《燃燒學(xué)》第一講課件

燃燒學(xué)第一章—導(dǎo)論教材和參考書(shū)：（1）：湍流氣粒兩相流動(dòng)和燃燒的理論與數(shù)值模擬,科學(xué)出版社，1994（2）F.A.Williams：CombustionTheory,Adison-Wisley，1985燃燒學(xué)第一章—導(dǎo)論教材和參考書(shū)：11-1燃燒技術(shù)和燃燒科學(xué)的發(fā)展--------

（1）燃燒技術(shù)發(fā)展史我國(guó)傳說(shuō):燧人氏鉆木取火希臘傳說(shuō):普羅米休斯把火帶給人間。至少50萬(wàn)年前人類(lèi)學(xué)會(huì)用火。恩格斯：“火”使人類(lèi)脫離野蠻進(jìn)入文明“莊子”：木與木相摩則燃。戰(zhàn)國(guó)齊國(guó)田單：火牛陣晉代張華“博物志”：四川用天然氣煮鹽火藥和火箭：我國(guó)首先發(fā)明（至少在宋代）燃燒技術(shù)的三次大發(fā)展：蒸汽機(jī)和內(nèi)燃機(jī)（產(chǎn)業(yè)革命）；航空航天技術(shù)（二次世界大戰(zhàn)）；能源危機(jī)（70年代末）1-1燃燒技術(shù)和燃燒科學(xué)的發(fā)展--------

2（2）近代燃燒技術(shù)的發(fā)展燃燒的強(qiáng)化---高能，高壓，高溫，高速燃燒。節(jié)能—高效率，低品位燃料燃燒環(huán)保—低污染（低NOx，SOx，CO2，粉塵，噪音，有毒氣體）燃燒火災(zāi)防治—森林，建筑和倉(cāng)庫(kù)火災(zāi)，礦井防爆幾種近代燃燒技術(shù)：氫氧燃燒；超音燃燒；高推重比燃燒；旋流（風(fēng)）燃燒；流化床燃燒，磁控燃燒；脈動(dòng)燃燒；催化燃燒；自蔓延燃燒（2）近代燃燒技術(shù)的發(fā)展燃燒的強(qiáng)化---高能，高壓，高溫，高3（3）燃燒科學(xué)的發(fā)展燃素論—18世紀(jì)中葉前燃燒的氧化論—Lavosier，Lomonosov（1756-1771）燃燒熱力學(xué)—Kirshoff，Hess（19世紀(jì)）燃燒反應(yīng)動(dòng)力學(xué)—Simonov，Lewis（20世紀(jì)初）燃燒學(xué)—Zeldovich，F(xiàn)rank-Kamenetsky，Spalding，Predvoditelev，Khitrin（20世紀(jì)30到50年代），Williams化學(xué)（反應(yīng)）流體力學(xué)—VonKarmen，錢(qián)學(xué)森（20世紀(jì)60年代），Williams燃燒的計(jì)算流體力學(xué)—Spalding，Gosman，Smoot，Swithenbank多相湍流反應(yīng)流體力學(xué)—周力行燃燒的激光診斷學(xué)—Durst，Bachalo，Adrain（3）燃燒科學(xué)的發(fā)展燃素論—18世紀(jì)中葉前41-2燃燒有強(qiáng)烈放熱和發(fā)光的化學(xué)反應(yīng)固液氣燃料（煤，非金屬的碳，硅，硼，金屬如鎢鉬鈦鋯，鉀鈉鈣鎂，固體推進(jìn)劑；石油產(chǎn)品和液態(tài)烴；天然氣和氣態(tài)烴）氧化類(lèi)氧化—氮化，氯化分解—聯(lián)氨分解為氮和氫代替反應(yīng)—鈉加水成為氫和氧化鈉的反應(yīng)流動(dòng)，傳熱，傳質(zhì)和反應(yīng)的相互作用1-2燃燒有強(qiáng)烈放熱和發(fā)光的化學(xué)反應(yīng)51-3火焰有濃度和溫度劇烈變化的區(qū)域（不是發(fā)光的燃燒產(chǎn)物）火焰能自動(dòng)傳播—緩燃（〈1m/s）和爆震（3000m/s）火焰的輻射，生碳和電離現(xiàn)象層流和湍流火焰擴(kuò)散火焰和預(yù)混火焰（前者局部高溫，輻射強(qiáng)，效率差，后者反之）化學(xué)平衡流動(dòng)和凍結(jié)流動(dòng)擴(kuò)散控制和動(dòng)力控制的燃燒絕熱燃燒溫度1-3火焰有濃度和溫度劇烈變化的區(qū)域（不是發(fā)6三種特征時(shí)間（流動(dòng)，反應(yīng)和

擴(kuò)散時(shí)間）和兩種Damkohler數(shù)三種特征時(shí)間（流動(dòng)，反應(yīng)和

擴(kuò)散時(shí)間）和兩種Damkohl7反應(yīng)流的兩種極限情況反應(yīng)流的兩種極限情況8燃燒的兩種極限情況燃燒的兩種極限情況9絕熱燃燒溫度絕熱燃燒溫度10

