工程燃烧学1绪论PPT课件
燃烧工程概论课件
固体燃烧器
包括木炭炉、煤炉、加热 炉等，利用固体燃料与空 气混合后进行燃烧。
锅炉
燃煤锅炉
利用煤作为燃料，通过炉膛燃烧 产生热能，将水加热成为蒸汽或
热水。
燃油锅炉
利用燃油作为燃料，通过炉膛燃 烧产生热能，将水加热成为蒸汽
或热水。
燃气锅炉
利用燃气作为燃料，通过炉膛燃 烧产生热能，将水加热成为蒸汽
燃烧现象
燃烧过程中会产生火焰、发光、 发热、气体排放等现象，这些现 象的特征可以用来描述和分类燃烧。
燃烧的重要性与应用
燃烧的重要性
燃烧在人类生产和生活中具有非常重要的意义，如能源利用、交通运输、工业 生产等都离不开燃烧。
燃烧的应用
燃烧的应用非常广泛，如火力发电、化学工业、航空航天、交通运输等。同时， 燃烧也广泛应用于军事、民用和工业领域，是一种重要的能源利用方式。
燃烧工程在电力生产中的应用
燃烧工程在化学工业中的应用
火力发电厂是燃烧工程应用的主要领域之 一，通过燃煤、燃气等燃料燃烧产生热能， 再转化为电能供应给社会。
在化学工业中，燃烧工程被广泛应用于化 工原料的生产和加工过程中，如合成氨、 合成甲醇等。
燃烧工程在冶金工业中的应用
燃烧工程在交通运输领域的应用
冶金工业中，燃烧工程被用于加热和熔炼 金属，如钢铁冶炼、有色金属冶炼等。
国家标准
遵循国家和地方政府的燃烧安全法规和标准，确保燃烧设备和系 统的安全性能符合要求。
行业标准
根据不同行业的燃烧安全规范和标准，制定相应的安全管理制度和 操作规程。
企业标准
企业应建立符合自身实际情况的燃烧安全管理制度和操作规程，确 保员工了解并遵守相关规定。
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。
燃烧学基础知识培训PPT课件
1.爆炸浓度极限：可燃的气体、蒸气或粉尘与空气 混合后，遇火会产生爆炸的最高或最低的浓度。
遇火会产生爆炸 的最低浓度，称为爆炸下限；遇 火会产生爆炸 的最高浓度，称为爆炸上限。
爆炸极限是评定可燃气体、蒸气或粉尘爆炸危险 性大小的主要依据。爆炸上、下限值之间的范围越大， 爆炸下限越低、爆炸上限越高，爆炸危险性就越大。
二、 不同物质的燃烧产物
1.单质的燃烧产物 一般单质在空气中的燃烧产物为该单质元素的氧 化物。
2.化合物的燃烧产物 一些化合物在空气中燃烧除生成完全燃烧产物外， 还会生成不完全燃烧产物。最典型的不完全燃烧产物 是一氧化碳（CO2），它能进一步燃烧生成二氧化碳。
3.合成高分子材料的燃烧产物 合成高分子材料在燃烧过程中伴有热裂解，会分 解产生许多有毒或有刺激性的气体，如氯化氢、光气、 氰化氢等。
第二节 燃烧类型
燃烧按其发生的瞬间的特点不同，分为闪燃、着 火、自燃、爆炸。
一、 闪燃
（一）闪燃的含义
定义:液体表面上能产生足够的可燃整齐，遇明火 产生一闪即灭的燃烧现象。
可燃液体之所以会发生一闪即灭的闪燃现象，是 因为液体在闪燃温度下蒸发速度较慢，蒸发出来的蒸 气仅能维持短时间的燃烧，而来不及提供足够的蒸气 补充维持稳定燃烧，故闪燃一下就熄灭。
4.木材的燃烧产物 木材是一种化合物，主要由碳、氢、氧元素组成， 主要以纤维素分子形式存在。木材燃烧主要生成二氧 化碳、水蒸气、甲酸、乙酸、一氧化碳等产物，也会 申城可燃蒸气及颗粒。
三、 燃烧产物的毒性
燃烧产物有不少是毒害气体，往往会通过呼吸道 侵入或刺激眼结膜、皮肤黏膜使人中毒甚至死亡。
据统计，在火灾中死亡的人约80%是由于吸入毒 性气体中毒而致死的。一氧化碳是火灾中最危险的气 体。
工程燃烧学_1
第一章燃烧中的化学热力学及燃烧化学第一章燃烧中的化学热力学及燃烧化学大力改进燃烧技术﹑提高能量转换效率，寻求新的节能措施﹑开辟新的能源以及实现洁净燃烧，降低动力设备的有害排放物等均成为21世纪初人类面临的重大研究课题。
深入地认识燃烧现象、掌握燃烧机理是与我们所从事的工作有密切联系的，也是我们所必需具有的专业基础知识的重要组成部分。
第一节概说第一章燃烧中的化学热力学及燃烧化学近代的动力工程及燃烧工程对燃烧技术的要求都十分严格，要求有极高的空间燃烧率（space heating rate）——即在单位时间、单位空间中燃烧化学反应的放热率[kJ/(m·s)]，应具有极高的燃烧效率，同时还应有较清洁的排放物（即有害排放物CO,HC,CO2,NO,…应尽可能地满足环境保护法的要求）。
