燃烧学的发展史
燃烧学绪论
– 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
（1）燃烧的应用有着悠久的历史 古传说；我国有砖木取火的传说 希腊传说是普罗米修斯把火带到人间 （2）古代社会燃烧技术的应用 各种考古发现都间接或直接的表明，人类
祖先先选在旧石器时代就已经学会了用火， 我国前100万年前发现了用火的踪迹，五 十万年前北京人用火就很普遍了。
早在新石器时代仰韶文化期，中国窑炉烧 制陶瓷。在汉代开始用煤。魏晋时期以用
– 燃烧过程测试手段的进展，先进的激光技术，现代 质谱、色谱等光学，化学分析仪器，改进了燃烧实 验的方法，提高了测试精度，加深了对燃烧现象的 认识。
– 定量预测燃烧过程和燃烧技术，使燃烧理论及其应 用达到了一个新的高度
– 开始形成燃烧学的完整体系并不断发展。
• 90年代以来：大型商用模拟计算程序：Star－CD、 KIVA、Fluent等的出现。
• 20世纪50～60年代：化学（反应）流体力学 —
—Von Karmen，钱学森
– 航空、航天技术的发展，使燃烧的研究由一般动力 机械扩展到喷气发动机、火箭和飞行器头部烧蚀等 问题中，并取得了迅速的发展。
– 因此美国力学家冯·卡门和我国力学家钱学森首先 倡议用连续介质力学来研究燃烧基本过程，并逐渐 建立了所谓的“反应流体力学”。
– 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。
简述燃烧学的发展史
简述燃烧学的发展史说起燃烧学的发展史，那可真是一个又惊又喜的精彩故事！咱们的老祖宗在远古时期就已经开始跟火打交道啦。
你想想看，当原始人第一次发现用两块石头摩擦能冒出火星的时候，那个激动劲儿，肯定比现在中了彩票还兴奋呢！到了上古时期，人们就琢磨出了不少用火的门道。
比如说，他们发现某些木头特别容易着火，某些木头燃烧的时间特别长。
这些发现虽然看起来很简单，但可是咱们燃烧学的"启蒙老师"啊！古希腊时期可有意思了，那会儿有个叫恩培多克勒的大聪明，他说世界是由土、水、气、火四种元素组成的。
虽然这个说法现在看来有点天真，但人家能想到火是基本元素之一，这观察力也是没谁了！到了中世纪，炼金术士们可忙活了。
他们整天捣鼓各种物质的燃烧，虽然没能把铅变成金子，但是无意中发现了很多燃烧的规律。
这就跟你做菜时不小心发现新配方一样，有时候意外的发现反而更珍贵呢！十八世纪的时候，燃烧学可算是迎来了春天。
拉瓦锡这位大科学家发现了氧气在燃烧中的作用，直接就把燃素说给打趴下了。
这就好比是把以前那些错误的认识都扫进了垃圾桶，让燃烧学站在了科学的起跑线上。
十九世纪更厉害了，科学家们开始研究火焰结构。
他们发现火焰里面有不同的区域，温度也不一样。
这就像是给火焰拍了个"全身体检"，知道它里里外外都长啥样。
到了二十世纪初期，燃烧学开始变得更专业了。
科学家们研究起了燃烧速度、火焰传播、爆炸极限这些高大上的问题。
这些研究成果让咱们的蒸汽机、内燃机越来越强大，火箭也能飞上天了！二战之后，计算机的出现可给燃烧学带来了福音。
科学家们可以用电脑模拟各种复杂的燃烧过程，就像是在打一个特别真实的游戏，能预测燃烧会发生什么事情。
现代燃烧学更是厉害了，研究范围从普通的火焰燃烧扩展到了等离子体燃烧、超音速燃烧。
这些听起来就像科幻电影里的场景，但现在都变成了现实！环保意识的提高也给燃烧学带来了新课题。
现在的科学家们正在研究怎么让燃烧更清洁、更高效。
消防燃烧学 PPT课件
燃烧的本质
四、燃烧的本质
（三）燃烧条件的应用
1、防火措施 （1）控制可燃物
在可能的情况下，用难燃或不燃材料代替易燃材料；对工厂易产生可 燃气体的地方，采取通风等。
（2）隔绝空气 涉及易燃易爆物质的生产过程，应在密闭设备中进行；对有异常危险
的要充入惰性介质保护等。 （3）消除点火源 在易产生可燃性气体的场所，应采用防爆电器；同时禁止一切火种等。
燃烧学的发展简史
一、燃烧学的发展简史
（一）燃烧的燃素说
（二）燃烧的氧学说
1774年，英国的普里斯特列 在空气中发现了氧，在此基础上 ，法国化学家拉瓦锡进行大量的 实验，提出了燃烧的氧学说，并 于1777年公布于世。其中心思想 是：燃烧是可燃物与氧的化合反 应，同时放出光和热。
17世纪，德国的斯塔尔提 出燃素说。他认为：（1）火 是由无数细小而活泼的微粒构 成的物质实体，由这种火微粒 构成的元素就是燃素；（2） 所有可燃物都含有燃素，并且 在燃烧时将燃素释放出来，变 为灰烬，不含燃素的物质不能 燃烧；（3）无视在燃烧时之 所以需要空气，是因为空气能 吸收和富集燃素。
燃烧学的发展简史
