哈工大燃烧学
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– 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 成炉膛爆炸，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。
哈尔滨工业大学燃烧工程研究所
锅炉爆炸2 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， （18.2Mpa,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。
哈尔滨工业大学燃烧工程研究所
三、燃烧与国民经济和能源的关系
我国的一次能源的消费结构（%） 年份 1980 1985 1990 1995 2000 2002 2020 2050 煤炭 72.20 75.80 76.20 74.60 70.06 66.10 67.75 60.00 石油 20.70 17.10 16.60 17.50 19.07 23.40 14.95 3.19 天然气 3.10 2.20 2.10 1.80 3.53 2.70 5.54 5.15 化石燃料 总量 96.00 95.10 94.90 93.60 92.66 68.34 88.24 68.34 水电 4.00 4.90 5.10 6.10 6.80 7.80 8.75 6.15 核能及新 能源 0 0 0 0 0.067 0.70 3.050 25.510
哈尔滨工业大学燃烧工程研究所
二、燃烧理论的发展
• 五十年代来到六十年代
– 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”
• 七十年代初
– 斯帕尔丁（D B．Spa1ding）等一批学者系统地把计算 流体力学方法用于研究层流及湍流气体燃烧，液雾及 煤粉燃烧，建立了燃烧的数学模拟方法及数值计算方 法，形成了“计算燃烧学”的新领域
– 许晋源，《燃烧学》西安交通大学出版社 – 岑可法，《燃烧理论及污染控制》机械工业出版社 – 庞丽君，孙恩召《锅炉燃烧技术及设备》哈工大出版社 – 冯俊凯，沈幼庭等《锅炉原理及计算》科学出版社 考试 – 笔试100分 成绩评定 – 作业成绩10%，平时出勤5%，平时测验5%，实验成绩 10%，笔试成绩70%，满分100
哈尔滨工业大学燃烧工程研究所
六、本课程的学习内容
• • • • • • • •
第1章 绪论 第2章 燃料 第3章 燃烧化学基础 第4章 燃烧物理学基础 第5章 气体燃料的燃烧 第6章 液体燃料的燃烧 第7章 固体燃料的燃烧 第8章 燃烧污染物的生成和控制
哈尔滨工业大学燃烧工程研究所
学习燃烧学的目的
哈尔滨工业大学燃Leabharlann Baidu工程研究所
五、燃烧学的研究方法
• 燃烧科学发展的最重要的形式是理论的发展，而 • • •
理论的发展正是科学实践的结果，也就是研究方 法的发展。 燃烧理论的建立是实验研究和理论总结的结合 实验研究和理论总结的结合。 实验研究和理论总结的结合 由于燃烧过程的复杂性，到目前为止，燃烧科学 的研究，仍然以实验研究为主。 但理论和数学模型的方法正显得越来越重要。
哈尔滨工业大学燃烧工程研究所
四、燃烧学的研究内容
• 燃烧学是由热力学、化学动力学、流体力学和传 •
热传质学有机组成的一门科学 研究燃料和氧化剂进行激烈化学反应及其物理过 程
– 强化燃烧 – 控制污染 – 火灾的产生、传播及防止
哈尔滨工业大学燃烧工程研究所
火灾
哈尔滨工业大学燃烧工程研究所
锅炉爆炸1 锅炉爆炸1
火焰、层流和湍流燃烧、液滴燃烧、碳粒燃烧、煤的热解和燃 烧、燃烧产物的形成等过程的机理
– 燃烧技术的研究 • 应用燃烧基本理论解决工程技术中的各种实际燃烧问题 • 如对现有燃烧方法进行分析和改进，对新的燃烧方法进行探索
和实践，提高燃料利用范围和利用效率，实现对燃烧过程的控 制，控制燃烧过程中污染物质的生成和排放等等。
600MW发电机组2008t/h锅炉 发电机组2008t/h 配600MW发电机组2008t/h锅炉
哈尔滨工业大学燃烧工程研究所
四、燃烧学的研究内容
• 燃烧学的研究主要从两方面进行
– 燃烧理论的研究 • 研究燃烧过程所涉及的各种基本现象的机理 • 如燃料的着火、熄火、火焰传播及火焰稳定、预混火焰、扩散
哈尔滨工业大学燃烧工程研究所
• •
哈尔滨工业大学燃烧工程研究所
二、燃烧理论的发展
• 世纪二十年代到四十年代