第一节概说第一章燃烧中的化学热力学及燃烧化学当今，由于能源供求间的矛盾日益扩大，愈来愈多地使用代用燃料及劣质燃料，迫使动力机械工程师们必须加深对燃烧现象的认识和掌握更先进的燃烧技术。
由于燃烧的复杂性，人们通常只按照自己的专业需要去研究燃烧中的某一方面的问题。
第一节概说第一章燃烧中的化学热力学及燃烧化学 燃料与氧化剂燃烧后变成燃烧产物，将化学能以热能的形式释放也是遵循热力学第一定律的一种转换方式。
燃料燃烧所释放的能量以焓（等压燃烧）或内能（等容燃烧过程）的变化形式表现出来，欲了解燃烧过程的能量转换的数量关系，就必须了解化学变化过程系统内各种化合物（即反应物及产物）的焓的数值变化关系。
第二节化学能和热能的转换第一章燃烧中的化学热力学及燃烧化学 从化学反应的化学平衡原理知道，化学反应常常是在正反两个方向同时进行的。
近代的热能装置及动力机械（如内燃机、锅炉及涡轮机等）的燃烧都必须在极短的时间内完成。
因而，燃烧反应速度及决定反应速度的反应机构（或机理）必然为工程师们所关注。
反应速度与着火滞燃期、火焰传播速度及燃烧产物的组分构成都有着密切的关系。
燃烧基础知识-ppt课件
综化上的所物述质，不一物定质都燃是烧能是够氧燃化烧反的应物，质而氧化反应不一定是燃烧，能被氧8
可燃物质的多数氧化反应不是直接进行的，而是经过一系列复杂的中 间反应阶段；不是氧化整个分子，而是氧化连锁反应中间产物——游 离基或原子。
可见，燃烧是一种极其复杂的化学反应，游离基的连锁反应是燃烧反 应的实质，光和热使燃烧过程中发生的物理现象。
如：汽油、柴油、煤油、酒精 。
气体可燃物
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河南消防职业培训学校(漯河站） 2019/9/16
凡是在空气中能发生燃烧的气体，都称为可燃气 体。可燃气体在空气中需要与空气的混合比在一 定浓度范围内（即燃烧最低浓度），并还要一定 的温度（即着火温度）才能发生燃烧。
如：H2 CL2 CH4、 氢气 氯气 甲烷此外， 有些物质在通常情况下不燃烧。但在一定条件下 又可以燃烧。如：赤热的铁在纯氧中能发生剧烈 燃烧；赤热的铜能在纯氯气中发生剧烈燃烧；铁、 铝本身不燃，但把铁、铝粉碎成粉末，不但能燃 烧，而且在一定条件下还能发生爆炸。
3、一定的点火能量
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河南消防职业培训学校(漯河站） 2019/9/16
可燃物发生燃烧，都有本身固有的最小点火能要求，达到一定的 强度才能引起可燃物着火。否则燃烧就不会发生。所需火源的强度， 取决于可燃物质的最小点火能（引燃温度），不同可燃物质燃烧所需 的引燃温度各不相同。汽油0.2mJ，乙醚0.19mJ。
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《工程燃烧学》课件
生物质燃烧技术
生物质成型燃料、生物质气化 等技术。
趋势展望
未来燃烧技术的发展将更加注 重环保、能效和智能化。
燃烧设备的能效与环保性能
能效评价
燃烧设备的能效主要通过热效率、燃烧效率 等指标进行评价。
能效改进措施
采用高效燃烧器、优化燃烧工况等措施提高 能效。
环保性能评价
主要通过污染物排放水平进行评价，如烟尘 、二氧化硫、氮氧化物等。
燃烧污染控制政策与标准
政策制定
政府制定相关政策，限制 燃烧污染物的排放，推动 清洁能源的发展。
标准制定
制定严格的燃烧污染物排 放标准，要求企业达标排 放，对不达标的企业进行 处罚。
监督与执行
政府相关部门对燃烧污染 控制进行监督和执法，确 保相关政策和标准得到有 效执行。
06
工程燃烧学的应用与发展
工程燃烧学在其他领域的应用
工业生产过程
在工业生产过程中，许多工艺流程涉及到燃 烧过程，如冶金、陶瓷、玻璃等行业的熔炼 、烧成过程。通过应用工程燃烧学原理，可 以提高产品质量和降低能耗。
航空航天领域
在航空航天领域，燃烧学原理的应用对于推 进系统的性能至关重要。火箭发动机、航空 燃气涡轮发动机等设备的优化设计都需要借
区域传播的速度。
火焰稳定性
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火焰稳定性是指火焰在各种条件下都能保持稳定燃烧的能力，