现代化学表明，燃烧是可燃物与 氧化剂作用发生的放热反应，通常伴 有火焰、发光和（或）发烟现象。可 见，燃烧的氧学说距离现代燃烧学说 只有一步之遥。
燃烧学的应用
二、燃烧学的应用
（一）提高能效方面
现代社会的动力来源，主要来自于矿物燃料的燃烧 。如火力发电厂的锅炉、工厂的工业用蒸汽、各种交通 工具的发动机等，都是以固体、液体和气体燃料的燃烧 产生的热能为动力；在冶金、化工、玻璃、化肥、水泥 、陶瓷、石油等生产过程中，都以燃料的燃烧来提供热 源；人们生活空间的取暖，人们日常的食物制作 ，都以 燃料的燃烧作为热源。
高等燃烧学导论
27.3 38.6 25.3 38.2 20.8 47.2 24.1 40.5 33.7 21.2
燃烧科学的应用
我国一次能源的消费结构(%) 我国一次能源的消费结构
年份 1953 1980 1993 2000 2020 2050 煤炭 94.33 72.2 75.80 70.06 67.75 60 石油 3.81 20.7 20.3 19.07 14.95 3.19 天然气 0.02 3.1 2.1 3.53 5.54 5.15 矿物燃 料总量 98.16 96 98.2 92.66 88.24 68.34 水电 1.84 4 1.8 6.67 8.75 6.15 核能及 新能源 0 0 0 0.067 3.05 25.51
燃烧科学的发展简史
关于火的神话传说：古希腊的普米修斯， 关于火的神话传说：古希腊的普米修斯，中国的 燧人氏等 17世纪末，德国人斯塔尔(G.E.Stahl)提出燃素论 世纪末，德国人斯塔尔 世纪末 提出燃素论
• 一切物质之所以能燃烧，是由于其中含有被称为燃素的 物质 • 燃素的本质是什么？ • 当燃素逸出到空气中就引起燃烧现象 • 为什么物质燃烧后重量反而增加？ • 逸出的程度愈强，就愈容易产生高热、强光和火焰 • 为什么燃烧使空气体积减少？ • 物质易燃与不易燃的区别在于其中含有燃素量的多寡
燃烧科学的应用
在喷气、火箭技术高速发展的今天， 在喷气、火箭技术高速发展的今天，正在要求制 造出热强度高，运行范围广的燃烧装置， 造出热强度高，运行范围广的燃烧装置，并越来 越趋向于在高温、高压、高速下进行燃烧 越趋向于在高温、高压、 以上这些领域，均对燃烧过程的研究提出了更高 以上这些领域， 的要求，因此，如何高效、经济地控制燃烧过程， 的要求，因此，如何高效、经济地控制燃烧过程， 是燃烧学研究的一个重要方向
燃烧学 第3版 第1章 绪论
从炉排前部观察的商品型煤燃尽状态
内燃机
燃气轮机，涡轮/涡扇发动机
火箭发动机
液体火箭发动机
固体火箭发动机
燃料分类
类 别
天然燃料
人工燃料
固体燃料
木柴，泥煤，烟煤，无烟煤，石煤，油页岩等（可燃冰）
木炭，焦炭，泥煤砖，煤矸石，甘蔗渣，可燃垃圾等
液体燃料
现代燃烧学的发展
燃烧科学的应用
全世界的能源结构以石油和煤为主，石油和煤的主要利用方式——燃烧； 燃料中存在有害物质：烟尘、灰、SOx、NOx →污染环境 →酸雨、温室效应等。改善燃烧工艺，控制燃烧过程，发展洁净燃烧技术。
1.2
常见的燃烧设备
电站煤粉锅炉系统简图
电站煤粉锅炉
链条锅炉
石油
汽油，煤油，柴油，甲醇，乙醇，二甲醚，水煤浆
气体燃料
天然气，煤层气，页岩气
高炉煤气，发生炉煤气，焦炉煤气，液化石油气
第一章 绪论
1.1
燃烧概述
140~150万年前，“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”
燃烧是物质因剧烈氧化而发光、发热的现象－－“火”
Байду номын сангаас
17世纪末，德国斯塔尔（stahl）提出了燃素论 18世纪中叶，法国化学家拉瓦锡和俄国科学家罗蒙诺索夫根据他们的实验，分别提出燃烧是物质氧化的理论。 1774年普利斯特列发现了氧。拉瓦锡的燃烧学说得到确立，开始了揭开燃烧学本质的过程。
现代燃烧学的确立
19世纪，阐明了燃烧过程中重要的平衡热力学特性。
20世纪30年代，美国化学家刘易斯和 俄国谢苗诺夫将化学动力学的机理引入燃烧研究，认为化学反应动力学是影响燃烧速率的重要因素，初步奠定了燃烧理论的基础 。
燃烧科学的发展简史
燃烧科学的发展简史 Prepared on 22 November 2020燃烧科学的发展简史姓名：xx学号：xx1引言燃烧现象是物理过程与化学过程复杂的相互作用的结果,它涉及许多学科,如化学反应动力学,热力学,气体动力学,传热学,光谱学等,由于燃烧现象的极端复杂性,发展速度缓慢。
但在两次世界大战之间,特别是在过去50年中,一方面由于喷气发动机,包括火箭发动机的迅速发展。
另一方面由于能源危机和大气污染的日益严重,使燃烧科学与技术的研究和开发工作受到很大冲击,从而使燃烧科学与技术获得了空前的发展。
