燃燒學課程教學大綱

1、燃燒學課程教學大綱課程名稱：燃燒學英文名稱：Cornerstone of Combustion課程編號：x3010061學時數(shù)： 56學時 其中實驗學時數(shù)：10學時需要課外學時數(shù)：大約10學時學分數(shù)：3.5適用專業(yè)：熱能與動力工程（A1/A2/B）課程的性質、目的和任務本課程是熱能與動力工程等專業(yè)在能源轉換和利用方面的技術基礎課程。其目的和任務是使學生獲得燃燒化學熱力學和燃燒動力學、燃燒化學反應計算、燃燒過程的傳熱與傳質、燃燒流體力學等方面的知識，認識和掌握各種燃料性質、燃燒反應過程的機理和特性，各種因素對燃燒反應過程的影響；同時了解各種燃燒方法和燃燒裝置的設計、現(xiàn)代燃燒新技術的開發(fā)與應用、降

2、低燃燒污染排放、計算燃燒研究以及燃燒診斷方法等內容。使學生掌握基本的燃燒理論，學會燃燒分析和計算，合理的組織燃燒，進行燃燒裝置的初步設計及燃燒技術的應用。從而為今后高效、合理地利用燃料資源，保護人類生存環(huán)境，開發(fā)新材料和新能源打下工程應用和科學研究的基礎。二、課程教學內容的基本要求、重點和難點（一）燃料基本掌握固體燃料、液體燃料、氣體燃料的常見種類，化學組成，主要特性。在固體燃料應該對煤及相關知識有較詳細了解；而在液體燃料中對石油類產(chǎn)品的一些重要特點要有清楚的認識；對各種氣體燃料的使用特性更要建立初步的概念。難點：各種燃料特性的區(qū)別。重點：燃料的發(fā)熱量的計算，特別對氣體燃料，首先遇到的是干濕成

3、分的換算問題。（二）燃燒反應計算和化學熱力學正確理解反應物和生成物的概念，熟練掌握理想氣體混合物的摩爾分數(shù)、質量分數(shù)、摩爾質量以及燃料燃燒過程中空氣過剩系數(shù)和化學當量比的重要概念，學會燃料中可燃物的絕對焓或標準焓、生成焓、燃燒焓、熱值、絕熱火焰溫度和理論燃燒溫度的計算方法。初步了解熱力學第一定律和第二定律在燃燒學中的應用，一般了解化學平衡和燃燒產(chǎn)物平衡的問題。重點：絕對焓或標準焓、生成焓、燃燒焓、熱值的概念和靜力燃燒反應計算方法。難點：絕對焓或標準焓以及與傳統(tǒng)計算方法的對比以及今后的靈活運用。（三）質量傳輸初步正確理解費克擴散定律和分子擴散的概念，較好的分析燃燒領域中液氣傳輸?shù)乃沟俜覇栴}，掌握

4、液體與蒸汽界面上邊界條件、液滴蒸發(fā)及蒸發(fā)速率、液滴質量守恒的計算方法，一般了解其它領域的傳質擴散問題。重點：液氣傳輸?shù)乃沟俜覇栴}的計算。難點：費克擴散定律及其應用。（四）燃燒化學反應動力學基礎正確理解化學反應速率、質量作用定律、反應級數(shù)的概念，重點掌握基元反應速率包括總包反應和基元反應問題，一般掌握多步反應機理的化學反應速率的概念，包括鏈和分支鏈反應，化學時間尺度等。重點：基元反應速率中的雙分子反應和碰撞理論。難點：總包反應和基元反應、鏈和分支鏈反應。（五）一些重要的化學反應機理較熟練的掌握H2-O2系統(tǒng)的化學反應機理、CO燃燒反應機理、CH4燃燒的化學反應機理、NOx的形成及其分解機理以及C

5、的化學反應主要機理。一般了解復雜反應過程如CH4燃燒在高溫和低溫下的具體反應路徑。重點：CO燃燒、CH4燃燒以及C燃燒的化學反應機理。難點：NOx的形成及其分解機理。（六）反應系統(tǒng)模型和簡化守恒方程熟練掌握反應系統(tǒng)模型，包括常壓固定質量反應系統(tǒng)、定容固定質量反應器系統(tǒng)、均勻攪拌反應器系統(tǒng)和柱塞流反應器系統(tǒng)模型。一般了解和掌握反應流動的簡化守恒方程。重點：反應系統(tǒng)模型類型特征。難點：反應系統(tǒng)模型在工業(yè)爐窯中的綜合應用。（七）湍射流混合問題深入了解和掌握燃料燃燒過程中湍射流流動方式和特征，包括向靜止氣體中的自由射流、同向相遇射流、交叉射流、反向射流、環(huán)狀射流、同心射流、旋轉射流等。重點：各種流動的