– 俄国化学家谢苗诺夫等人由反应动力学和传热传质相 互作用的观点，首次从定量关系上建立了着火及火焰 传播的经典燃烧理论 – 人们已逐渐认识到，限制燃烧过程的往往不是反应动 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
第1章
绪论
哈尔滨工业大学燃烧工程研究所
一、什么是燃烧？
• 燃烧的定义
– 物质剧烈氧化而出现的发光发热的现象。 – 表现现象是 火 – 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
• 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
哈尔滨工业大学燃烧工程研究所
二、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（空气、水、火、土）之一 – 燃素学说（一种没有重量的物质在流动）
• 十八世纪中叶：
– 罗蒙诺索夫（1756）、拉瓦锡（1777）首先正确阐明 燃烧的本质：可燃物质氧化的学说
燃 烧 学
哈尔滨工业大学 燃烧工程研究所 邱朋华
哈尔滨工业大学燃烧工程研究所
教师信息
• • • • •
邱朋华 办公室：J532 电话：86412218 Email：qiuph@hit.edu.cn 教学网址：
– Jwc.hit.edu.cn – Combust.hit.edu.cn
哈尔滨工业大学燃烧工程研究所
哈尔滨工业大学燃烧工程研究所
二、燃烧理论的发展
• 十九世纪：
– 热化学及热力学的发展，燃烧过程被作为热力平衡系 来研究，得出了燃烧过程中一些重要的静态特性参数： 燃烧热、绝热燃烧温度、燃烧产物平衡成份的规律性 等。
• 二十世纪初：
– 刘易斯(B.Lewis)、谢苗诺夫研究了化学反应动力学机 理，提出化学反应动力学是影响燃烧速率的重要因素， 并发现燃烧反应具有链锁反应的特点，从而奠定了燃 烧理论的基础。
哈尔滨工业大学燃烧工程研究所
三、燃烧与国民经济和能源的关系
• 燃烧过程融入生产生活的各个角落
– – – – 动力行业——电站锅炉、燃气轮机等 运输行业——汽车、飞机、火箭和轮船的发动机 冶金、陶瓷、玻璃、化工行业——各种工业炉 民用采暖行业——采暖锅炉
• 火灾的预防同样需要燃烧学知识
– 我国建有火灾国家重点实验室 我国建有火灾国家重点实验室——中科大 中科大
火力发电厂
哈尔滨工业大学燃烧工程研究所
汽车、航空和航天发动机
哈尔滨工业大学燃烧工程研究所
涉及的学科
– 伴随着流动过程——流体力学 – 伴随着热量传输——传热学 – 伴随着新物质的生成和扩散——传质学 – 燃料和燃烧产物的热量转化及化学反应能够进 行的程度——化学热力学 – 燃烧反应的速度——化学动力学
哈尔滨工业大学燃烧工程研究所
哈尔滨工业大学燃烧工程研究所
哈尔滨工业大学燃烧工程研究所
哈尔滨工业大学燃烧工程研究所
哈尔滨工业大学燃烧工程研究所
哈尔滨工业大学燃烧工程研究所
三、燃烧与国民经济和能源的关系
世界的能源结构 （%） 品种 2002年数量/亿吨或亿立方 米 2002年数量/亿吨标准煤 2002年比例/% 2020年比例/% 石油 35.5 50.7 36.5 33.7 煤炭 天然气 核能 47.9 34.3 24.6 21.2 25270 36.6 26.4 19 8.8 8.8 6.4 13.6 水电 新能源 8.5 8.5 6.1 7.6 0 0 5.4
• 任何事物都是一分为二的。
– 利用燃烧过程为人类造福 – 避免燃烧过程给人类带来危害
• 核心问题
– 燃烧过程的可控制性
• 学习燃烧学的双重目的
– 掌握燃烧过程基本概念和基本原理 – 学会应用基本概念和原理分析判断燃烧过程 – 逐步学会控制、利用燃烧过程
哈尔滨工业大学燃烧工程研究所
有关教学说明
• 课堂授课共54学时，实验课6学时 • 作业：每章讲完后留大作业 • 参考书
发动机
哈尔滨工业大学燃烧工程研究所
有关火的传说
• 人类祖先用火留下了许多美丽的传说
– 欧洲人传说：普罗米修斯从天上到来了火种， 流传于世，被尊为火神 – 中国人传说：燧人氏（炎帝）钻木取火，人类 得以发展
• 第一次工业革命的标志
– 蒸汽机的发明同样依靠人类支配了火的力量
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锅炉爆炸2 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， （18.2Mpa,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。
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三、燃烧与国民经济和能源的关系