2燃烧科学的起源在中国,虽然燃烧现象的发现和应用远远早于欧洲,为人类作出了很大贡献,但是燃烧作为一门科学，起步比其他国家稍晚。
恩格斯在《自然辩证法》一书中曾说：“人们只有在学会摩擦起火之后，才第一次使无穷无尽的自然力替自己服务”。
到18世纪中叶，科学相对进步的欧洲仍然被错误的“燃素说”所统治。
“燃素说”是德国化学家斯塔尔在《化学基础》一书中提出“火的微粒由燃素构成，物质燃烧释放出燃素，有些物质不能燃烧是因为缺少燃素”的观点，这种观点通知了欧洲将近一百年的时间。
18世纪80年代，法国化学家拉瓦锡先后在“燃烧理论”和“化学纲要”两部着作中对燃烧进行了合理解释，首次提出燃烧是一种“氧化反应”的观点，俄罗斯科学家罗蒙诺索夫根据实验结果也得到了相同的结论。
至此，人类才对燃烧有了真正的认识。
3燃烧科学迅速崛起19世纪中叶，工业革命的成功促使了化学工业的蓬勃发展，分子学说的建立，使得人们开始使用热化学及热力学的方法来研究燃烧现象，相继发现了燃烧热，绝热燃烧温度，燃烧产物平衡成分等燃烧特性。
20世纪初期，苏联化学家谢苗诺夫和美国科学家刘易斯等发现燃烧具有分支连锁反应的特点。
20世纪20年代，前苏联科学家则利多维奇，弗兰克卡梅涅茨基及美国的刘易斯等人又进一步发现燃烧过程是化学动力学与传热，传质等等物理因素的相互作用的过程，并建立了着火和火焰传播理论。
燃烧学的发展史
燃烧学的发展史燃烧学的研究内容通常包括燃烧过程的热力学，燃烧反应的动力学，着火和熄火理论，预混气体的层流和湍流燃烧，液滴和煤粒燃烧、液雾、煤粉和流化床燃烧，推进剂燃烧，焊震燃烧，边界层和射流中的燃烧，湍流和两相燃烧的数学模型，以及燃烧的激光诊断等。
燃烧学是一门正在发展中的学科。
能源、航空航天、环境工程和火灾防治等方面都提出了许多有待解决的重大问题，诸如高强度燃烧、低品位燃料燃烧、煤浆(油-煤，水-煤，油-水-煤等)燃烧、流化床燃烧、催化燃烧，渗流燃烧、燃烧污染物排放和控制、火灾起因和防止等。
燃烧学的进一步发展将与湍流理论、多相流体力学、辐射传热学和复杂反应的化学动力学等学科的发展相互渗透、相互促进远古时代，火的使用使人类从野蛮状态走向文明。
十世纪以前，人们认为物质燃烧取决于一种特殊的“燃素”。
18世纪中叶，法国化学家拉瓦锡和俄国科学家罗蒙诺索夫根据他们的实验，分别提出燃烧是物质氧化的理论。
19世纪，人们用热化学和热力学方法研究燃烧，发现了燃烧热、绝热燃烧温度和燃烧产物平衡成分等重要特性。
20世纪初，苏联化学家谢苗诺夫和美国化学家刘易斯等人发现，影响燃烧速率的重要因素是反应动力学，而且燃烧反应有分枝链式反应的特点，即中间生成物可以加速燃烧过程。
20燃烧学世纪20年代，苏联科学家泽利多维奇、弗兰克·卡梅涅茨基和美国的刘易斯等又进一步发现：燃烧现象，无论是着火、熄灭和火焰传播，还是缓燃和爆震等，都是化学反应动力学和传热传质等物理因素的相互作用。
在研究了预混火焰和扩散火焰、层流燃烧、湍流燃烧、液摘燃烧和碳粒燃烧等基本规律之后，人们认识到，控制燃烧过程的主导因素往往不是化学反应动力学，而是流动和传热传质，于是初步形成燃烧理论。
20世纪40～50年代，由于航空、航天技术的发展，使燃烧的研究由一般动力机械扩展到喷气发动机、火箭和飞行器头部烧蚀等问题中，并取得了迅速的发展。
因此，力学家卡门和中国的钱学森建议用连续介质力学方法来研究燃烧，提出了“化学流体力学”这一名称。
燃烧科学的发展简史
燃烧科学的发展简史姓名：xx学号：xx1 引言燃烧现象是物理过程与化学过程复杂的相互作用的结果,它涉及许多学科,如化学反应动力学,热力学,气体动力学,传热学,光谱学等,由于燃烧现象的极端复杂性,发展速度缓慢。
但在两次世界大战之间,特别是在过去50年中,一方面由于喷气发动机,包括火箭发动机的迅速发展。
另一方面由于能源危机和大气污染的日益严重,使燃烧科学与技术的研究和开发工作受到很大冲击,从而使燃烧科学与技术获得了空前的发展。
2 燃烧科学的起源在中国,虽然燃烧现象的发现和应用远远早于欧洲,为人类作出了很大贡献,但是燃烧作为一门科学，起步比其他国家稍晚。
恩格斯在《自然辩证法》一书中曾说：“人们只有在学会摩擦起火之后，才第一次使无穷无尽的自然力替自己服务”。
到18世纪中叶，科学相对进步的欧洲仍然被错误的“燃素说”所统治。
“燃素说”是德国化学家斯塔尔在《化学基础》一书中提出“火的微粒由燃素构成，物质燃烧释放出燃素，有些物质不能燃烧是因为缺少燃素”的观点，这种观点通知了欧洲将近一百年的时间。
18世纪80年代，法国化学家拉瓦锡先后在“燃烧理论”和“化学纲要”两部著作中对燃烧进行了合理解释，首次提出燃烧是一种“氧化反应”的观点，俄罗斯科学家罗蒙诺索夫根据实验结果也得到了相同的结论。
至此，人类才对燃烧有了真正的认识。