6、特征及參數(shù)描述。難點：燃燒過程的湍流流動機理。（八）燃料的著火理論正確理解自燃著火、爆燃過程和強迫著火的概念，掌握熱力著火理論、鏈式著火理論、鏈式熱力著火（爆燃）理論、工業(yè)上的強制點火問題，以及熱力著火的自燃范圍和感應時期。熟練掌握燃燒室內的著火和燃燒穩(wěn)定。重點：各種著火理論的比較分析。難點：燃燒室內的著火和燃燒穩(wěn)定理論的靈活運用。（九）燃燒傳播過程與火焰的結構及其穩(wěn)定了解層流預混火焰經(jīng)典實驗的內容和結論，熟悉火焰前沿的概念，預混可燃物層流火焰?zhèn)鞑ニ俣群屯牧骰鹧媲把氐膫鞑?。熟練掌握層流預混火焰結構、湍流火焰結構及其它們的穩(wěn)定性概念。一般掌握各種火焰爐窯中的火焰結構特征和組織穩(wěn)定火焰的方法。（十

7、）煤的燃燒理論和技術了解C的動力擴散燃燒、C的燃燒化學反應、C球的燃燒速度以及各種因素對煤燃燒的影響，初步掌握各種煤燃燒裝置和技術。（十一）液體燃料的燃燒特點和技術了解液體燃料燃燒特點、霧化機理和技術、液滴的擴散燃燒理論，初步掌握液體燃料的燃燒技術。（十二）氣體燃料的燃燒方法和燃燒裝置了解氣體燃料的燃燒特點、混合方法；初步掌握有焰燃燒裝置和無焰燃燒裝置的特點和應用。三、教學方式及學時分配序號主要內容主要教學方式學時分配輔導答疑比例一燃料講授+實驗4+22 ：1二燃燒反應計算和化學熱力學講授+實驗5+22 ：1三質量傳輸初步講授42 ：1四燃燒化學反應動力學基礎講授52 ：1五一些重要的化學反應

8、機理講授52 ：1六湍射流混合問題講授52 ：1七燃料的著火理論講授52 ：1八燃燒傳播過程與火焰的結構及其穩(wěn)定講授5+42 ：1九煤的燃燒理論和技術講授+實驗3+22 ：1十液體燃料的燃燒特點和技術講授22 ：1十一氣體燃料的燃燒方法和燃燒裝置講授32 ：146+10四、課程各教學環(huán)節(jié)的要求（一）實驗環(huán)節(jié)實驗一：燃料油粘度的測量 要求：掌握測量方法及其油溫度對粘度的影響。實驗二：燃料油閃火點及燃燒點的測量 要求：掌握閃火點及燃燒點的測試方法以及現(xiàn)實意義。該實驗為驗證性實驗。實驗三：固液體燃料發(fā)熱量的測定 要求：掌握氧彈測試儀的測試方法，自制燃料，測量發(fā)熱量并加以分析。該實驗為設計性實驗。實驗

9、四：氣體燃料燃燒過程的NOx成分測量分析 要求：掌握KM9106儀器使用方法，用耐火材料等自制簡易燃燒器，用管道城市煤氣組織燃燒，測量各種燃燒產(chǎn)物及NOx含量。該實驗為設計性實驗。實驗五：氣體燃料的部分預混試驗 要求：了解部分預混燃燒器的結構特點，掌握燃燒室的設計、化學當量比的改變對燃燒過程和燃燒效率的影響。該實驗為設計性實驗。（二）實驗要求：實驗室老師將實驗設備和材料準備好，并講授有關實驗設備的使用方法及注意事項，其余由學生獨立完成。 五、本課程與其他課程的聯(lián)系 本課程先修課程為工程熱力學、傳熱學、工程流體力學。 六、 教學參考書目燃料與燃燒學基礎（第二版） 邢桂菊編著，遼寧科技大學出版印刷，鞍山 2009燃料及燃燒(第二版) 韓昭滄編，冶金工