包括燃料供应、气流速度、温度和压力等因素的影响。
03
燃料及其燃烧特性
燃料的种类与特性
燃料分类
根据来源和化学组成，燃料可分 为化石燃料、生物质燃料和核燃 料等。
特性描述
每种燃料有其独特的物理和化学 性质，如密度、热值、含硫量等 ，这些性质影响其燃烧特性和环 境影响。
工程燃烧学讲义-绪论-第1--5章
第二节：燃料的组成和特性
燃料的化学成分和性质-元素分析
C+H+O+N+S+A+M=100%
碳（C）
• 主要的可燃元素
• C+O2→CO2
• C+O2 → CO 氢（H）
+32700 kJ/kg +9270 kJ/kg
• 热值最高且最好的可燃元素
• H2+O2 → CO +120370 kJ/kg 氧（O）
• 干燥无灰基（脚标ar）： – Cdaf+Hdaf+Odaf+Ndaf+Sdaf=100
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2010-11-23
第二节：燃料的组成和特性
固体燃料成分基准的换算
C
H
O
N
S
A
Mw Mn
收到基 C
H
O
N
S
A
Mw Mn
空气干 C
H
O
N
S
A
Mw
燥基
干燥基 C
H
O
N
S
A
干燥无 C
H
O
N
S
灰基
第二节：燃料的组成和特性
燃料的概念与分类 燃料的组成和特性 固体燃料 液体燃料 气体燃料 燃料的分析方法
第二章： 燃料概论
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第一节：燃料的概念与分类
燃料的概念：
燃烧：伴随发热发光的剧烈氧化反应； 燃料：燃烧时能产生大量热量的可燃性物质。
燃料的分类：
固体燃料 ： • 木质燃料 • 矿物燃料
煤的其它使用性能 • 着火性 • 可磨性 • 热物性 • 热稳定性
1燃烧学课件
1燃烧化学基础1.1燃烧本质和条件1.1.1燃烧本质所谓燃烧，就是指可燃物与氧化剂作用发生的放热反应，通常伴有火焰、发光和发烟的现象。
燃烧区的温度很高，使其中白炽的固体粒子和某些不稳定（或受激发）的中间物质分子内电子发生能级跃迁，从而发出各种波长的光；发光的气相燃烧区就是火焰，它的存在是燃烧过程中最明显的标志；由于燃烧不完全等原因，会使产物中混有一些微小颗粒，这样就形成了烟。
从本质上说，燃烧是一种氧化还原反应，但其放热、发光、发烟、伴有火焰等基本特征表明它不同于一般的氧化还原反应。
如果燃烧反应速度极快，则因高温条件下产生的气体和周围气体共同膨胀作用，使反应能量直接转变为机械功，在压力释放的同时产生强光、热和声响，这就是所谓的爆炸。
它与燃烧没有本质差别，而是燃烧的常见表现形式。
现在，人们发现很多燃烧反应不是直接进行的，而是通过游离基团和原子这些中间产物在瞬间进行的循环链式反应。
这里，游离基的链锁反应是燃烧反应的实质，光和热是燃烧过程中的物理现象。
1.1.2 燃烧条件及其在消防中的应用1.1.2.1 燃烧条件燃烧现象十分普遍，但其发生必须具备一定的条件。
作为一种特殊的氧化还原反应，燃烧反应必须有氧化剂和还原剂参加，此外还要有引发燃烧的能源。
1、可燃物（还原剂）不论是气体、液体还是固体，也不论是金属还是非金属、无机物还是有机物，凡是能与空气中的氧或其它氧化剂起燃烧反应的物质，均称为可燃物，如氢气、乙炔、酒精、汽油、木材、纸张等。
2、助燃物（氧化剂）凡是与可燃物结合能导致和支持燃烧的物质，都叫做助燃物，如空气、氧气、氯气、氯酸钾、过氧化钠等。
空气是最常见的助燃物，以后如无特别说明，可燃物的燃烧都是指在空气中进行的。
3、点火源凡是能引起物质燃烧的点燃能源，统称为点火源，如明火、高温表面、摩擦与冲击、自然发热、化学反应热、电火花、光热射线等。
上述三个条件通常被称为燃烧三要素。
但是即使具备了三要素并且相互结合、相互作用，燃烧也不一定发生。
工程燃烧学 第一章
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工程燃烧学
第4页
Ⅳ
课堂练习、作业
1、例举自然界和工程中能量转换的实例3—5个？ 2、燃烧和燃烧条件？热能利用过程？ 3、当前我国能源利用及工程燃烧中带来的主要问题？ 解决这些问题的方法和途径？ 4、锅炉的基本结构和工作原理？ 5、燃烧室和燃烧器的基本要求？ 6、当前工程燃烧的重点，要解决那些问题？