3 燃烧科学迅速崛起19世纪中叶，工业革命的成功促使了化学工业的蓬勃发展，分子学说的建立，使得人们开始使用热化学及热力学的方法来研究燃烧现象，相继发现了燃烧热，绝热燃烧温度，燃烧产物平衡成分等燃烧特性。
20世纪初期，苏联化学家谢苗诺夫和美国科学家刘易斯等发现燃烧具有分支连锁反应的特点。
20世纪20年代，前苏联科学家则利多维奇，弗兰克卡梅涅茨基及美国的刘易斯等人又进一步发现燃烧过程是化学动力学与传热，传质等等物理因素的相互作用的过程，并建立了着火和火焰传播理论。
在20世纪中叶，在对预混火焰，扩散火焰，层流火焰及湍流火焰，还有液滴及碳颗粒的燃烧进行深入研究之后，科学家们才发现到主导燃烧过程的不仅仅是化学动力学，流体动力学也是重要的影响因素之一。
《燃烧学》课程笔记
《燃烧学》课程笔记第一章燃料与燃烧概述一、燃烧学发展简史1. 古代时期- 早期人类通过摩擦、打击等方法产生火，火的使用标志着人类文明的开始。
- 古埃及、古希腊和古罗马时期，人们开始使用火进行冶炼、烹饪和取暖。
2. 中世纪时期- 炼金术的兴起，炼金术士们试图通过燃烧和其他化学反应来转化金属。
- 罗杰·培根（Roger Bacon）在13世纪对火进行了研究，提出了火的三要素理论：燃料、空气和热。
3. 17世纪- 法国化学家安托万·洛朗·拉瓦锡（Antoine Lavoisier）通过实验证明了燃烧是物质与氧气的化学反应，推翻了燃素说。
- 拉瓦锡的氧化学说为现代燃烧理论奠定了基础。
4. 18世纪- 约瑟夫·普利斯特里（Joseph Priestley）和卡尔·威廉·舍勒（Carl Wilhelm Scheele）分别独立发现了氧气。
- 拉瓦锡和普利斯特里的实验揭示了氧气在燃烧过程中的作用。
5. 19世纪- 热力学第一定律和第二定律的发展，为理解燃烧过程中的能量转换提供了理论基础。
- 化学反应动力学的发展，科学家们开始研究燃烧反应的速率和机理。
6. 20世纪- 燃烧学作为一门独立学科得到发展，研究内容包括火焰结构、燃烧污染物生成与控制等。
- 计算流体力学（CFD）的应用，使得燃烧过程的模拟和优化成为可能。
- 环保意识的提高，促进了清洁燃烧技术和低污染燃烧技术的发展。
二、常见的燃烧设备1. 炉子- 锅炉：用于发电和工业生产中的蒸汽供应。
- 炉灶：家用烹饪设备，使用天然气、液化石油气等作为燃料。
- 热水器：利用燃料燃烧产生的热量加热水。
2. 发动机- 内燃机：汽车、摩托车等交通工具的动力来源。
- 燃气轮机：用于飞机、发电厂等，具有较高的热效率。
3. 焚烧炉- 医疗废物焚烧炉：用于医院废物的无害化处理。
- 城市生活垃圾焚烧炉：用于垃圾减量和资源回收。
【VIP专享】1.2对燃烧的认识
-1-西北工业大学航空发动机燃烧学课程组《航空发动机燃烧学》对燃烧的认识CONTENTS-2-1燃烧学的重要性2燃烧学的发展历史3燃烧学的应用4本书内容要点燃烧学作为一门科学同其他科学一样，也是随着人类生产实践的需要而产生和发展的。
人类对火及燃烧现象的实践经验至今最少也有50万年的历史。
燃烧是一门人类最古老的技术，火是人类最早发现和应用的现象之一-6-燃烧学的发展历史217世纪以后，工业的发展，特别是冶金和化工工业的发展，火的使用范围和规模扩大了。
Stahl 提出燃素论做为燃烧理论，但被证明是错误的；Georg Ernst Stahl1772年11月1日法国科学家拉瓦锡发表了关于燃烧的第一篇论文，其要点是由燃烧而引起的重量增加；(金属铝\铁、锡、硫、磷等）1774年，普利斯特列发现了氧，拉瓦锡正确的燃烧氧化学说得到确立，并因此而引起了化学界的一大革新。
A. L. Lavoisier19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。
热力学成为认识燃烧现象的重要而唯一的基础。
热机循环热力学(thermodynamics)由热(thermo)与动力学(dynamics)合成，即因热产生动力，反映了热力学起源于对热机的研究。
在热力学的发展史中，出现了许多有突出贡献的科学家。
这里简单的给出一些：J. G. Maxwell R. Mayer-10-燃烧学的发展历史2J. P. Joule H. Helmholtz L. Kelvin S. Carnot J. W. Gibbs W. H. Nernst R. Clausius L. Boltzmann直到上世纪的30年代，美国化学家刘易斯(B.Lewis)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，并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，这才初步奠定了燃烧理论的基础。
