《燃烧学》第一讲PPT课件
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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）；航空航天技术（二次世界大战）； 能源危机（70年代末）
• 混合气中各组分的物质流不等于该组分 的扩散流
• 各组分扩散流的总和为零 • 扩散流的总和对混合气整体运动没有影
响 • 各组分扩散线速度的总和不为零
（3）多组分有反应流动分子输运定律
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D12
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Ds
Ys x j
q
j
T x j
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h Yshs Ysh0s TT0 YscpsdT h0 TT0 cpdT
即由于分子不规则运动引起的扩散漂移 速度 • VS = vS – v
三种速度和三种物质流（续）
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三种速度和三种物质流（续）
2-1 多组分有反应流体基本性质和关系式 （1）多组分完全气体混合物
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p ps
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nM
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ps sRT / Ms nsRT
p RT / M nRT
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多组分完全气体混合物（续）
（3）燃烧科学的发展
• 燃素论—18世纪中叶前 • 燃烧的氧化论—Lavosier，Lomonosov （1756-1771） • 燃烧热力学—Kirshoff，Hess （19世纪） • 燃烧反应动力学—Simonov，Lewis （20世纪初） • 燃烧学—Zeldovich，Frank-Kamenetsky，Spalding，
（2）近代燃烧技术的发展
• 燃烧的强化---高能，高压，高温，高速燃烧。 • 节能—高效率，低品位燃料燃烧 • 环保—低污染 （低NOx，SOx，CO2，粉尘，
噪音，有毒气体）燃烧 • 火灾防治—森林，建筑和仓库火灾，矿井防爆 • 几种近代燃烧技术：氢氧燃烧；超音燃烧；高
推重比燃烧；旋流（风）燃烧；流化床燃烧， 磁控燃烧；脉动燃烧；催化燃烧；自蔓延燃烧
M XsMs
Xs YsM / Ms
(YsM / Ms ) 1 M ( Ys / Ms )1
M / Ms (Ms Ys / Ms )1
（2）三种速度和三种物质流
• v ——混合气相对于实验室坐标系的速 度
• vS——s组分相对于实验室坐标系的速度 • VS——s组分相对于混合气的运动速度，
差，后者反之） • 化学平衡流动和冻结流动 • 扩散控制和动力控制的燃烧 • 绝热燃烧温度
三种 特征时间（流动，反应和 扩散时间）和两种Damkohler数
f L / v c cp (Tf T ) /(wf Qf ) d L2 / DT T l / u k /
DI f / c
DII d / c
燃烧学第一章—导论
教材和参考书 ：
• （1）：湍流气粒两相流动和燃烧的理论 与数值模拟, 科学 出版社，1994
• （2）F.A. Williams： Combustion Theory, Adison-Wisley，1985
1-1 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
1-2 燃烧
• 有强烈放热和发光的化学反应 固液气燃料（煤，非金属的碳，硅，硼，金属如钨钼 钛锆，钾钠钙镁，固体推进剂；石油产品和液态烃； 天然气和气态烃）氧化 类氧化—氮化，氯化 分解—联氨分解为氮和氢 代替反应—钠加水成为氢和氧化钠的反应
• 流动，传热，传质和反应的相互作用
1-3 火 焰
• 有浓度和温度剧烈变化的区域（不是发光的燃烧产物） • 火焰能自动传播—缓燃（〈1 m/s）和爆震（3000m/s） • 火焰的辐射，生碳和电离现象 • 层流和湍流火焰 • 扩散火焰和预混火焰（前者局部高温，辐射强，效率
Predvoditelev，Khitrin（20世纪30到50年代）， Williams • 化学（反应）流体力学—Von Karmen，钱学森（20世 纪60年代），Williams • 燃烧的计算流体力学—Spalding，Gosman，Smoot， Swithenbank • 多相湍流反应流体力学—周力行 • 燃烧的激光诊断学—Durst，Bachalo，Adrain
反应流的两种极限情况
DI 1 DII 1
反应冻结流 反应平衡流
燃烧的两种极限情况
DII 1 DII 1
扩散（控制的）燃烧 动力（控制的）燃烧
绝热燃烧温度
Tm T Qf /[(1 L0 )cp ]
( 1)
Tm T 0.23L0Qox /[(1 L0 )cp ] ( 1)
第二章 多组分有反应流动基本方程
1-3化学反应动力学基本关系式
sAs sAs
ws (ds / dt)chem
w1 / 1 w2 / 2 w1 / 1 w2 / 2
ws
ks
z
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r
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提示语
·为方便使用本课件，可在课后 下载使用PowerPoint软件进行修 改调整