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工程燃烧学
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Ⅴ
本次课教学内容小结
掌握重要的基本概念（能量转化、燃 烧、燃烧设备、燃烧条件）是学习本课程的 重要基础，绪论中讲的基本概念很多，要让 学生深刻理解这些基本概念，除了列举生活 中大量的事例外，还要联系实际，尤其采用 多媒体教学，更形象更实际的让学生了解这 方面的内容。
排入大气
三大部件
三个工作过程
三大辅助系统
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工程燃烧学
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三大结构：
炉：煤斗、煤闸、炉排、炉墙、炉拱、给风装置、出渣板等 锅：锅筒、集箱、下降管、上升管、导汽管、过热器、省煤器 安全附件：水位计、安全阀、压力表、报警器、主汽阀、排污 阀、止回阀等 三个工作过程： ①燃料的燃烧过程 ②向水、汽的传热过程 ③水的加热、汽化、过热过程
二次能源—— 加工转化后用于工、商、农业、生活的能源
电能、热能（蒸汽、热水、冷气）、煤气、焦碳、石油制 品（汽油、煤油、柴油）、酒精、沼气、压缩空气
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工程燃烧学
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能源的利用
能源的过程。
——将一次能源转化为生产或生活直接所需要的二次 空 气
热能的利用——燃料的化学能（煤、石油、天然气）
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工程燃烧学
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燃烧理论及应用PPT课件
一、闪燃与闪点
闪燃意义 ➢ 闪燃是可燃液体发生着火的前奏，从防火的观点来说，
闪燃就是危险的警告，闪点是衡量可燃液体火灾危险性的 重要依据。因此，研究可燃液体火灾危险性时，闪燃现象 是必须掌握的一种燃烧类型。
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一、闪燃与闪点
闪点分级 ➢ 甲类液体：闪点小于28℃的液体。（如原油、汽油等） ➢ 乙类液体：闪点大于或等于28℃但小于60℃的液体。（
➢ 燃烧素学说认为，某种物体之所以能燃烧是因为其 中含有一种燃烧素，燃烧时，燃烧素就从物体内逸出。
➢ 例如，蜡烛的燃烧。 ➢ 燃烧素学说在解释什么是燃烧素时，认为火是由无
数细小活跃的微粒构成的物质实体，由这种火微粒构成 的火的元素就是燃烧素，物质如果不含有燃烧素则不能 燃烧。
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二、燃烧的氧学说
【学习目标】
1、了解着火理论 2、掌握闪燃与闪点、自燃与自燃点、着火与着火点 3、熟悉最小点火能量和消焰距离、物质的燃烧历程、燃烧
产物
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目录
一 着火理论 二 燃烧的类型
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第一节 着火理论
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一、燃烧素学说
基本内容
➢ 18世纪以前，欧洲盛行燃烧素学说(亦称燃素学说)， 对当时化学界的影响很大。
基本内容
➢ 有一体积为V(m3)的容器，其中充满有化学均匀可燃 气体混合物，其浓度为C(kg/m3)，容器的壁温为T0(K)，
容器内的可燃气体混合物正以速度u(kg/m3﹒s)在进行反
应，
➢ 化学反应后所放出的热量，一部份加热了气体混合物 ，使反应系统的温度提高，另一部份则通过容器壁而传给 周围环境
可燃物质或助燃物质先吸收能量而离解为游 离基，与其他分子相互作用发生一系列连锁反应， 将燃烧热释放出来，直至全部物质燃烧完或由于 中途受到抑制而停止燃烧。