燃烧学考试大纲
《燃烧学》课程考试大纲17世纪末，德国斯塔尔（stahl ）提出了燃素论：物质是否燃烧被归于是否含有燃素。
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。
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。
二十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；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”的新领域和压力下进行时，反应物和生成物具有相同的温度和压力，此时生成物与反应物之间的焓值之差为该反应的反应焓。
3）在101 kPa时，1 mol 可燃物完全燃烧生成稳定的化合物时所放出的热量。
统的温度、压力、体积、密度等等）在长时间内不发生任何变化，则称该系统处于热力学平衡状态。
不受外界影响的任何系统，总是单向地趋向平衡状态。
2）化学平衡的概念：化学平衡是指在宏观条件一定的可逆反应中，化学反应正逆反应速率相等，反应物和生成物各组分浓度不再改变的状态。
器中，通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。
燃烧理论发展历程
燃烧理论发展历程燃烧理论是关于燃烧过程中发生的化学反应和物质转化的理论。
它的发展历程可以追溯到古代，但直到近代才获得了较为准确和完善的解释和理论体系。
在古代，人们对燃烧的现象进行了观察和描述，但对燃烧的本质和机制并没有深入的认识。
例如，古希腊哲学家克尔尼代斯和克利特斯认为，燃烧是物质中的火元素释放出来的结果。
这种看法在相当长的时间里占据主导地位，直到近代科学的发展才开始被取代。
到了17世纪，燃烧的基本性质和特征开始被科学家们研究。
英国科学家罗伯特·博义利观察到了燃烧过程中与空气有关的现象，并提出了“氧气论”，认为燃烧是一种物质与氧气之间相互作用的结果。
这一理论为后来的燃烧理论提供了重要的基础。
到了18世纪，法国化学家拉瓦锡在他的研究中对燃烧现象进行了深入的实验和观察，提出了“氧气理论”。
他发现氧气在燃烧过程中起到了一种被消耗的作用，提出了燃烧需要氧气的概念。
但他并没有确切地确定燃烧过程中氧气消耗的量和结果产生的物质的性质。
到了19世纪，燃烧的研究逐渐和热力学相关的研究结合起来。
德国化学家约瑟夫·普拉茨在他的研究中提出了燃烧过程中的“能量守恒定律”，即燃烧过程中放出的热能等于燃料化学能的降低。
他还进一步研究了氧气的冷却和排放问题，将燃烧和氧气的化学性质联系起来，开创了燃烧理论的新发展。
进入20世纪，燃烧的理论研究更加深入和细致。
瑞典科学家西里尔·特尔马尔经过大量实验研究，建立了燃烧的“三要素理论”，即燃料、氧气和着火点是引发燃烧的三个必要条件。
这个理论在燃烧工程和火灾防控中得到了广泛应用。
在近代，随着科学技术的不断进步，燃烧理论得到了进一步的发展。
世界各地的科学家们通过实验和理论研究，不断深化对燃烧过程中化学反应机制和物质转化规律的认识。
例如，针对燃烧过程中的有机物排放和环境影响，出现了更为复杂的燃烧理论模型和计算方法。
综上所述，燃烧理论的发展经历了从古代的观察和描述，到近代的实验和理论研究的过程。
哈工大能源学院高等燃烧学课件-燃烧理论-1(含绪论)
a. 模拟燃烧过程并发展对各种条件下燃烧行为的 预测；
b. 帮助解释和理解所观察到的燃烧现象； c. 取代困难或昂贵的试验； d. 指导燃烧试验的设计； e. 有助于确定各独立参数对燃烧过程的影响。
燃烧模型的分类：根据燃烧现象的条件分类
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
燃烧条件 时间相关性 空间相关性 反应物初始状态 流动条件 反应物的相 反应位置 反应速度 对流条件 可压性 燃烧传播速度
经验知识
材料性质和结构特性
燃烧模型的控制方程
1、守恒方程：质量守恒（连续性方程） 动量守恒 组分守恒（扩散方程） 能量守恒
2、输运方程：层流——分子输运 质量输运（Fick定律）： m = -D·dC/dx 动量输运（Newton定律）： τ = -μ ·du/dx 能量输运（Fourire定律）： q = -λ ·dT/dx
燃烧理论
绪论
一、燃烧学科的发展 二、燃烧是一个学科 三、燃烧过程的理论模化 四、课程的教学内容和主要参考书
一、燃烧技术和燃烧科学的发展
（1）燃烧技术发展史
•我国传说：燧人氏钻木取火 •希腊传说：普罗米休斯把火带给人间。至少50万年前人类学会
