H2↑
2Al+6H2O→2Al(OH)3+3H2↑
Mg(OH)2+2Al(OH)3 →3Mg(AlO2)2+4H2O
共同特点: 遇水反应放出可燃气和大量热量，可 燃气在局部高温环境中与氧气发生自燃。
反应系统处于一种正反馈的加热、加速反应过程。当反应 速度趋于无穷大，就产生着火、爆炸。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
燃烧可分为普通的燃烧和爆炸性燃烧两种类型。
普通的燃烧：靠燃烧层的热气体传质传热给邻近的冷可燃气体混 合物层而进行火焰的传播。一般可视为等压过程。
爆炸性燃烧，系靠压力波将冷的可燃气体混合物加热至着火温度 以上而燃烧，火焰传播速度大，约为1000—4000m/s。通常 是在高压、高温下进行。
3.3 燃料燃烧理论
3.3.0 燃烧理论的发展历史
直至 18 世纪以前，发展缓慢，对燃烧现象的本质几乎一无所知。 之后：燃素的概念出现（物质是否燃烧被归于是否含有燃素） 1765年燃烧是物质的氧化（燃烧理论的萌芽） 19 世纪出现热化学和化学热力学（将燃烧作为热力学系统，考 察其初态和终态，静态特性的研究） 20世纪初燃烧反应动力学（研究燃烧过程的动态过程的理论） 30~40年代火焰传播的概念→湍流燃烧理论（认识燃烧过程的限 制因素不仅在于反应动力学，而且受限于传热传质的物理过程） 50~60 年代德国人 Von Karmen 提出用连续介质力学来研究燃烧， 称为化学流体力学或反应流体力学。 大型计算机出现，形成计算燃烧学，建立了燃烧的数学模拟方 法和数值计算方法；同时测试技术的发展使精密测量成为现实。
基本理论+数学模型和数值计算+先进的测量技术
燃烧应用研究的发展方向
要求燃烧不断强化和趋于更高能量水平； 探讨高温、高压、高速、强湍流条件下的燃烧 要求燃烧过程高效率，节省燃料等； 洁净燃烧，减轻环境污染 火灾的起因与防治
3.3.1基本概念及燃烧理论
燃烧是指燃料中的可燃物与空气产生剧烈的氧化反应，产生大量 的热量并伴随着有强烈发光的现象。 燃烧可以产生火焰，而火焰又能在适合的可燃介质中自行传播。 这种火焰能自行传播的特性是燃烧反应区别于其他化学反应的最 主要特征。
点燃处气流速度=火焰传播速度，火焰根部稳定 气流速度＞＞火焰传播速度,火焰根部远离喷嘴,严重时完全熄火。 若气体喷出速度＜＜较火焰扩散速度，火焰根部可能移至烧嘴， 发生“回火”而有产生爆炸的危险。 材料生产中，要控制燃烧火焰的长度、性质、刚度。
火焰长度的控制是通过燃烧方法的选择及气流速度的调整来实现 的。
其它喷嘴
3、煤的燃烧
(1)单颗粒煤的燃烧 煤燃烧是煤分子和氧气之间发生的激烈的氧化反应。煤粒 达到着火温度燃烧才能持续进行，而着火温度只有通过加 热才能达到。 煤粒的燃烧过程主要包括脱气（挥发分释放）、挥发份着 火和燃烧、固定碳燃烧（残焦燃烧）三个阶段。 由于固定碳的燃烧及燃尽需要更长的时间，故在燃烧过程 中更为重要。
1、可燃气体（H2 、CO及烃类）的燃烧
可燃气体的燃烧过程是一系列链锁反应。 链锁反应的产生必须要有链锁刺激物（中间活性物）的存 在，如H、O及OH。它们是由于分子间的互相碰撞、气 体分子在高温下的分解、或电火花的激发而产生。 在氢气或一氧化碳的燃烧过程中 ，有氢或水汽的存在可 产生刺激物，加速反应的进行。 甲醛的存在，可产生O活性原子刺激物，对烃类的燃烧有
火焰的性质，系指火焰气氛，有氧化焰、还原焰、中性焰之分。 火焰的刚度，系指火焰的刚直情况，它与喷出气流的速度有关。 流速大，则刚度好。在玻璃池窑中要求火焰具有一定的刚度。
3.3.2 不同燃料的燃烧过程 1、气体燃料的燃烧
包括三个基本过程：燃料与空气的混合，着火， 燃烧。
混合过程比着火、燃烧过程缓慢许多，混合速 度和混合程度对燃烧速度和燃旋转式、对冲式、振动式等
雾化质量指标有：喷雾锥角、喷雾射程、燃料的分布特性、雾化 液滴细度、雾化液滴的均匀度、雾化液滴尺寸分布特性。
燃油雾化现象
燃油雾化现象
油珠破碎过程
气动力 表面张力
离心喷嘴
气动喷嘴
特点： 1. 2. 3. 4. 雾化质量高 排气冒烟少 贫油熄火范围 窄 可采用特殊的 气化剂
根据燃气与空气的混合方式，可将燃烧分成扩 散燃烧和预混燃烧。
2、液体燃料的燃烧
燃烧方法通常有蒸发燃烧和雾化燃烧两种。 对容易蒸发的燃料油，例如汽油，在燃烧前燃料先气化，与空气 混合后着火燃烧，这种燃烧（蒸发燃烧）接近于均相燃烧。 对难于蒸发的燃料油，例如柴油和重油，一般采用雾化燃烧，在 燃烧室中边雾化、边蒸发、边着火燃烧，这种燃烧属于非均相燃 烧。 燃料油的雾化燃烧过程：雾化、蒸发、混合、着火和燃烧
燃烧反应过程控制机理
扩散控制还是反应动力学控制？
燃烧碳粒附近CO2、CO、O2浓度的变化
3、火焰及其传播
燃烧焰面以热传导的方式传给邻近一层的气体，使其燃 烧形成新的燃烧焰面，这种焰面不断向未燃气体方向移 动的现象叫火焰的传播（扩散）现象。 火焰面移动的速度称火焰传播（扩散）。是指单位时间 内，在火焰单位面积上所烧掉的气体体积 （m3/m2· s），也称为燃烧速度。 火焰传播速度与燃气种类、燃气与空气比例、混合气体 压力和温度有关。在过量空气系数α值接近于1而略小 于1时，出现最大值。
一般窑炉中燃料的燃烧，属于普通的（正常的）燃烧。 从燃烧的角度来看，各种不同燃料均可归纳为两种基本组成。
一种是可燃气体如H2、CO及CmHn等，另一种是固态碳。
例如： 液体燃料，受热气化形成气态烃类，同时在高温缺氧处，煤气中 的重碳氢化合物裂解，生成碳黑。 固体燃料燃烧时，首先是挥发分逸出，随后是可燃气体和固态碳 燃烧。 讨论燃料的燃烧过程，可分别讨论可燃气体、固态碳两种基本可 燃组分的燃烧。
利。 延迟着火现象
2、固态碳的燃烧
碳的燃烧是气-固相两相 反应的物理-化学过程。 氧气扩散至碳粒表面与它 作用，生成CO及CO2气体再 从表面扩散出来。
碳和氧反应的机理
(1) C O2 CO2 1 (2) C O2 CO 2 1 1 (3) C O2 CO; CO O2 CO2 2 2 1 (4) C CO2 2CO; CO O2 CO2 2