第二章多組分有反應(yīng)流動(dòng)基本方程

2-1多組分有反應(yīng)流體基本性質(zhì)和關(guān)系式

（1）多組分完全氣體混合物第二章多組分有反應(yīng)流動(dòng)基本方程

2-1多組分有反應(yīng)流11

多組分完全氣體混合物（續(xù)）多組分完全氣體混合物（續(xù)）12（2）三種速度和三種物質(zhì)流v——混合氣相對(duì)于實(shí)驗(yàn)室坐標(biāo)系的速度vS——s組分相對(duì)于實(shí)驗(yàn)室坐標(biāo)系的速度VS——s組分相對(duì)于混合氣的運(yùn)動(dòng)速度，即由于分子不規(guī)則運(yùn)動(dòng)引起的擴(kuò)散漂移速度VS=vS–v（2）三種速度和三種物質(zhì)流13三種速度和三種物質(zhì)流（續(xù)）三種速度和三種物質(zhì)流（續(xù)）14三種速度和三種物質(zhì)流（續(xù)）混合氣中各組分的物質(zhì)流不等于該組分的擴(kuò)散流各組分?jǐn)U散流的總和為零擴(kuò)散流的總和對(duì)混合氣整體運(yùn)動(dòng)沒(méi)有影響各組分?jǐn)U散線速度的總和不為零三種速度和三種物質(zhì)流（續(xù)）混合氣中各組分的物質(zhì)流不等于該組分15（3）多組分有反應(yīng)流動(dòng)分子輸運(yùn)定律

（3）多組分有反應(yīng)流動(dòng)分子輸運(yùn)定律

16多組分有反應(yīng)流動(dòng)分子輸運(yùn)定律（續(xù)）

組分焓和混合物焓都包括物理焓(熱焓）和化學(xué)焓。組分生成焓是常數(shù)，混合物生成焓是組分濃度的函數(shù)。組分的比熱與組分濃度無(wú)關(guān)，混合物的比熱取決于組分濃度。三種混合物的焓：熱焓、熱焓十化學(xué)焓、滯止焓=熱焓十化學(xué)焓十動(dòng)能。多組分有反應(yīng)流動(dòng)分子輸運(yùn)定律（續(xù)）

組分焓和混合物焓都包括物171-3化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)基本關(guān)系式

1-3化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)基本關(guān)系式

18提示語(yǔ)·為方便使用本課件，可在課后下載使用PowerPoint軟件進(jìn)行修改調(diào)整Fortheconvenienceofusingthiscourseware,youcandownloaditafterclassandusePowerPointsoftwaretomodifyandadjustit提示語(yǔ)·為方便使用本課件，可在課后下載使用PowerPoin19燃燒學(xué)第一章—導(dǎo)論教材和參考書(shū)：（1）：湍流氣粒兩相流動(dòng)和燃燒的理論與數(shù)值模擬,科學(xué)出版社，1994（2）F.A.Williams：CombustionTheory,Adison-Wisley，1985燃燒學(xué)第一章—導(dǎo)論教材和參考書(shū)：201-1燃燒技術(shù)和燃燒科學(xué)的發(fā)展--------

（1）燃燒技術(shù)發(fā)展史我國(guó)傳說(shuō):燧人氏鉆木取火希臘傳說(shuō):普羅米休斯把火帶給人間。至少50萬(wàn)年前人類(lèi)學(xué)會(huì)用火。恩格斯：“火”使人類(lèi)脫離野蠻進(jìn)入文明“莊子”：木與木相摩則燃。戰(zhàn)國(guó)齊國(guó)田單：火牛陣晉代張華“博物志”：四川用天然氣煮鹽火藥和火箭：我國(guó)首先發(fā)明（至少在宋代）燃燒技術(shù)的三次大發(fā)展：蒸汽機(jī)和內(nèi)燃機(jī)（產(chǎn)業(yè)革命）；航空航天技術(shù)（二次世界大戰(zhàn)）；能源危機(jī)（70年代末）1-1燃燒技術(shù)和燃燒科學(xué)的發(fā)展--------

