本本书是根据教育部高等学校能源动力类专业教学指导委员会制订的指导性专业培养计划,以新工科理念为指导思想,遵循专业人才培养的规律编写的。 本书阐述了燃烧学所必需的基础知识、基本理论和基本方法。全书共分为9章,主要内容包括燃烧与燃料简介、燃烧热力学、化学反应动力学、着火、层流预混燃烧、层流扩散燃烧、液滴蒸发和燃烧、固体燃料的燃烧及燃烧测量。各章均附有习题。本书内容力求讲解清晰、重点突出,便于自学。本书采用新国家标准与术语。 本书可作为普通高等学校机械工程类及相关专业本科生的教材或参考书,也可作为相关专业研究生的参考书,也可供制造业工程技术人员参考。
国内外已经出版了很多与燃烧学有关的教材,如Stephen R. Turns 编写的An Introduction to Combustion:Concepts and Applications,Irvin Glassman等人编写的Combustion,J. Warnatz等人编写的Combustion:Physical and Chemical Fundamentals, Modeling and Simulation, Experiments, Pollutant Formation,Sara McAllister等人编写的Fundamentals of Combustion Processes,chung K. Law编号的Combustion Physics。有些教材都已经修订了四版或者五版,充分说明了这些教材的权威性和普遍性。但是,这些教材的内容过多,有些理论部分的学术性太强,因此并不适合作为我国能动专业本科生的燃烧学教材。
本书综合了国内外燃烧学教材的优点,针对我国能动专业本科教学的特点,力求清晰地阐述燃烧学的基础知识、基本理论、基本方法。本书结构严谨、叙述简明,体现了专业知识的传统性、基础性、系统性和实用性,注重培养学生燃烧学研究的基本训练,以提高学生综合运用燃烧学知识来解决工程中实际问题的能力。本书全面采用新国家标准的计量单位、名词术语、材料牌号等。
本书由华中科技大学邹春担任主编,王兆文和娄春担任副主编,邹春负责全书的统编定稿工作。参加本书编写的人员有:邹春(编号第1章、第2章、第3章和第5章)、王兆文(编写第4章、第7章)、范爱武(编写第6章)、吴辉(编写第8章)、娄春(编写第9章)。
在本书的编写过程中,参考了近几年来国内出版的有关教材、论著和手册,在此向有关的著作者表示衷心感谢。
本书得到华中科技大学教材建设项目的资助,在此表示感谢!
后,向参与本书编写、审稿和出版工作,以及在编写过程中给予帮助和支持的各位同仁,致以诚挚的感谢!限于编者水平,书中难免存在不足和疏漏之处,恳请读者批评指教。
作者
邹春,男,1970年2月,湖南人,华中科技大学煤燃烧国家重点实验室教授,博士生导师。长期从事燃烧基础研究、湍流燃烧数值模拟以及小型燃烧装置研发等方面的研究。目前的主要研究方向是oxy-fuel燃烧、oxy-steam燃烧、MILD燃烧、对冲燃烧、燃烧模型以及小型燃烧装置。已经培养了博士生6名,硕士13名。现在读的博士生5名,硕士生10名。在国内外期刊、燃烧会议等发表被SCI/EI/ISTP收录的论文30余篇,拥有发明专利5项,实用新型专利10余项。获得过教*部推荐自然科学一等奖。
第1章燃烧与燃料简介(1)
1.1基本燃烧类型(2)
1.2燃料选择的基本考虑(4)
1.3燃料分子结构与命名(6)
1.4与燃烧相关的学科(8)
第2章燃烧热力学(10)
2.1热力学第一定律(10)
2.2理想气体混合物的属性(12)
2.3当量燃烧、生成焓和反应热(14)
2.4绝热火焰温度(20)
2.5热力学第二定律(24)
2.6定容、定压系统的平衡(25)
思考题(30)
参考文献(31)
第3章化学反应动力学(32)
3.1基元反应类型(32)
3.2基元反应速率与热释放速率(34)
3.3稳态近似与局部平衡假设(40)
3.4化学动力学模型详细描述(45)
3.5敏感性分析与产率分析(59)
3.6污染物生成机理(63)
第4章着火(68)
4.1自燃(68)
4.2压力对自燃温度的影响(72)
4.3强迫点燃(73)
4.4浓缩燃料的强迫点燃(76)
思考题(82)
第5章层流预混燃烧(84)
5.1引言(84)
5.2预混火焰结构(87)
5.3火焰传播速度和火焰厚度(90)
5.4火焰传播速度的测量方法(93)
4.5当量比、温度和压力对火焰传播速度的影响(98)
5.5层流预混火焰传播速度的计算(101)
5.6预混火焰的稳定(102)
第6章层流扩散火焰(113)
6.1概述(113)
6.2层流射流扩散火焰(114)
6.3对向流扩散火焰(119)
6.4碳烟的生成及影响因素(125)
思考题(131)
参考文献(131)
第7章液滴蒸发和燃烧(133)
7.1静止状态下的液滴蒸发(134)
7.2运动状态下的液滴蒸发(136)
7.3液滴的燃烧(138)
7.4液滴的初始加热过程(140)
7.5环境温度和压力的影响(141)
7.6液滴直径的分布(145)
习题(147)
第8章固体燃料的燃烧(149)
8.1碳的多相化学反应基础(150)
8.2碳的燃烧化学反应(155)
8.3碳的燃烧模型(158)
8.4煤的燃烧(171)
思考题(177)
第9章燃烧测量(178)
9.1燃烧测量技术概述(178)
9.2基于激光的燃烧测量技术(185)
9.3燃烧自发辐射测量技术(205)
参考文献(221)
附录ACHON气体系统中的重要热力学性质表(222)
附录B燃料特性(236)
附录C空气、氮气、氧化的相关性质(240)
附录D求解非线性方程的广义牛顿迭代法(242)
附录E碳氢化合物空气燃烧平衡产物的计算程序(244)