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第一篇 燃烧基础 1

第一章 燃烧化学反应动力学基础 1

第一节 燃烧化学反应动力学概述 1

第二节 燃烧化学反应速率 2

一、浓度 2

二、化学反应速率 3

三、基元反应与总包反应 4

四、质量作用定律 4

五、反应级数 5

六、基元反应的化学反应速率 6

七、总包反应的化学反应速率 8

第三节 影响化学反应速率的因素 9

一、温度对化学反应速率的影响——阿累尼乌斯定律 9

二、活化能E对化学反应速率的影响 11

三、压力对化学反应速率的影响 13

四、反应物浓度和摩尔分数对化学反应速率的影响 14

五、催化作用对化学反应速率的影响 15

第四节 链式化学反应 16

一、链式反应的特点 16

二、不分支链式反应 17

三、分支链式反应 18

四、分支链式反应的孕育与爆炸特点 22

第五节 燃烧化学反应中的化学平衡 23

第六节 氮氧化物形成的化学反应机理 25

思考题和习题 27

参考文献 28

第二章 燃烧空气动力学基础——混合与传质 29

第一节 湍流的物理本质和数学描写 29

一、湍流脉动 29

二、湍流的数学描写——雷诺方程组 33

三、湍流附加应力的假定 36

第二节 动量、热量和质量传递的比拟 40

一、分子运动扩散和湍流运动扩散 40

二、热量交换和质量交换的比拟 43

第三节 湍流射流中的积分守恒条件 45

一、湍流自由射流的特性 45

二、伴随流射流中的积分守恒条件 48

三、自由射流的积分守恒条件 51

四、“三传”过程中普遍适用的二元微分方程组 51

第四节 湍流自由射流中的混合与传质 52

一、湍流自由射流轴心线上参数的变化规律 52

二、大温差不等温自由射流的湍流混合与传质 58

三、射流本身因燃烧而不断升温情况下的混合与传质 60

四、气-固（液）两相射流中的混合与传质 63

第五节 旋转射流中的混合与传质 65

一、旋转射流的特性 65

二、旋流强度及旋转射流的流动形式 67

三、各种旋流器旋流强度的计算 69

四、旋转射流的一些实验研究结果介绍 70

第六节 钝体射流中的混合与传质 75

一、钝体射流的流动结构 75

二、钝体射流的流动特性 76

第七节 平行与相交射流中的混合与传质 78

一、混合与传质的动力参数条件 78

二、平行射流 79

三、相交射流 86

四、横向射流 91

思考题和习题 95

参考文献 97

第二篇 燃烧原理 98

第三章 着火理论 98

第一节 着火的基本概念 98

一、着火过程 98

二、着火方式与机理 98

三、着火条件的数学描述 100

第二节 热自燃理论 100

一、热自燃条件 100

二、热自燃温度 103

三、热自燃界限 105

四、热自燃孕育期 108

第三节 链锁自燃理论 111

一、链锁自燃与热自燃 111

二、链锁自燃条件 112

三、链锁自燃孕育期 114

第四节 强迫点燃理论 114

一、强迫点燃与热自燃 114

二、强迫点燃方法 115

三、炽热物体点燃理论 115

第五节 燃烧热工况 120

一、零元系统的燃烧热工况 120

二、一元系统的燃烧热工况 125

思考题和习题 127

参考文献 128

第四章 气体燃料燃烧 129

第一节 火焰传播 129

一、火焰传播现象 129

二、正常火焰传播 130

第二节 正常火焰传播速度 132

一、正常火焰传播速度的理论求解及分析 132

二、正常火焰传播速度的主要影响因素 137

第三节 扩散火焰与预混火焰 141

一、燃烧方式与火焰结构 141

二、气体燃料的预混燃烧 143

三、气体燃料的扩散燃烧 146

第四节 火焰稳定的原理和方法 152

一、火焰稳定的基本条件 152

二、火焰稳定机理 154

三、高速气流中火焰的稳定 156

四、火焰稳定的主要方法 159

第五节 湍流燃烧火焰特点 162

一、湍流火焰传播的皱折表面燃烧理论 163

二、湍流火焰传播的容积燃烧理论 166

三、湍流扩散燃烧 167

思考题和习题 169

参考文献 169

第五章 液体燃料燃烧 171

第一节 液体燃料的特性 171

一、油类燃料特性 171

二、其他液体燃料 174

第二节 液体燃料的雾化 175

一、雾化过程及机理 175

二、喷嘴 177

三、液体燃料雾化性能 180

第三节 液滴的蒸发 182

一、液滴蒸发时的斯蒂芬流 183

二、相对静止环境中液滴的蒸发 183

三、强迫气流中液滴的蒸发 186

四、液滴群的蒸发 188

第四节 液滴燃烧 189

一、静止液滴的燃烧 190

二、强迫气流中液滴的燃烧 193

三、液滴群的燃烧 196

四、合理配风 197

思考题和习题 199

参考文献 199

第六章 煤的燃烧 200

第一节 煤的燃烧过程、特点及其热解 200

一、煤的燃烧过程 200

二、水分的蒸发过程及对燃烧的影响 201

三、煤的热解与挥发分的燃烧 202

四、煤粒的着火 209

五、煤粒燃烧的一些实验研究结果 211

六、影响煤粒着火的因素 212

七、焦炭的燃烧特性 214

第二节 碳燃烧化学反应的过程 215

一、碳燃烧化学反应的步骤 215

二、碳燃烧过程中的吸附和解吸 216

三、碳燃烧过程中的扩散 219

第三节 碳的动力燃烧与扩散燃烧 222

第四节 碳的燃烧化学反应 226

一、碳的晶格结构 228

二、碳与氧的反应机理 228

三、碳和二氧化碳的反应机理 231

四、碳与水蒸气的反应 231

五、表面反应的碳球燃烧速率 232

六、二次反应对碳燃烧过程的影响 234

七、具有空间二次反应的碳球燃烧速率 238

第五节 多孔性碳球的燃烧 245

第六节 灰分对焦炭燃烧的影响 249

一、碳粒燃烧过程的物理模型 249

二、不同燃烧温度下灰分对燃烧的影响 251

三、灰分对焦炭燃烧的其他影响 253

第七节 煤粉燃烧 253

一、煤粉气流的输送与分配 253

二、煤粉气流的着火 259

三、旋转射流中煤粉的着火 265

四、直流射流中煤粉的着火 269

五、煤粉气流的燃尽过程 270

思考题和习题 273

参考文献 274

第三篇 燃烧科学技术的新发展 275

第七章 燃烧科学技术发展中的几个科学问题 275

第一节 氮氧化物的生成机理及燃烧控制 275

一、概述 275

二、煤燃烧过程中NOx的生成机理 276

三、煤燃烧过程中NOx的破坏机理 280

四、影响煤粉炉内NOx生成的因素 282

第二节 催化燃烧 285

一、催化燃烧控制NOx和CO生成的原理 285

二、典型催化燃烧室 285

三、催化燃烧催化剂的研究进展 288

第三节 燃烧过程的相似与模化 293

一、相似理论在燃烧过程中的应用 293

二、燃烧空气动力过程的物理模化 302

第四节 燃烧过程数值模拟 303

一、基本原理、算法与程序特点 303

二、数值模拟的结果 307

思考题和习题 312

参考文献 313