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第一篇 燃烧科学基础2

第一章 绪论2

第一节 燃烧概述2

第二节 常见的燃烧设备3

一、煤粉炉3

二、链条炉3

三、内燃机4

四、燃气轮机4

五、火箭发动机5

第三节 常见的燃料6

思考题和习题6

参考文献7

第二章 燃烧化学反应动力学基础8

第一节 燃烧化学反应动力学概述8

第二节 燃烧化学反应速率9

一、浓度9

二、化学反应速率10

三、基元反应与总包反应11

四、质量作用定律11

五、反应级数12

六、基元反应的化学反应速率14

七、总包反应的化学反应速率15

第三节 影响化学反应速率的因素16

一、温度对化学反应速率的影响——阿累尼乌斯定律16

二、活化能E对化学反应速率的影响19

三、压力对化学反应速率的影响20

四、反应物浓度和摩尔分数对化学反应速率的影响21

五、催化作用对化学反应速率的影响22

第四节 链式化学反应23

一、链式反应的特点23

二、不分支链式反应24

三、分支链式反应26

四、分支链式反应的孕育与爆炸特点30

第五节 燃烧化学反应中的化学平衡31

思考题和习题32

参考文献33

第三章 燃烧空气动力学基础——混合与传质34

第一节 湍流的物理本质和数学描写34

一、湍流脉动34

二、湍流的数学描写——雷诺方程组38

三、湍流附加应力的假定41

第二节 动量、热量和质量传递的比拟45

一、分子运动扩散和湍流运动扩散45

二、热量交换和质量交换的比拟48

第三节 湍流射流中的积分守恒条件50

一、湍流自由射流的特性50

二、伴随流射流中的积分守恒条件53

三、自由射流的积分守恒条件56

四、“三传”过程中普遍适用的二元微分方程组56

第四节 湍流自由射流中的混合与传质57

一、湍流自由射流轴心线上参数的变化规律57

二、大温差不等温自由射流的湍流混合与传质63

三、射流本身因燃烧而不断升温情况下的混合与传质65

四、气-固（液）两相射流中的混合与传质68

第五节 旋转射流中的混合与传质70

一、旋转射流的特性70

二、旋流强度及旋转射流的流动形式72

三、各种旋流器旋流强度的计算74

四、旋转射流的一些实验研究结果介绍75

第六节 钝体射流中的混合与传质80

一、钝体射流的流动结构80

二、钝体射流的流动特性81

第七节 平行与相交射流中的混合与传质83

一、混合与传质的动力参数条件83

二、平行射流84

三、相交射流91

四、横向射流96

思考题和习题100

参考文献102

第二篇 燃烧科学技术基本原理104

第四章 着火理论104

第一节 着火的基本概念104

一、着火过程104

二、着火方式与机理104

三、着火条件的数学描述106

第二节 热自燃理论106

一、热自燃条件106

二、热自燃温度109

三、热自燃界限111

四、热自燃孕育期114

第三节 链锁自燃理论117

一、链锁自燃与热自燃117

二、链锁自燃条件118

三、链锁自燃孕育期120

第四节 强迫点燃理论120

一、强迫点燃与热自燃120

二、强迫点燃方法121

三、炽热物体点燃理论121

第五节 火焰传播126

一、火焰传播现象126

二、正常火焰传播126

三、正常火焰传播速度的理论求解及分析129

四、正常火焰传播速度的主要影响因素134

第六节 燃烧热工况138

一、零元系统的燃烧热工况138

二、一元系统的燃烧热工况143

思考题和习题145

参考文献146

第五章 气体燃料燃烧147

第一节 扩散火焰与预混火焰147

一、燃烧方式与火焰结构147

二、气体燃料的预混燃烧148

三、气体燃料的扩散燃烧152

第二节 火焰稳定的原理和方法157

一、火焰稳定的基本条件158

二、火焰稳定机理160

三、高速气流中火焰的稳定162

四、火焰稳定的主要方法165

第三节 湍流燃烧火焰特点168

一、湍流火焰传播的皱折表面燃烧理论169

二、湍流火焰传播的容积燃烧理论172

三、湍流扩散燃烧173

思考题和习题175

参考文献175

第六章 液体燃料燃烧177

第一节 液体燃料的特性177

一、油类燃料特性177

二、其他液体燃料180

第二节 液体燃料的雾化181

一、雾化过程及机理182

二、喷嘴183

三、液体燃料雾化性能186

第三节 液滴的蒸发188

一、液滴蒸发时的斯蒂芬流189

二、相对静止环境中液滴的蒸发189

三、强迫气流中液滴的蒸发192

四、液滴群的蒸发194

第四节 液滴燃烧195

一、静止液滴的燃烧196

二、强迫气流中液滴的燃烧199

三、液滴群的燃烧202

四、合理配风203

思考题和习题205

参考文献206

第七章 煤的燃烧207

第一节 煤的燃烧过程、特点及其热解207

一、煤的燃烧过程207

二、水分的蒸发过程及对燃烧的影响208

三、煤的热解与挥发分的燃烧209

四、煤粒的着火216

五、煤粒燃烧的一些实验研究结果219

六、影响煤粒着火的因素220

七、焦炭的燃烧特性221

第二节 碳燃烧化学反应的过程222

一、碳燃烧化学反应的步骤222

二、碳燃烧过程中的吸附和解吸223

三、碳燃烧过程中的扩散226

第三节 碳的动力燃烧与扩散燃烧229

第四节 碳的燃烧化学反应233

一、碳的晶格结构235

二、碳与氧的反应机理235

三、碳和二氧化碳的反应机理238

四、碳与水蒸气的反应238

五、表面反应的碳球燃烧速率239

六、二次反应对碳燃烧过程的影响241

七、具有空间二次反应的碳球燃烧速率245

第五节 多孔性碳球的燃烧252

第六节 灰分对焦炭燃烧的影响256

一、碳粒燃烧过程的物理模型256

二、不同燃烧温度下灰分对燃烧的影响258

三、灰分对焦炭燃烧的其他影响260

第七节 煤粉燃烧260

一、煤粉气流的输送与分配260

二、煤粉气流的着火266

三、旋转射流中煤粉的着火272

四、直流射流中煤粉的着火276

五、煤粉气流的燃尽过程277

思考题和习题280

参考文献281

第三篇 燃烧科学技术新发展284

第八章 燃烧科学技术发展中的几个科学问题284

第一节 氮氧化物的生成机理及燃烧控制284

一、概述284

二、煤燃烧过程中NOx的生成机理285

三、煤燃烧过程中NOx的破坏机理289

四、影响煤粉炉内NOx生成的因素291

第二节 催化燃烧294

一、催化燃烧控制NOx和CO生成的原理294

二、典型催化燃烧室294

三、催化燃烧催化剂的研究进展297

第三节 燃烧过程的相似与模化302

一、相似理论在燃烧过程中的应用302

二、燃烧空气动力过程的物理模化311

第四节 燃烧过程数值模拟312

一、基本原理、算法与程序特点313

二、数值模拟的结果317

第五节 富氧燃烧322

一、煤粉在富氧燃烧条件下的着火和燃烧特性323

二、富氧燃烧污染物释放和控制323

三、富氧燃烧方式下矿物质转化及灰熔融特征324

四、经济性评价324

第六节 化学链燃烧325

一、氧载体326

二、化学链燃烧反应器326

三、化学链燃烧系统与其他系统耦合327

思考题和习题328

参考文献329