《燃烧学》

目录1

主要符号表1

第1章 绪论1

1-1 燃烧和火焰1

1-2 燃烧与国民经济及能源的关系3

1-3 燃烧科学的发展简史5

1-4 燃烧学的研究对象及研究方法7

第2章 燃烧化学热力学和化学动力学基础9

2-1 引言9

2-2 生成热、反应热及燃烧热9

一、生成热10

二、反应热12

三、燃烧热14

四、热化学定律16

2-3 自由能、平衡常数及绝热火焰温度18

一、热力学平衡与自由能19

二、标准自由能和平衡常数20

三、气体的离解30

四、绝热火焰温度的计算32

2-4 化学反应速度34

一、浓度及其表示法35

二、反应速度表示法36

三、化学反应速度方程式37

四、反应级数和反应分子数39

一、压力、浓度对反应速度的影响42

2-5 影响反应速度的因素42

二、温度对化学反应速度的影响45

三、活化能对反应速度的影响48

四、化学动力学方程式49

2-6 反应速度的理论50

一、碰撞理论50

二、过渡状态理论大意55

2-7 链反应57

一、直链反应57

二、支链反应60

第3章 燃烧物理学基本方程65

3-1 引言65

3-2 多组份气体基本参量65

一、牛顿粘性定律68

3-3 分子输运基本定律68

二、傅立叶导热定律69

三、费克扩散定律70

四、输运系数间的关系及输运系数73

3-4 基本守恒方程78

一、总质量守恒方程（连续性方程）78

二、动量守恒方程81

三、组份守恒方程86

四、能量守恒方程88

五、二维边界层守恒方程95

3-5 泽尔多维奇转换和广义雷诺比拟96

一、泽尔多维奇转换96

二、广义雷诺比拟98

一、斯蒂芬流99

3-6 斯蒂芬流和相界面上的边界条件99

二、相分界面的内移103

三、液－气相分界面处的边界条件及广义雷诺比拟104

四、固－气相分界面边界条件108

3-7 多组份反应系统的相似准则109

第4章 气体燃料及液滴的扩散燃烧113

4-1 引言113

4-2 射流扩散燃烧的某些特征114

4-3 湍流自由射流流体力学特征118

一、湍流自由射流的守恒方程120

二、湍流自由射流的解122

4-4 湍流自由射流扩散燃烧127

一、守恒方程组及求解127

二、火焰的形状131

三、射流火焰横断面的组份分布135

四、射流火焰横断面的温度分布137

五、实验结果138

4-5 受限射流扩散火焰141

一、布克－舒曼的纵向受限射流火焰的理论解143

二、斯林－纽贝具有回流区的纵向受限射流146

4-6 旋转射流扩散火焰149

一、旋流强度150

二、弱旋转射流扩散火焰151

三、强旋转射流扩散火焰154

4-7 相对静止高温环境中液滴的蒸发和燃烧158

一、没有燃烧情况下液滴的蒸发162

二、有燃烧情况下液滴的蒸发166

4-8 强迫气流中液滴蒸发和燃烧172

4-9 多组份液滴的蒸发与燃烧178

一、多组份燃料液滴的蒸发与燃烧的基本守恒方程181

二、可溶性多组份燃料液滴的蒸发与燃烧181

三、微爆性燃烧现象184

四、乳化燃料液滴的蒸发与燃烧185

五、煤－油、煤－油－水混合燃料液滴的蒸发与燃烧186

4-1 0数值解187

4-1 1液滴群的蒸发与燃烧189

第5章 预混可燃气的层流燃烧194

5-1 引言194

5-2 燃烧波的两种型式195

5-3 层流火焰传播速度的定义及其传播机理200

一、火焰传播速度的定义200

二、层流火焰的内部结构及其传播机理201

5-4 简化分析法206

5-5 层流火焰传播速度的无量纲分析208

5-6 分区近似解211

5-7 渐近分析解215

一、无限薄火焰的解217

二、内区（扩散－反应控制）求解218

三、外区（扩散－对流控制）求解220

四、匹配221

五、最终解222

5-8 物理化学参数对S1的影响224

一、混合气初温T∞对S1的影响224

二、压力对S1的影响224

三、混气成分（余气系数）对S1的影响228

四、氧浓度对S1的影响229