用火。 •恩格斯：“火”使人类脱离野蛮进入文明 •“庄子”：木与木相摩则燃。 •战国齐国田单：火牛阵 •晋代张华“博物志”：四川用天然气煮盐 •火药和火箭：我国首先发明（至少在宋代） •燃烧技术的三次大发展：蒸汽机和内燃机（产业革命）；航空
燃烧模型分类 稳态、非稳态 一维、二维、三维 预混、非预混（扩散） 层流、湍流 单相、多相 均相、多相
化学平衡（快速反应）、有限反应速度
自然对流、受迫流动 不可压、可压
爆震（超音速）、缓燃（亚音速）
燃烧学 第一章 绪论
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
锅炉爆炸2
– 1993年，宁波北仑港电 厂配600MW的2019t/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。
配600MW发电机组2019t/h锅炉
பைடு நூலகம்
四、燃烧学的研究内容
• 燃烧学的研究主要从两方面进行
学习燃烧学的目的
• 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
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
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。
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。 • 由于燃烧过程的复杂性，到目前为止，燃烧科学
– 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
化学中“燃烧”的演变历程
化学中“燃烧”的演变历程燃烧的发展是人类在长期的社会实践中，对自然现象系统描述的过程。
通过对燃烧概念的研究，可以清晰地认识到知识发展的过程是漫长而曲折的；可以懂得化学家们在探索知识的过程中经历着苦难与辛酸；可以学会为化学事业献身的精神和严谨治学的态度。
一、燃烧在中国的发展与利用人们在自然界中摸索，通过钻木取火使得世界有了很大进步，这是人们迈进化学世界的一个标志。
利用物质燃烧可以将生的食物烤熟，可以制造烟花，可以制造莹润的陶瓷，可以冶炼金属。
这些伟大的发明使燃烧在中国有了存在的价值。
1.火的发现—揭开石器时代的神秘面纱人们最初不懂火，森林中枯枝燃烧产生的火使人们惧怕。
但随着时间的变更人类学会保护火种以及人工取火。
约一百七十万年前，在我国云南元谋人遗址中发现了人类用火的遗迹。
与此同时，山西芮城县的西候度遗址处也发现了人类用火的证据。
蓝田人的遗址中也寻到了树枝未完全燃烧留下的碳粒。
五十万年前的北京人在北京周口店居住过的岩洞中也发现了当时北京人有意识地用火的痕迹。
约从十万年前后的旧石器时代中期开始，人类就已掌握了钻木取火的方法。
恩格斯对此曾给予很高评价，他指出：“就世界性的解放而言，摩擦生火还是超过蒸汽机的，因为摩擦生火第一次使人支配了一种自然力，从而最终把人同动物分开。
”这是人类历史上一件划时代的大事。
2.烧制陶瓷—展现新石器时代的瑰丽景象脱离了石器时代进入了陶瓷满溢的新石器时代。
陶瓷是我国古代文化的传承。
距今一万年以前便发明了制陶技术。
开始人们还是使用木制的生活器，但是他们想要器皿无缝隙并且耐火，于是在其外部涂上了一层黏土。
在使用时，他们惊奇地发现木质被烧坏了但是器皿还可以用。
这样人们开始将黏土塑造不同的形状，将其晒干并用火烘制，陶器便诞生了。
随后又烧制出瓷器。
瓷器所用的原料是颜色纯净质地密致的高岭土，所以瓷器是晶莹剔透，完美无瑕的。
随着人类的探索与进步，发现了物质釉料，在它的衬托下陶瓷更加神采飞扬光彩夺目。
燃烧课件1-2013 [兼容模式]
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生活中最简单用途的锅炉
★ 流化床燃烧是固体燃料颗粒在炉床内经气体流化后进行燃烧的技术 u气
P气=G固
临界流化速度
★流化床燃烧（CFB）的床 料包括化石燃料、废物和 各种生物质燃料 u气
床料中形成气泡 气泡会穿过界面而破裂
固体床料已经被流态化
旋风分离器 固体燃料
稀相区 过渡区 密相区 布风板
★ “沸腾床”或“鼓泡流化床”
燃烧科学
化学动力学
综合理论体系
from
一门传统的经验科学
to
流体力学 热力学 传热传质学 物理学
Based on
燃烧科学应用领域 重点研究 燃料 数学为基础
+
氧化剂
激烈化学反应
物理化学过程 发热
+
组织 发光