For the convenience of using this courseware, you can download it after class and use PowerPoint software to modify and adjust it
pij
pij
(ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
v x
i j
v j xi
)
2 3
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j j
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多组分有反应流动分子输运定律（续）
• 组分焓和混合物焓都包括物理焓(热焓）和化 学焓。
• 组分生成焓是常数，混合物生成焓是组分浓度 的函数。
• 组分的比热与组分浓度无关，混合物的比热取 决于组分浓度。
• 三种混合物的焓：热焓、热焓十化学焓、滞止 焓 = 热焓十化学焓十动能。
• 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）；航空航天技术（二次世界大战）； 能源危机（70年代末）
• 混合气中各组分的物质流不等于该组分 的扩散流
• 各组分扩散流的总和为零 • 扩散流的总和对混合气整体运动没有影
响 • 各组分扩散线速度的总和不为零
（3）多组分有反应流动分子输运定律
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三种速度和三种物质流（续）
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三种速度和三种物质流（续）
2-1 多组分有反应流体基本性质和关系式 （1）多组分完全气体混合物
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多组分完全气体混合物（续）
（3）燃烧科学的发展
• 燃素论—18世纪中叶前 • 燃烧的氧化论—Lavosier，Lomonosov （1756-1771） • 燃烧热力学—Kirshoff，Hess （19世纪） • 燃烧反应动力学—Simonov，Lewis （20世纪初） • 燃烧学—Zeldovich，Frank-Kamenetsky，Spalding，
（2）近代燃烧技术的发展
• 燃烧的强化---高能，高压，高温，高速燃烧。 • 节能—高效率，低品位燃料燃烧 • 环保—低污染 （低NOx，SOx，CO2，粉尘，
噪音，有毒气体）燃烧 • 火灾防治—森林，建筑和仓库火灾，矿井防爆 • 几种近代燃烧技术：氢氧燃烧；超音燃烧；高
推重比燃烧；旋流（风）燃烧；流化床燃烧， 磁控燃烧；脉动燃烧；催化燃烧；自蔓延燃烧
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（2）三种速度和三种物质流
• v ——混合气相对于实验室坐标系的速 度
• vS——s组分相对于实验室坐标系的速度 • VS——s组分相对于混合气的运动速度，
差，后者反之） • 化学平衡流动和冻结流动 • 扩散控制和动力控制的燃烧 • 绝热燃烧温度
三种 特征时间（流动，反应和 扩散时间）和两种Damkohler数
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燃烧学第一章—导论
教材和参考书 ：
• （1）：湍流气粒两相流动和燃烧的理论 与数值模拟, 科学 出版社，1994
• （2）F.A. Williams： Combustion Theory, Adison-Wisley，1985
1-1 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
1-2 燃烧
• 有强烈放热和发光的化学反应 固液气燃料（煤，非金属的碳，硅，硼，金属如钨钼 钛锆，钾钠钙镁，固体推进剂；石油产品和液态烃； 天然气和气态烃）氧化 类氧化—氮化，氯化 分解—联氨分解为氮和氢 代替反应—钠加水成为氢和氧化钠的反应
• 流动，传热，传质和反应的相互作用
1-3 火 焰
• 有浓度和温度剧烈变化的区域（不是发光的燃烧产物） • 火焰能自动传播—缓燃（〈1 m/s）和爆震（3000m/s） • 火焰的辐射，生碳和电离现象 • 层流和湍流火焰 • 扩散火焰和预混火焰（前者局部高温，辐射强，效率
Predvoditelev，Khitrin（20世纪30到50年代）， Williams • 化学（反应）流体力学—Von Karmen，钱学森（20世 纪60年代），Williams • 燃烧的计算流体力学—Spalding，Gosman，Smoot， Swithenbank • 多相湍流反应流体力学—周力行 • 燃烧的激光诊断学—Durst，Bachalo，Adrain
反应流的两种极限情况
DI 1 DII 1
反应冻结流 反应平衡流
燃烧的两种极限情况
DII 1 DII 1
扩散（控制的）燃烧 动力（控制的）燃烧
绝热燃烧温度
Tm T Qf /[(1 L0 )cp ]
( 1)
Tm T 0.23L0Qox /[(1 L0 )cp ] ( 1)
第二章 多组分有反应流动基本方程
1-3化学反应动力学基本关系式
sAs sAs
ws (ds / dt)chem
w1 / 1 w2 / 2 w1 / 1 w2 / 2
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提示语
·为方便使用本课件，可在课后 下载使用PowerPoint软件进行修 改调整
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多组分有反应流动分子输运定律（续）
• 组分焓和混合物焓都包括物理焓(热焓）和化 学焓。
• 组分生成焓是常数，混合物生成焓是组分浓度 的函数。
• 组分的比热与组分浓度无关，混合物的比热取 决于组分浓度。
• 三种混合物的焓：热焓、热焓十化学焓、滞止 焓 = 热焓十化学焓十动能。