燃烧基本概念 煤炭燃烧方式
燃烧基本概念 煤炭燃烧方式
燃烧科学的发展史 燃烧是物质剧烈氧化与发光、发热的现象，这种现象又称为“火”。 人类认识火的过程是一个漫长的过程。“火”对人类而言，是一种 非常重要，却又难以驾驭的自然力量。 燧人氏钻木取火 普罗米修斯盗取火种
燃烧科学的发展史 燧人氏钻木取火 普罗米修斯盗取火种 燃烧是物质剧烈氧化与发光、发热的现象，这种现象又称为“火” 。 人类认识火的过程是一个漫长的过程。 “火”对人类而言，是一种 非常重要，却又难以驾驭的自然力量
燃素论 德国化学家约翰·约钦姆·贝歇尔在他于1669 年所发表的《物质的原理》中，认为固体的性质可 以认为是“石土”“油土”和“汞土”三种性质的 结合，其中的“油土”是所有可燃性物质都具有的， 就象炼金术中常用到的硫那样。 斯塔尔在自己1718年的著作中将“油土”改称 为“燃素”。他发现木头燃烧后的灰烬质量小于原 Georg cruefts Stahl.onoldo Francus. Med.Doct.ht.Prof Bull.Ord.Mall. 有质量，他认为这是木头失去燃素的证据。 格奥尔格·恩斯特·斯塔尔 燃素论可以说是让燃烧成为一门科学的最早的 Georg Ernst Stahl (1659年10月22日-1734年5月24日) 努力，虽然不久就被证明是完全错误的，但以斯塔 德国化学家，医生。燃素说和 尔为代表的一代科学家注意观察和理论总结的研究 活力说创始人 方法，为后代科学家提供了一个范例
格奥尔格·恩斯特·斯塔尔 Georg Ernst Stahl (1659年10月22日 – 1734年5月24日) 德国化学家，医生。燃素说和 活力说创始人 德国化学家约翰·约钦姆·贝歇尔在他于1669 年所发表的《物质的原理》中，认为固体的性质可 以认为是“石土”“油土”和“汞土”三种性质的 结合，其中的“油土”是所有可燃性物质都具有的， 就象炼金术中常用到的硫那样。 斯塔尔在自己1718年的著作中将“油土”改称 为“燃素” 。他发现木头燃烧后的灰烬质量小于原 有质量，他认为这是木头失去燃素的证据。 燃素论可以说是让燃烧成为一门科学的最早的 努力，虽然不久就被证明是完全错误的，但以斯塔 尔为代表的一代科学家注意观察和理论总结的研究 方法，为后代科学家提供了一个范例。 燃素论
氧化说 曲颈甑 玻璃钟罩 拉瓦锡通过钟罩 实验得出结论： 汞槽 空气是由氧气和 氮气所组成，氧 气占空气总体积 的五分之一。 1789年，拉瓦锡在他的名著《化学概论》里， 清楚地阐明了燃烧的本质： 1)燃烧时发出光和热； 2)物质只有在氧气中燃烧（也有例外，如氢 气能在氯气中燃烧，氯气也能在氢气中燃烧)； 安托万·拉瓦锡 Antoine Lavoisier 3)氧气在燃烧时被消耗； (1743年8月26日一1794年5月8日) 4)燃烧物在燃烧后所增加的重量，等于所消 法国著名化学家和生物学家， 耗的氧气的重量。 后世尊称拉瓦锡为现代化学之父 拉瓦锡坚决摈弃了“燃素学说”。他指出： 世界上根本不存在什么“燃素”！
氧化说 安托万·拉瓦锡 Antoine Lavoisier （1743年8月26日－1794年5月8日） 法国著名化学家和生物学家， 后世尊称拉瓦锡为现代化学之父 1789年，拉瓦锡在他的名著《化学概论》里， 清楚地阐明了燃烧的本质： 1）燃烧时发出光和热； 2）物质只有在氧气中燃烧（也有例外，如氢 气能在氯气中燃烧，氯气也能在氢气中燃烧）； 3）氧气在燃烧时被消耗； 4）燃烧物在燃烧后所增加的重量，等于所消 耗的氧气的重量。 拉瓦锡坚决摈弃了“燃素学说”。他指出： 世界上根本不存在什么“燃素”！ 拉瓦锡通过钟罩 实验得出结论： 空气是由氧气和 氮气所组成，氧 气占空气总体积 的五分之一
化学反应动力学 19世纪，人们将燃烧作为热力学平衡 体系来研究，阐明了燃烧过程中重要的平 衡热力学特性 20世纪30年代，美国化学家刘易斯和 俄国谢苗诺夫将化学动力学的机理引入燃 烧研究，认为化学反应动力学是影响燃烧 速率的重要因素，初步奠定了燃烧理论的 基础 30~50年代，人们认识到燃烧是化学 反应动力学、气体流动、传热、传质等物 尼古拉·尼古拉耶维奇·谢苗诺夫 Hnkonai HnkonaeBny CeMeHOB 理因素的综合作用。冯·卡门、钱学森提 (1896年4月15日-1986年9月25日) 出用连续介质力学研究燃烧一“反应流体 苏联医生和化学家 1956年获得诺贝尔化学奖 力学
