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高等燃烧学 课 程 内 容 第一讲： 导论 第二讲：主要介绍化学热力学基础知识和化学动力学的基础知识; 第三讲：将对燃烧物理学基本方程进行分析，重点介绍斯蒂芬 （Stefen）流和相分界面上边界条件，以加深对燃烧反应边界条件的认识 第四讲：经典的燃料的着火理论，内容包括经典的热力爆燃理论，点火理论和强迫着火理论。 第五讲：火焰传播理论，主要介绍正常火焰传播和火焰稳定的基本原理及这一理论用于燃烧稳定的方法的理论基础； 第六讲：湍流燃烧理论与模型，这是目前发展较快的新的理论成果，介绍经典的表面皱折和容积燃烧两种湍流燃烧模型； 第七讲：液体燃烧的燃烧理论，除了介绍经典的油滴蒸发燃烧的理论，如Stefan流等的影响等。 第八讲：讨论煤的热解和燃烧的理论，内容包括煤的热解、煤的加热和着火、煤的着火模式理论、碳球的燃烧、煤燃烧过程等理论； 第九、十讲：针对燃烧过程中污染物的形成机理及其影响因素和控制方法进行介绍。 参考书目 岑可法等著，高等燃烧学，浙江大学出版社，2002 傅维镳等著，燃烧学，高等教育出版社，2000 第一讲 导论 为什么学习燃烧学? 火是人类文明的标志 燃烧现象无处不在 燃烧是化学发展的主线 燃烧是能源贡献的主要方式 燃烧是大气环境污染的主要来源 燃烧的定义 燃烧—燃料和氧化剂两种组分在空间激烈地发生放热化学反应的过程 燃烧的两个特征：发光、发热 燃烧过程是一个复杂的物理、化学的综合过程，它包括燃料和氧化剂的混合、扩散、预热、着火以及燃烧、燃烬等过程 燃烧科学的发展简史 燃烧是物质剧烈氧化而发光、发热的现象，这种现象又称为“火” “摩擦生火第一次使人类支配了一种自然力，从而最终把人和动物分开” 火的使用是人类出现的标志之一 第一次产业革命(18 世纪60 年代)在英国出现，其标志就是蒸汽机的产生，这是人类在火(燃烧)现象的长期知识和经验积累的结果 对火的认识 火是神的贡献，是普鲁米修斯为了拯救人类的灭亡，从天上偷来的 在我国，燧人氏钻木取火的故事更为切合实际和动人 但这些离火的本质相距甚远 十七世纪末叶德国化学家贝歇尔(J.J.Becher)和斯塔尔(G.E.Stahl,1660～1734)提出燃素论解释燃烧现象 一切物质之所以能够燃烧，都是由于其中含有被称为燃素的物质 一切与燃烧有关的化学变化都可以归结为物质吸收燃素与释放燃素的过程 燃素逸至空气中时就引起了燃烧现象，逸出的程度愈强，就愈容易产生高热、强光和火焰。物质易燃和不易燃的区别，就在于其中含有燃素量的多寡不同 这一学说对于许多燃烧现象无法说明： 燃素的本质是什么? 为什么物质燃烧重量反而增加? 为什么燃烧使空气体积减少? 1772年11月1日法国科学家拉瓦锡关于燃烧的第一篇论文发表了，其要点是由燃烧而引起的重量增加 这种“重量的增加”是由于可燃物同空气中的一部分物质化合的结果。燃烧是一种化合现象 当时拉瓦锡尚未完全弄清楚这空气的一部分是什么物质 1774年，普利斯特列(英国)发现了氧 拉瓦锡很快在实验中证明，这种物质在空气中的比例为1/5，并命名这一物质为“氧”（原义为酸之源） 拉瓦锡正确的燃烧学说得到确立，并因此而引起了化学界的一大革新 这仅仅是揭开了燃烧的本质 19世纪，由于热力学和热化学的发展，燃烧过程开始被作为热力学平衡体系来研究，从而阐明了燃烧过程中一些最重要的平衡热力学特性，如燃烧反应的热效应、 燃烧产物平衡组成、绝热燃烧温度、着火温度等 热力学成为燃烧现象认识的重要而唯一的基础 直到20世纪的30年代，美国化学家刘易斯(B.Lewis)和俄国化学家谢苗诺夫等人将化学动力学的机理引入燃烧的研究，并确认燃烧的化学反应动力学是影响燃烧速率的重要因素，且发现燃烧反应具有链锁反应的特点，这才初步奠定了燃烧理论的基础 随着上世纪初各学科的迅猛发展，在上世纪30年代和50年代之间，人们开始认识到影响和控制燃烧过程的因素不仅仅是化学反应动力学因素，还有气体流动，传热，传质等物理因素，燃烧则是这些因素的综合作用的结果，从而建立了着火、火焰传播、湍流燃烧的规律。 上世纪五十年代到六十年代，美国力学家冯·卡门(Vol. Karman)和我国力学家钱学森首先倡议用连续介质力学来研究燃烧基本过程，并逐渐建立了所谓的“反应流体力学”，学者们开始以此对一系列的燃烧现象进行了广泛的研究。 斯波尔丁(D.B. Spalding，国际计算流体与计算传热的主要创始人、英国帝国理工大学)在上世纪六十年代后期首先得到了层流边界层燃烧过程控制微分方程的数值解，并成功地接受了实验的检验； 遇到了湍流问题的困难，斯波尔丁和哈洛在继承和发展了普朗特，雷诺和周培源等人的工作，将“湍流模型方法”引入了燃烧学的研究，提出了一系列的湍流输运模型和湍流燃烧模型，并成功地对一