我国的一次能源的消费结构（%） 年份 1980 1985 1990 1995 2000 2002 2020 2050 煤炭 72.20 75.80 76.20 74.60 70.06 66.10 67.75 60.00 石油 20.70 17.10 16.60 17.50 19.07 23.40 14.95 3.19 天然气 3.10 2.20 2.10 1.80 3.53 2.70 5.54 5.15 化石燃料 总量 96.00 95.10 94.90 93.60 92.66 68.34 88.24 68.34 水电 4.00 4.90 5.10 6.10 6.80 7.80 8.75 6.15 核能及新 能源 0 0 0 0 0.067 0.70 3.050 25.510
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二、燃烧理论的发展
• 五十年代来到六十年代
– 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”
• 七十年代初
– 斯帕尔丁（D B．Spa1ding）等一批学者系统地把计算 流体力学方法用于研究层流及湍流气体燃烧，液雾及 煤粉燃烧，建立了燃烧的数学模拟方法及数值计算方 法，形成了“计算燃烧学”的新领域
– 许晋源，《燃烧学》西安交通大学出版社 – 岑可法，《燃烧理论及污染控制》机械工业出版社 – 庞丽君，孙恩召《锅炉燃烧技术及设备》哈工大出版社 – 冯俊凯，沈幼庭等《锅炉原理及计算》科学出版社 考试 – 笔试100分 成绩评定 – 作业成绩10%，平时出勤5%，平时测验5%，实验成绩 10%，笔试成绩70%，满分100
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六、本课程的学习内容
• • • • • • • •
第1章 绪论 第2章 燃料 第3章 燃烧化学基础 第4章 燃烧物理学基础 第5章 气体燃料的燃烧 第6章 液体燃料的燃烧 第7章 固体燃料的燃烧 第8章 燃烧污染物的生成和控制
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学习燃烧学的目的
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五、燃烧学的研究方法
• 燃烧科学发展的最重要的形式是理论的发展，而 • • •
理论的发展正是科学实践的结果，也就是研究方 法的发展。 燃烧理论的建立是实验研究和理论总结的结合 实验研究和理论总结的结合。 实验研究和理论总结的结合 由于燃烧过程的复杂性，到目前为止，燃烧科学 的研究，仍然以实验研究为主。 但理论和数学模型的方法正显得越来越重要。
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四、燃烧学的研究内容
• 燃烧学是由热力学、化学动力学、流体力学和传 •
热传质学有机组成的一门科学 研究燃料和氧化剂进行激烈化学反应及其物理过 程
– 强化燃烧 – 控制污染 – 火灾的产生、传播及防止
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火灾
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锅炉爆炸1 锅炉爆炸1
火焰、层流和湍流燃烧、液滴燃烧、碳粒燃烧、煤的热解和燃 烧、燃烧产物的形成等过程的机理
– 燃烧技术的研究 • 应用燃烧基本理论解决工程技术中的各种实际燃烧问题 • 如对现有燃烧方法进行分析和改进，对新的燃烧方法进行探索
和实践，提高燃料利用范围和利用效率，实现对燃烧过程的控 制，控制燃烧过程中污染物质的生成和排放等等。
600MW发电机组2008t/h锅炉 发电机组2008t/h 配600MW发电机组2008t/h锅炉
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四、燃烧学的研究内容
• 燃烧学的研究主要从两方面进行
– 燃烧理论的研究 • 研究燃烧过程所涉及的各种基本现象的机理 • 如燃料的着火、熄火、火焰传播及火焰稳定、预混火焰、扩散
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• •
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二、燃烧理论的发展
• 世纪二十年代到四十年代