燃烧科学的研究也就分成两个大的方面 一方面是燃烧理论方面的研究，主要以燃烧过程涉 及的基本过程为对象，如燃烧反应的动力学机理， 燃料的着火、熄火、火焰传播、火焰稳定、预混 火焰、层燃和湍流燃烧、催化燃烧、液滴燃烧、 碳粒燃烧、煤的热解和燃烧、燃烧产物的形成机 理等 另一方面是燃烧技术的研究，主要是应用上述理论 研究的结果来解决工程技术中的各种实际问题， 包括：燃烧方法的改进、燃烧过程的组织、新的 燃烧方法的建立、提高燃料利用率、拓展燃料利 用范围、改善燃烧产物的组成、实现对燃烧过程 的控制、控制燃烧中污染无的形成与排放
§1 基本概念 一、单相反应和多相反应 单相反应 同相反应
系统内参加反应的各个组成物质都是同一状态
Eg：天然气的燃烧
多相反应 异相反应 系统内参加反应各个组成物质包含多种状态，非同一状态
Eg：煤的燃烧、油料的燃烧
二、简单反应和复杂反应 简单反应 基元反应 反应物
高等燃烧学
高等燃烧学1. 捷尔道维奇：针对二维无穷大平板边界层反应流动，将含有燃烧反应速率源项的偏微分方程组中的动量、能量及组分守恒方程改造成相同形式。
2.广义雷诺比拟：将捷尔道维奇变换进一步改造，使其边界条件也成为相同形式。
3.斯蒂芬流：在相分界面处既有扩散现象存在，同时又有物理或化学过程存在。
4.自由射流火焰结构：层流：边沿光滑,稳定,明亮；湍流：边沿颤动,皱折,破裂。
5.受限射流火焰：受限射流火焰长度比自由射流火焰长度长，且其随θ的减小而增大。
6.旋转射流火焰：具有切向速度，旋转产生轴向、径向的压力梯度，并在轴向产生回流区，可以提高火焰的稳定性与燃烧强度。
7.着火：指预混可燃气体反应的自动加速、自动升温而引起某个空间或某个瞬间出现火焰的过程，此过程中化学反应速度出现跃变。
8.着火方式：化学自燃、热自燃、热点燃。
9.着火机理：热自燃（化学链锁反应）Q产生>Q散发（Q换成P）→W↗→着火。
1.本生灯：是一个垂直的圆管，其中流动着均匀的可燃混合气。
混合气在管口处被点燃后，将形成稳定的正锥体形层流火焰前锋，火焰由内外两层火焰锥组成。
2.火焰稳定机理：用钝体改变高速混气的速度场分布，实现SL=un；在钝体的后方形成两个高温回流区，作为混气的固定点火源。
3.火焰稳定方法：用逆向射流；用回流热气体；用金属丝棒环；用值班火焰。
4.谢苗洛夫：反应放热曲线与系统向环境散热的散热曲线相切就是着火的临界条件，谢分析法认为在容器内温度与浓度是均匀的，而只研究过程随时间的变化。
5.弗朗克：以体系最终是否能得到稳态温度分布作为自燃着火的判断准则，给出了热自燃的稳态分析方法。
6.折算薄膜方法：将一个真空的二维轴对称对流传热传质问题转化为一个假想的等值球对称的导热与扩散问题。
a.不考虑蒸发和燃烧，将液滴看成是一个只与气流有对流换热的固体球，将对流换热转化为球对称导热问题；b.不考虑对流的存在，只研究这个假想的有分子导热和扩散的球壳内的蒸发与燃烧。
消防燃烧学
火灾的定义
三、火灾的定义 （一）分类
★按燃烧对象分类 1、A类火灾。普通固体可燃物燃烧而引起的火
灾。 2、B类火灾。一切可燃液体和可熔化的固体物
质燃烧引起的火灾。 3、C类火灾。可燃气体燃烧引起的火灾。 4、D类火灾。可燃金属引起的火灾。
火灾的定义
三、火灾的定义
பைடு நூலகம்（一）分类
★按火灾损失的严重程度分类 1、特大火灾。死亡10人及以上；重伤20人及以
病倒的人越来越多，他们感到眼痛、喉痛、流鼻涕、干咳、头痛、肢体酸 乏，当 然有的人症状是综合的。几天之内，全镇居民共有5910人发病，占全镇 居民人数的43%， 其中，轻患者占居民总数的15.5%，中度患者占16.8%，重患 者是10.4%，还有 17人在 痛苦中死去了。
有怪味的烟雾从27日一直持续到30日，一场大雨才使空气逐渐恢复清新。 事后得 知，这是由于空气中SO2浓度过高而造成的。
燃烧学的发展简史
现代化学表明，燃烧是可燃物与 氧化剂作用发生的放热反应，通常伴 有火焰、发光和（或）发烟现象。可 见，燃烧的氧学说距离现代燃烧学说 只有一步之遥。
燃烧学的应用
二、燃烧学的应用
（一）提高能效方面
现代社会的动力来源，主要来自于矿物燃料的燃烧 。如火力发电厂的锅炉、工厂的工业用蒸汽、各种交通 工具的发动机等，都是以固体、液体和气体燃料的燃烧 产生的热能为动力；在冶金、化工、玻璃、化肥、水泥 、陶瓷、石油等生产过程中，都以燃料的燃烧来提供热 源；人们生活空间的取暖，人们日常的食物制作 ，都以 燃料的燃烧作为热源。
燃烧的本质
四、燃烧的本质
（三）燃烧条件的应用
1、防火措施 （1）控制可燃物
在可能的情况下，用难燃或不燃材料代替易燃材料；对工厂易产生可 燃气体的地方，采取通风等。
第五章燃烧理论基础
二、火焰传播的形式
❖ 层流火焰传播 ❖ 缓慢燃烧的火焰传播是依靠导热或扩散使未燃气体混合物温度升
