工程燃烧学1绪论PPT课件
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• 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。
–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”
– 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。
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。
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。
– 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
核爆
四、燃烧与国民经济和Baidu Nhomakorabea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。
– 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
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)
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
– 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
• 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。
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。
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。