燃烧学第一章一导论 教材和参考书 (1)周力行:湍流气粒两相流动和燃烧 的理论与数值模拟,科学出版社,1994 (2) F.A. WilliamS: Combustion Theory. Adison-Wisley 1985
燃烧学第一章—导论 教材和参考书 ： • （1）周力行：湍流气粒两相流动和燃烧 的理论与数值模拟, 科学 出版社，1994 • （2）F.A. Williams： Combustion Theory, Adison-Wisley，1985
1-1燃烧技术和燃烧科学的发展 (1)燃烧技术发展史 我国传说:燧人氏钻木取火 希腊传说:普罗米休斯把火带给人间。至少50万 年前人类学会用火。 恩格斯:“火”使人类脱离野蛮进入文明 “庄子”:木与木相摩则燃 战国齐国田单:火牛阵 晋代张华“博物志”:四川用天然气煮盐 火药和火箭:我国首先发明(至少在宋代) 燃烧技术的三次大发展:蒸汽机和内燃机(产 业革命);航空航天技术(二次世界大战); 能源危机(70年代末)
1-1 燃烧技术和燃烧科学的发展-------- （1）燃烧技术发展史 • 我国传说:燧人氏钻木取火 • 希腊传说:普罗米休斯把火带给人间。至少50万 年前人类学会用火。 • 恩格斯：“火”使人类脱离野蛮进入文明 • “庄子”：木与木相摩则燃。 • 战国齐国田单：火牛阵 • 晋代张华“博物志”：四川用天然气煮盐 • 火药和火箭：我国首先发明（至少在宋代） • 燃烧技术的三次大发展：蒸汽机和内燃机（产 业革命）；航空航天技术（二次世界大战）； 能源危机（70年代末）
(2)近代燃烧技术的发展 燃烧的强化-高能,高压,髙温,高速燃烧。 节能—高效率,低品位燃料燃烧 环保—低污染(低NOx,SOx,CO2,粉尘, 噪音,有毒气体)燃烧 火灾防治一森林,建筑和仓库火灾,矿井防爆 几种近代燃烧技术:氢氧燃烧;超音燃烧; 推重比燃烧;旋流(风)燃烧;流化床燃烧, 磁控燃烧;脉动燃烧;僅化燃烧;自蔓延燃烧
（2）近代燃烧技术的发展 • 燃烧的强化---高能，高压，高温，高速燃烧。 • 节能—高效率，低品位燃料燃烧 • 环保—低污染 （低NOx，SOx，CO2，粉尘， 噪音，有毒气体）燃烧 • 火灾防治—森林，建筑和仓库火灾，矿井防爆 • 几种近代燃烧技术：氢氧燃烧；超音燃烧；高 推重比燃烧；旋流（风）燃烧；流化床燃烧， 磁控燃烧；脉动燃烧；催化燃烧；自蔓延燃烧
(3)燃烧科学的发展 燃素论—18世纪中叶前 燃烧的氧化论- Lavoisier, Lomonosov(1756-1771) 燃烧热力学— Kirshof,Hess(19世纪) 燃烧反应动力学 Simonov,Lews(20世纪初) 燃烧学— Zeldovich, Frank- Kamenetsky, Spalding, Predvoditelev, Khitrin(20世纪30到50年代), Williams 化学(反应)流体力学 Von Karmen,钱学森(20世 纪60年代), Williams 燃烧的计算流体力学 Spalding, Gosman, Smoot, Swithenbank 多相湍流反应流体力学一周力行 燃烧的激光诊断学_ Durst, Bachalo, Adrain
（3）燃烧科学的发展 • 燃素论—18世纪中叶前 • 燃烧的氧化论—Lavosier，Lomonosov （1756-1771） • 燃烧热力学—Kirshoff，Hess （19世纪） • 燃烧反应动力学—Simonov，Lewis （20世纪初） • 燃烧学—Zeldovich，Frank-Kamenetsky，Spalding， Predvoditelev，Khitrin（20世纪30到50年代）， Williams • 化学（反应）流体力学—Von Karmen，钱学森（20世 纪60年代），Williams • 燃烧的计算流体力学—Spalding，Gosman，Smoot， Swithenbank • 多相湍流反应流体力学—周力行 • 燃烧的激光诊断学—Durst，Bachalo，Adrain
1-2燃烧 有强烈放热和发光的化学反应 固液气燃料(煤,非金属的碳,硅,硼,金属如钨钼 钛锆,钾钠钙镁,固体推进剂;石油产品和液态烃; 天然气和气态烃)氧化 类氧化一氮化,氯化 分解—联氨分解为氮和氢 代替反应一钠加水成为氢和氧化钠的反应 流动,传热,传质和反应的相互作用
1-2 燃烧 • 有强烈放热和发光的化学反应 固液气燃料（煤，非金属的碳，硅，硼，金属如钨钼 钛锆，钾钠钙镁，固体推进剂；石油产品和液态烃； 天然气和气态烃）氧化 类氧化—氮化，氯化 分解—联氨分解为氮和氢 代替反应—钠加水成为氢和氧化钠的反应 • 流动，传热，传质和反应的相互作用
1-3火焰 有浓度和温度剧烈变化的区域(不是发光的燃烧产物) 火焰能自动传播—缓燃(〈1ms)和爆震(3000m/s) 火焰的辐射,生碳和电离现象 层流和湍流火焰 ·扩散火焰和预混火焰(前者局部高温,辐射强,效率 差,后者反之) 化学平衡流动和冻结流动 扩散控制和动力控制的燃烧 绝热燃烧温度
1-3 火 焰 • 有浓度和温度剧烈变化的区域（不是发光的燃烧产物） • 火焰能自动传播—缓燃（〈1 m/s）和爆震（3000m/s） • 火焰的辐射，生碳和电离现象 • 层流和湍流火焰 • 扩散火焰和预混火焰（前者局部高温，辐射强，效率 差，后者反之） • 化学平衡流动和冻结流动 • 扩散控制和动力控制的燃烧 • 绝热燃烧温度
三种特征时间(流动,反应和 扩散时间)和两种 Damkohler数 tf=L/ tc=pcp(Tf-Too)/(wf Qf Id=L/DT=tT=1/u'=k/a i=tf / tc I I =d /c
三种 特征时间（流动，反应和 扩散时间）和两种Damkohler数 I f c II d c D = / D = / = = = = = = − L / D l / u k / L/ v c (T T )/ (w Q ) T T 2 d f c p f f f
反应流的两种极限情况 DT>1 反应平衡流
反应流的两种极限情况 反应平衡流 反应冻结流 D 1 D 1 II I
燃烧的两种极限情况 D )>>1 扩散(控制的)燃烧 I<<1 动力(控制的)燃烧
燃烧的两种极限情况 动力（控制的）燃烧 扩散（控制的）燃烧 D 1 D 1 II II
绝热燃烧温度 m=Too+Qf/[ /[(+0°p a> m=Too +0. 2 3aLoQox/[(+alocpl(a<D)
绝热燃烧温度 T T 0.2 3 L Q /[(1 L )c ] ( 1) T T Q /[(1 L )c ] ( 1) m 0 ox 0 p m f 0 p = + + = + +