高。层流火焰传播速度一般为20～100cm/s。 ❖ 湍流火焰传播 ❖ 一般为 200cm/s以上。
三、炉膛内的火焰传播
❖ 1．正常的火焰传播〔缓慢燃烧〕 ❖ 是指可燃物在某一局部区域着火后，火焰从这个区域向前移动，
❖ 不同反响区域分析 ❖ —动力与扩散燃烧理论
（ 1〕动力区〔化学动力控制区〕
如在： 某氢些气温与度空和气压的力反下响 爆炸，在另一2些H 2 温 度O 和2 压力2H 下2不0爆
炸，如：冷焰，低温时，磷、乙醚的蒸汽氧化。
二、链式反响原理
❖ 活化来源在反响过程中产生，中间产物—活化中心， ❖ 活化中心与反响物分子发生反响，本身消失，反响的结果又产生
新的活化中心 ❖ 通过活化中心进行反响要比原作用物直接反响容易得多，只需较
播过程就可能自动加速，转变为爆炸性燃烧。
❖
四、煤粉气流火焰传播速度的影响因素
❖ 挥发分含量 ❖ 灰分、水分 ❖ 煤粉细度 ❖ 炉膛温度
第六节 煤粉的燃烧
❖ 一、煤粉的燃烧过程 ❖ 煤粉受热，水分析出→继续受热，绝大局部挥发分析出，
挥发分首先着火→引燃焦碳，并继续析出剩余的局部挥 发分，挥发分与焦碳一道燃尽→形成灰渣。
2、反响自动加速，并可以在等温下加速到极大的数值。
第五节 火焰传播
❖ 一．火焰传播理论的实用性 ❖ 燃料燃烧过程中，火焰的稳定性与火焰传播
速度关系极大。电厂燃烧系统的平安运行也 与火焰传播速度关系密切。例如，煤粉管道 中某一处着火后，火焰迅速蔓延、扩散，导 致制粉系统着火或爆炸。 ❖ 了解火焰传播的知识，有助于掌握燃烧过程 的调整要领，对稳定着火和防止爆燃极为重 要。
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燃烧学的发展史
燃烧学的研究内容通常包括燃烧过程的热力学，燃烧反应的动力学，着火和熄火理论，预混气体的层流和湍流燃烧，液滴和煤粒燃烧、液雾、煤粉和流化床燃烧，推进剂燃烧，焊震燃烧，边界层和射流中的燃烧，湍流和两相燃烧的数学模型，以及燃烧的激光诊断等。
燃烧学是一门正在发展中的学科。
能源、航空航天、环境工程和火灾防治等方面都提出了许多有待解决的重大问题，诸如高强度燃烧、低品位燃料燃烧、煤浆(油-煤，水-煤，油-水-煤等)燃烧、流化床燃烧、催化燃烧，渗流燃烧、燃烧污染物排放和控制、火灾起因和防止等。
燃烧学的进一步发展将与湍流理论、多相流体力学、辐射传热学和复杂反应的化学动力学等学科的发展相互渗透、相互促进
远古时代，火的使用使人类从野蛮状态走向文明。
十世纪以前，人们认为物质燃烧取决于一种特殊的“燃素”。
18世纪中叶，法国化学家拉瓦锡和俄国科学家罗蒙诺索夫根据他们的实验，分别提出燃烧是物质氧化的理论。
19世纪，人们用热化学和热力学方法研究燃烧，发现了燃烧热、绝热燃烧温度和燃烧产物平衡成分等重要特性。
20世纪初，苏联化学家谢苗诺夫和美国化学家刘易斯等人发现，影响燃烧速率的重要因素是反应动力学，而且燃烧反应有分枝链式反应的特点，即中间生成物可以加速燃烧过程。
20燃烧学世纪20年代，苏联科学家泽利多维奇、弗兰克·卡梅涅茨基和美国的刘易斯等又进一步发现：燃烧现象，无论是着火、熄灭和火焰传播，还是缓燃和爆震等，都是化学反应动力学和传热传质等物理因素的相互作用。
在研究了预
混火焰和扩散火焰、层流燃烧、湍流燃烧、液摘燃烧和碳粒燃烧等基本规律之后，人们认识到，控制燃烧过程的主导因素往往不是化学反应动力学，而是流动和传热传质，于是初步形成燃烧理论。
20世纪40～50年代，由于航空、航天技术的发展，使燃烧的研究由一般动力机械扩展到喷气发动机、火箭和飞行器头部烧蚀等问题中，并取得了迅速的发展。
因此，力学家卡门和中国的钱学森建议用连续介质力学方法来研究燃烧，提出了“化学流体力学”这一名称。
许多人运用粘性流体力学和边界层理论对层流燃烧、湍流燃烧、着火、火焰稳定和燃烧振荡等问题进行了更深入的定量分析。
到了20世纪70年代初，由于高速电子计算机的出现，英国科学家斯波尔丁等人提出了一系列流动、传热传质和燃烧的数学模型和数值计算方法，把燃烧学的基本概念、化学流体力学理论、计算流体力学方法和燃烧室的工程设计有机地结合起来，开辟了研究燃烧理论及其应用的新途径。
70年代中期以来，应用激光技术测量燃烧过程中气体和颗粒的速度、温度和浓度等，加深了对燃烧现象的认识。
燃烧学是一门正在发展中的学科。
能源、航空航天、环境工程和火灾防治等方面都提出了许多有待解决的重大问题，诸如高强度燃烧、低品位燃料燃烧、煤浆(油-煤，水-煤，油-水-煤等)燃烧、流化床燃烧、催化燃烧，渗流燃烧、燃烧污染物排放和控制、火灾起因和防止等。
燃烧学的进一步发展将与湍流理论、多相流体力学、辐射传热学和复杂反应的化学动力学等学科的发展相互渗透、相互促进。