(完整)工程燃烧学复习要点
思考题第一章绪论1、燃烧的定义（氧化学说）:燃烧一般是指某些物质在较高的温度下与氧气化合而发生激烈的氧化反应并释放大量热量的现象。
2、化石燃料燃烧的主要污染排放物?烟尘，硫氧化物，氮氧化物其次还有CO，CO2等其他污染物。
3、燃素学说；燃素学说认为火是火是由无数细小且活泼的微粒构成的物质实体,这种火的微粒即可愿意与其他元素结合而形成化合物也可以以游离的方式存在,大量游离的火的微粒聚集在一起就形成了明显的火焰，它弥散于大气之中变给人以热的感觉，由这种火微粒构成的火的元素便是燃素。
第二章燃料1.什么叫燃料？它应具备哪些基本要求?是指在燃烧过程中能释放出大量热量,该热量又能经济、有效地应用于生产和生活中的物质.物质作为燃料的条件:（1)能在燃烧时释放出大量热量；（2）能方便且很好的燃烧；（3）自然界蕴藏量丰富,易于开采且价格低廉；（4）燃烧产物对人类、自然界、环境危害小2.化石燃料主要包括那些燃料？（煤，石油，天然气）3.燃料分类方法？燃料按物态分类及其典型代表燃料（1 固体燃料(煤炭）2 液体燃料（石油、酒精）2气体燃料（天然气、氢气）4.燃料的组成，固液体燃料的元素组成都有那些? 固体燃料是各种有机化合物的混合物。
混合物的元素组成为：C、H、O、N、S、A、M 液体燃料是由多种碳氢化合物混合而成的。
其元素组成亦为：C、H、O、N、S、A、M5.气体燃料的主要组成成分有哪些？气体燃料是由若干单一可燃与不可燃气体组成的混合物：CO、H2、CH4、CnHm、CO2、N2、H2O、 O2等。
6.燃料分析有几种,分别是什么？（1）工业分析组成（测定燃料中水分（M）、挥发分（V）灰分（A)和固定碳（FC)等4种组分的含量）。
;（2) 元素分析组成（用化学分析的方法测定燃料中主要化学元素组分碳(C)、氢（H）、氮（N）、硫（S）和氧（O) 以及灰分（A）和水分(M）的含量）；（3）成分分析组成（化学分析方法测定气体燃料各组分的体积或质量百分比）7.燃料的可燃与不可燃部分各包含哪些主要成分?可燃成分：（碳（最主要的可燃元素，氢（发热值最高的可燃元素)硫(有机硫、黄铁矿硫:可燃烧释放出热量，合称为可燃硫或挥发硫。
燃烧学完整版.ppt
液体燃料蒸发与燃烧
• D2定律
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湍流预混火焰
• 湍流预混火焰比层流预混火焰传播快的原 因
• 三种湍流火焰模式（根据湍流强度、长度 尺度划分）、各模式传播速度影响因素
10
扩散火焰
• 扩散火焰 • 层流扩散火焰特征（火焰表面、火焰高度、
浮力影响、碳烟生成、火焰高度-流量关系） • 层流扩散火焰物理描述（T-f、Yi-f） • 火焰高度影响因素 • 层流扩散火焰向湍流扩散火焰的转变
燃烧学复习
1
本课程内容
• 绪论 • 燃烧热力学 • 传质基础 • 燃烧动力学 • 几个重要的反应机理 • 层流预混燃烧 • 湍流预混燃烧 • 扩散火焰 • 液滴蒸发与燃烧
2
绪论
• 燃烧概念 • 燃烧分类（按照流态、相态、传播方式等）
3
燃烧热力学
• 概念：当量比、绝对焓、生成焓、热值 • 绝热火焰温度概念与计算（定压、定容） • 化学平衡判定，Kp的计算 • 能够利用压力平衡常数计算平衡产物成分
6
几个重要的反应机理
• H2-O2系统 （几个爆炸极限） • CO氧化机理（区分干式、湿式机理） • 高链烷烃氧化机理（乙烷的8步氧化机理）
C-C断裂脱氢自由基产生染料分子 进一步断裂脱氢反应甲酸基、甲醛生 成氧化CO氧化机理
7
简化守恒方程
• 简单化学反应 • 守恒标量：混合物分数（概念与计算）、
4
传质基础
• Fick定律（形式、各参数意义） • Stephen问题 • 单个液滴蒸发时间（D2定律）
5
燃烧动力学
• 概念：基元反应、反应级数、链式反应 • 碰撞理论（理解） • 基元反应速率、Arrhenius定律 • Kc、kf、kr与kp的关系 • 链式反应过程 • 两种近似方法：稳态近似与局部平衡假设
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– 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。