化学反应动力学 尼古拉·尼古拉耶维奇·谢苗诺夫 Никола́й Никола́евич Семёнов (1896年4月15日－1986年9月25日) 苏联医生和化学家 1956年获得诺贝尔化学奖 19世纪，人们将燃烧作为热力学平衡 体系来研究，阐明了燃烧过程中重要的平 衡热力学特性。 20世纪30年代，美国化学家刘易斯和 俄国谢苗诺夫将化学动力学的机理引入燃 烧研究，认为化学反应动力学是影响燃烧 速率的重要因素，初步奠定了燃烧理论的 基础 。 30～50年代，人们认识到燃烧是化学 反应动力学、气体流动、传热、传质等物 理因素的综合作用。冯·卡门、钱学森提 出用连续介质力学研究燃烧—“反应流体 力学”
计算燃烧学 在20世纪60年代后期，斯波 尔丁(D.B.Spalding)首先得到 6u!pleds 了层流边界层燃烧过程控制微分 方程的数值解，并和哈洛 (F.H.Har low)在继承和发展了 普朗特(Prandtl)、雷诺 (Reynolds)和周培源等人研究 工作的基础上，将“湍流模型方 法”引入了燃烧学的研究，在众 斯波尔丁(D.B.Spalding) 多科学家的共同努力下，逐渐形 英国帝国理工学院教授 计算流体力学(CFD)奠基人 成了所谓的“计算燃烧学
计算燃烧学 在20世纪60年代后期，斯波 尔丁（D.B.Spalding）首先得到 了层流边界层燃烧过程控制微分 方程的数值解，并和哈洛 （F.H.Harlow）在继承和发展了 普朗特（Prandtl）、雷诺 （Reynolds）和周培源等人研究 工作的基础上，将“湍流模型方 法”引入了燃烧学的研究，在众 多科学家的共同努力下，逐渐形 成了所谓的“计算燃烧学” 。 斯波尔丁（D.B.Spalding） 英国帝国理工学院教授 计算流体力学（CFD）奠基人
燃烧反应基本概念
过渡态理论 过渡状态 [CAB] CA+B/ 反应物 C+AB 产物 反应进程 螚 H 20世纪30年代，普林斯 顿大学的艾林(Ey ing)等提 断键所需能量 出了过渡状态理论。 组键放出能量 理论基本内容：当两个 具有足够能量的反应物分子 相互接近时，分子的价键要 新键重组 经过重排，才能变成产物分 旧键断裂 子，而此过程中，必须经过 净放出能量 一个过渡状态，处于过渡状 0⊙0 态的体系称为活化络合物 (中间产物)
过渡态理论 20世纪30年代，普林斯 顿大学的艾林(Eying)等提 出了过渡状态理论。 理论基本内容：当两个 具有足够能量的反应物分子 相互接近时，分子的价键要 经过重排，才能变成产物分 子，而此过程中，必须经过 一个过渡状态，处于过渡状 态的体系称为活化络合物 (中间产物)
有效碰撞理论 分子必须碰撞才能发生反应， 但不是所有的分子间的碰撞都能 发生化学反应。是否能反应取决 于能量等因素，与碰撞时具体变 O. 化过程密切相关。在实验证明中， Q 反应物分子发生的亿万次的碰撞 中，只有极少数碰撞是有效的， O 也称为有效碰撞。 N. N. 在CO+NO2→CO2+NO反应 中CO分子和NO2分子可有不同取 无效碰撞。 有效碰撞。 向的碰撞，只有碳原子与氧原子 相碰撞才有可能发生氧原子转移， 假如是碳原子与氮原子相碰撞就 不可能发生氧原子的转移
有效碰撞理论 分子必须碰撞才能发生反应， 但不是所有的分子间的碰撞都能 发生化学反应。是否能反应取决 于能量等因素，与碰撞时具体变 化过程密切相关。在实验证明中， 反应物分子发生的亿万次的碰撞 中，只有极少数碰撞是有效的， 也称为有效碰撞。 在CO+NO2→CO2+NO反应 中CO分子和NO2分子可有不同取 向的碰撞，只有碳原子与氧原子 相碰撞才有可能发生氧原子转移， 假如是碳原子与氮原子相碰撞就 不可能发生氧原子的转移
如图：三对分子对具有相同的相对动能，但碰撞的剧烈程度显 然不同，分子间碰撞有效性还取决于分子间的相对位置
如图：三对分子对具有相同的相对动能，但碰撞的剧烈程度显 然不同, 分子间碰撞有效性还取决于分子间的相对位置