– 俄国化学家谢苗诺夫等人由反应动力学和传热传质相 互作用的观点，首次从定量关系上建立了着火及火焰 传播的经典燃烧理论 – 人们已逐渐认识到，限制燃烧过程的往往不是反应动 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
第1章
绪论
哈尔滨工业大学燃烧工程研究所
一、什么是燃烧？
• 燃烧的定义
– 物质剧烈氧化而出现的发光发热的现象。 – 表现现象是 火 – 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
• 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
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二、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（空气、水、火、土）之一 – 燃素学说（一种没有重量的物质在流动）
• 十八世纪中叶：
– 罗蒙诺索夫（1756）、拉瓦锡（1777）首先正确阐明 燃烧的本质：可燃物质氧化的学说
燃 烧 学
哈尔滨工业大学 燃烧工程研究所 邱朋华
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教师信息
• • • • •
邱朋华 办公室：J532 电话：86412218 Email：qiuph@hit.edu.cn 教学网址：
– Jwc.hit.edu.cn – Combust.hit.edu.cn
哈尔滨工业大学燃烧工程研究所
哈尔滨工业大学燃烧工程研究所
二、燃烧理论的发展
• 十九世纪：
– 热化学及热力学的发展，燃烧过程被作为热力平衡系 来研究，得出了燃烧过程中一些重要的静态特性参数： 燃烧热、绝热燃烧温度、燃烧产物平衡成份的规律性 等。
• 二十世纪初：
– 刘易斯(B.Lewis)、谢苗诺夫研究了化学反应动力学机 理，提出化学反应动力学是影响燃烧速率的重要因素， 并发现燃烧反应具有链锁反应的特点，从而奠定了燃 烧理论的基础。
哈尔滨工业大学燃烧工程研究所
三、燃烧与国民经济和能源的关系
• 燃烧过程融入生产生活的各个角落
– – – – 动力行业——电站锅炉、燃气轮机等 运输行业——汽车、飞机、火箭和轮船的发动机 冶金、陶瓷、玻璃、化工行业——各种工业炉 民用采暖行业——采暖锅炉
• 火灾的预防同样需要燃烧学知识
– 我国建有火灾国家重点实验室 我国建有火灾国家重点实验室——中科大 中科大
火力发电厂
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汽车、航空和航天发动机
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涉及的学科
– 伴随着流动过程——流体力学 – 伴随着热量传输——传热学 – 伴随着新物质的生成和扩散——传质学 – 燃料和燃烧产物的热量转化及化学反应能够进 行的程度——化学热力学 – 燃烧反应的速度——化学动力学
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三、燃烧与国民经济和能源的关系
世界的能源结构 （%） 品种 2002年数量/亿吨或亿立方 米 2002年数量/亿吨标准煤 2002年比例/% 2020年比例/% 石油 35.5 50.7 36.5 33.7 煤炭 天然气 核能 47.9 34.3 24.6 21.2 25270 36.6 26.4 19 8.8 8.8 6.4 13.6 水电 新能源 8.5 8.5 6.1 7.6 0 0 5.4
• 任何事物都是一分为二的。
– 利用燃烧过程为人类造福 – 避免燃烧过程给人类带来危害
• 核心问题
– 燃烧过程的可控制性
• 学习燃烧学的双重目的
– 掌握燃烧过程基本概念和基本原理 – 学会应用基本概念和原理分析判断燃烧过程 – 逐步学会控制、利用燃烧过程
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有关教学说明
• 课堂授课共54学时，实验课6学时 • 作业：每章讲完后留大作业 • 参考书
发动机
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有关火的传说
• 人类祖先用火留下了许多美丽的传说
– 欧洲人传说：普罗米修斯从天上到来了火种， 流传于世，被尊为火神 – 中国人传说：燧人氏（炎帝）钻木取火，人类 得以发展
• 第一次工业革命的标志
– 蒸汽机的发明同样依靠人类支配了火的力量
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