五、混合气输运性质对S1的影响230

5-9 物理化学参数对火焰厚度的影响231

一、混合气性质对火焰厚度1的影响231

二、混合气初混及压力对火焰厚度1的影响232

5-10 层流火焰传播速度的实验测定法233

一、本生灯法234

二、平面火焰法236

三、驻定火焰法236

四、管内火焰法239

五、球弹法240

第6章 预混可燃气体的湍流燃烧241

6-1 引言241

6-2 皱折表面燃烧理论244

一、湍流特征及湍流扩散的数学描述245

二、邓克尔和谢尔金理论248

三、卡洛维兹理论251

6-3 容积燃烧理论253

一、萨默菲尔德理论254

二、谢京科夫理论255

三、科瓦斯纳无量纲数264

6-4 湍流火焰的实验研究265

第7章 着火与熄火270

7-1 引言270

7-2 热自燃（或称热爆炸）理论271

一、着火条件271

二、非稳态分析法272

三、稳态分析法285

一、热平板点燃理论292

7-3 点燃理论292

二、电火花点火298

三、热气流点火304

7-4 单油滴着火分析305

7-5 着火的链式反应理论308

7-6 熄火现象313

一、理想燃烧室的着火、熄火现象的描述313

二、均匀搅拌反应器熄火理论316

三、预混可燃气的熄火现象319

四、熄火距离322

五、展宽火焰的熄火现象325

8-1 引言327

第8章 火焰稳定327

8-2 本生灯火焰的稳定329

一、锥形火焰的稳定条件331

二、本生灯火焰的稳定性分析332

三、回火和吹熄的临界条件及界限337

四、防止回火的方法344

8-3 用钝体稳定火焰的方法345

一、用钝体稳定火焰的机理346

二、用钝体时的火焰稳定界限353

三、利用钝体使火焰稳定的理论358

8-4 预混合气火焰稳定的其它方法364

一、用回流热气体稳定火焰364

二、用金属棒（丝、环）稳定火焰367

三、用值班火焰使火焰稳定369

8-5 湍流扩散火焰稳定的方法372

一、用环状射流和同轴射流稳定火焰373

二、用大速差同向射流稳定火焰377

三、气液两相混合气中的火焰稳定379

第9章 液雾燃烧基础382

9-1 引言382

9-2 喷嘴特性与雾化特性384

一、流量系数及雾化角385

二、液滴尺寸分布表达式396

三、平均滴径的定义及其表示方法402

四、计算平均直径的准则公式406

9-3 两相流中浓度场简化分析411

一、扩散法412

二、液清轨道法416

三、轨道－扩散法424

四、高温气流中直流式喷嘴后方燃料浓度场半经验计算法429

9-4 液雾燃烧433

一、一维滴群扩散燃烧435

二、一维滴间燃烧437

第10章 煤的燃烧基础439

10-1 引言439

10-2 煤的成份与性质439

一、煤的形成过程及其分类439

二、煤的化学成份及其性质440

三、煤的成份分析的基础和换算440

一、煤的热解过程的物理描述444

10-3 煤的热解及实验方法444

四、煤的分析444

二、实验方法445

10-4 煤的热解模型446

一、单方程模型447

二、两个平行的反应模型447

三、无限个平行反应模型450

四、多粒组份单方程模型452

五、煤粒热解的通用模型（傅－张模型）452

10-5 碳（或炭）粒燃烧470

一、扩散－动力控制的碳粒表面燃烧的半经验表达式471

二、碳粒扩散燃烧的解析解474

10-6 具有容积反应的碳粒燃烧模型476

一、D？？→∞,D？？→∞481

三、无限薄火焰燃烧482

二、气相反应CO+O？为冻结情况482

10-7 炭粒燃烧中的内孔效应483

一、r？较小，温度不高485

二、炭粒尺寸较大，温度较高485

10-8 灰层的影响489

10-9 单颗碳粒的着火分析490

一、在着火时，ε→0494

二、在熄火时，ε→1495

10-10 单颗煤粒的着火分析497

附录504

附录A 物性表504

附录B 燃烧物理学基本方程的一般推导及其在柱、球坐标系中的表示式515

参考文献532