21（2）近代燃燒技術(shù)的發(fā)展燃燒的強(qiáng)化---高能，高壓，高溫，高速燃燒。節(jié)能—高效率，低品位燃料燃燒環(huán)?！臀廴荆ǖ蚇Ox，SOx，CO2，粉塵，噪音，有毒氣體）燃燒火災(zāi)防治—森林，建筑和倉(cāng)庫(kù)火災(zāi)，礦井防爆幾種近代燃燒技術(shù)：氫氧燃燒；超音燃燒；高推重比燃燒；旋流（風(fēng)）燃燒；流化床燃燒，磁控燃燒；脈動(dòng)燃燒；催化燃燒；自蔓延燃燒（2）近代燃燒技術(shù)的發(fā)展燃燒的強(qiáng)化---高能，高壓，高溫，高22（3）燃燒科學(xué)的發(fā)展燃素論—18世紀(jì)中葉前燃燒的氧化論—Lavosier，Lomonosov（1756-1771）燃燒熱力學(xué)—Kirshoff，Hess（19世紀(jì)）燃燒反應(yīng)動(dòng)力學(xué)—Simonov，Lewis（20世紀(jì)初）燃燒學(xué)—Zeldovich，F(xiàn)rank-Kamenetsky，Spalding，Predvoditelev，Khitrin（20世紀(jì)30到50年代），Williams化學(xué)（反應(yīng)）流體力學(xué)—VonKarmen，錢(qián)學(xué)森（20世紀(jì)60年代），Williams燃燒的計(jì)算流體力學(xué)—Spalding，Gosman，Smoot，Swithenbank多相湍流反應(yīng)流體力學(xué)—周力行燃燒的激光診斷學(xué)—Durst，Bachalo，Adrain（3）燃燒科學(xué)的發(fā)展燃素論—18世紀(jì)中葉前231-2燃燒有強(qiáng)烈放熱和發(fā)光的化學(xué)反應(yīng)固液氣燃料（煤，非金屬的碳，硅，硼，金屬如鎢鉬鈦鋯，鉀鈉鈣鎂，固體推進(jìn)劑；石油產(chǎn)品和液態(tài)烴；天然氣和氣態(tài)烴）氧化類(lèi)氧化—氮化，氯化分解—聯(lián)氨分解為氮和氫代替反應(yīng)—鈉加水成為氫和氧化鈉的反應(yīng)流動(dòng)，傳熱，傳質(zhì)和反應(yīng)的相互作用1-2燃燒有強(qiáng)烈放熱和發(fā)光的化學(xué)反應(yīng)241-3火焰有濃度和溫度劇烈變化的區(qū)域（不是發(fā)光的燃燒產(chǎn)物）火焰能自動(dòng)傳播—緩燃（〈1m/s）和爆震（3000m/s）火焰的輻射，生碳和電離現(xiàn)象層流和湍流火焰擴(kuò)散火焰和預(yù)混火焰（前者局部高溫，輻射強(qiáng)，效率差，后者反之）化學(xué)平衡流動(dòng)和凍結(jié)流動(dòng)擴(kuò)散控制和動(dòng)力控制的燃燒絕熱燃燒溫度1-3火焰有濃度和溫度劇烈變化的區(qū)域（不是發(fā)25三種特征時(shí)間（流動(dòng)，反應(yīng)和

擴(kuò)散時(shí)間）和兩種Damkohler數(shù)三種特征時(shí)間（流動(dòng)，反應(yīng)和

擴(kuò)散時(shí)間）和兩種Damkohl26反應(yīng)流的兩種極限情況反應(yīng)流的兩種極限情況27燃燒的兩種極限情況燃燒的兩種極限情況28絕熱燃燒溫度絕熱燃燒溫度29

第二章多組分有反應(yīng)流動(dòng)基本方程

2-1多組分有反應(yīng)流體基本性質(zhì)和關(guān)系式

（1）多組分完全氣體混合物第二章多組分有反應(yīng)流動(dòng)基本方程

2-1多組分有反應(yīng)流30

多組分完全氣體混合物（續(xù)）多組分完全氣體混合物（續(xù)）31（2）三種速度和三種物質(zhì)流v——混合氣相對(duì)于實(shí)驗(yàn)室坐標(biāo)系的速度vS——s組分相對(duì)于實(shí)驗(yàn)室坐標(biāo)系的速度VS——s組分相對(duì)于混合氣的運(yùn)動(dòng)速度，即由于分子不規(guī)則運(yùn)動(dòng)引起的擴(kuò)散漂移速度VS=vS–v（2）三種速度和三種物質(zhì)流32三種速度和三種物質(zhì)流（續(xù)）三種速度和三種物質(zhì)流（續(xù)）33三種速度和三種物質(zhì)流（續(xù)）混合氣中各組分的物質(zhì)流不等于該組分的擴(kuò)散流各組分?jǐn)U散流的總和為零擴(kuò)散流的總和對(duì)混合氣整體運(yùn)動(dòng)沒(méi)有影響各組分?jǐn)U散線速度的總和不為零三種速度和三種物質(zhì)流（續(xù)）混合氣中各組分的物質(zhì)流不等于該組分34（3）多組分有反應(yīng)流動(dòng)分子輸運(yùn)定律

（3）多組分有反應(yīng)流動(dòng)分子輸運(yùn)定律

35多組分有反應(yīng)流動(dòng)分子輸運(yùn)定律（續(xù)）

組分焓和混合物焓都包括物理焓(熱焓）和化學(xué)焓。組分生成焓是常數(shù)，混合物生成焓是組分濃度的函數(shù)。組分的比熱與組分濃度無(wú)關(guān)，混合物的比熱取決于組分濃度。三種混合物的焓：熱焓、熱焓十化學(xué)焓、滯止焓=熱焓十化學(xué)焓十動(dòng)能。多組分有反應(yīng)流動(dòng)分子輸運(yùn)定律（續(xù)）

組分焓和混合物焓都包括物361-3化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)基本關(guān)系式