燃烧学复习资料整理 中国矿业大学(教学内容)
燃烧学—第4章3
爆轰极限（体积％）
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《燃烧学》--第四章
燃料空气弹
据报载，美国在对阿富汗的军事行动中使用了一种称为燃料空气 弹(fuel air explosive projectile，FAE)的新式武器，当被投掷或发 射到目标上空时，液体燃料连同雷管、定时器一起撒到地面，燃 料很快汽化成雾状，散布在空气中，经过预定的延迟时间，由雷 管引爆，产生威力强大的爆炸。燃料空气弹内装的炸药是容易汽 化的液态碳氢化合物，如环氧乙烷、环氧丙烷、甲基乙炔和丙二 烯等，本身不含氧或只含很少的氧，必须与空气混合才会爆炸。 由于它爆炸时几乎把附近空气中的氧消耗殆尽，在这个范围的人 即便不被炸死，也会因缺氧而窒息死，所以燃料空气弹又称窒息 弹。燃料空气弹爆炸时会产生2500℃左右的高温火球，并形成强 大的冲击波和热气浪，炸点附近的冲击波传播速度可达2200m/s， 超压达5~20MPa)。燃料空气弹的破坏威力较大，可使暴露的士 兵失去作战能力，使电子设备受到破坏，可大面积杀伤人员和摧 毁无防护的武器，如地面的和躲在普通工事或民房内的人员，停 机坪上的飞机，暴露的导弹、雷达和电台天线等。
dx V激 dt
2-2’ 截面间的距离为 质量守恒
2
2′
1
dx气＝Vdt
2
2′
1
1 Adx 2 Adx dx气
V激＝
dx气
2 2 1V源自dx中国矿业大学能源学院安全与消防工程系
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1-2截面间气体的动量变化： 在激波通过前，气体的速度为0； 激波通过后，气体的速度由0增加到ΔV，所以1-2截面间在dt时间内的动 量变化为ρ1AdxΔV。 作用于这部分气体上的冲量为（p2-p1）Adt。 动量守恒定律
燃烧学—第3章4
灭火措施3.改善系统的散热条件
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链锁反应理论中的灭火分析
《燃烧学》--第三章 燃烧学》--第三章
灭火条件：根据链锁反应着火理论， 灭火条件：根据链锁反应着火理论，必须使系统中的自由基 增长速度（ 增长速度（主要是链传递过程中由于链分支而引起的自由基 增长）小于自由基的消毁速度。 增长）小于自由基的消毁速度。 1.降低系统温度，以减慢自由基增长速度。 降低系统温度，以减慢自由基增长速度。 降低系统温度
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(T − T∞ )
Tm − T − E / RT & q g = ∆H c ρ ∞ K T − T e m ∞
q E E q
& ql =
GC p V
E
(T − T∞ )
《燃烧学》--第三章 燃烧学》--第三章
（q0，T0）
qL
hF/V增加 增加 qL （ q0 ， T 0 ） q
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《燃烧学》--第三章 燃烧学》--第三章
灭火措施1.降低系统氧或者可燃气浓度
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《燃烧学》--第三章 燃烧学》--第三章
灭火措施.降低系统环境温度
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《燃烧学》--第三章 燃烧学》--第三章
《燃烧学》--第三章 燃烧学》--第三章
燃烧学
燃烧学
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《燃烧学》--第三章 燃烧学》--第三章
上节课内容回顾
强迫着火（点火） 强迫着火（点火）
燃烧学—第3章2
讨论： 讨论：
∂ θ x ∂ θ x ∂ θ + ( 0 )2 + ( 0 )2 = − δ exp( θ ) 2 2 2 y0 z0 ∂ x1 ∂ y1 ∂ z1
2 2 2
《燃烧学》--第三章
1）方程的解完全受 0/y0，x0/z0和δ控制 ）方程的解完全受x 控制 2）当物体的形状确定后，其解，即稳态温度分布仅取决于 的值。 ）当物体的形状确定后，其解，即稳态温度分布仅取决于δ的值 的值。 n 2 ∆H c K nC AO Ex0 − E / RT δ= e 2 KRT0 3）δ表征物体内部化学放热和通过边界向外传热的相对大小。 表征物体内部化学放热和通过边界向外传热的相对大小。 ） 表征物体内部化学放热和通过边界向外传热的相对大小 4） x0、T0增加， δ增加 当δ大于某一临界值 时，方程无解， 增加， 增加 增加. 大于某一临界值δcr时 方程无解， ） 大于某一临界值 即物体内部不能得到稳态温度分布，就会自燃。 即物体内部不能得到稳态温度分布，就会自燃。 5）δcr仅取决于体系的外形 ） 仅取决于体系的外形
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《燃烧学》--第三章
n 2 x0 2 ∂ 2θ x0 2 ∂ 2θ ∆H c K n C AO Ex0 − E / RT ∂ 2θ +( ) +( ) =− e 2 2 2 2 y 0 ∂y1 z 0 ∂z1 KRT0 ∂x1
e
E − RT
=e
−
E R(T+T0 −T0 )
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《燃烧学》--第三章
自燃临界准则参数δcr的求解 自燃临界准则参数 的求解
以无限大平板为例
燃烧学—第5章2
16.3
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《燃烧学》--第五章
举例：飞机油箱中燃油的爆炸温度极限的变化
图 5-14 图
飞机飞行期间燃油可燃性区域示意
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《燃烧学》--第五章
3．水分或其他物质含量
在可燃液体中加入水会使其爆炸温度极限升高。 如果在闪点高的可燃液体中加入闪点低的可燃液体，则混合液体 的爆炸温度极限比前者低，即使低闪点液体的加入量很少，也会 使混合液体的闪点比高闪点液体的闪点低得多
35866 t上 311.7K＝38.6℃ ' 2.303 8.314 9.8443 lg6839 2.303 R C lg Pf Lv 35866 t下 278.1K＝5.0℃ ' 2.303 8.314 9.8443 lg1287 2.303 R C lg Pf
或者利用安顿（Anloine）方程
b lg p a tc
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《燃烧学》--第五章
例5—1 已知癸烷的爆炸下限为0.75％，环境压力为 1.01325×105Pa，试求其闪点。 解 闪点对应的蒸气压为 Pf＝0.75%×1.01325 ×l05＝760（Pa） 查表5—5，癸烷的Lv＝45612 J/mol，C′=10.3730。 将已知值代入式（5-17b），得闪点为
液面上方液体蒸气浓度达到爆炸浓度极限，混合气体遇火源 就会发生爆炸。 蒸气浓度与温度成一一对应关系。 蒸气爆炸浓度上、下限所对应的液体温度称为可燃液体的爆 炸温度上、下限，分别用t上、t下表示 液体温度处于爆炸温度极限范围内时，液面上方的蒸气与空 气的混合气体遇火源会发生爆炸。
燃烧学复习大纲
燃烧学复习大纲《燃烧学》考研复习大纲1.教材徐通模主编,《燃烧学》，机械工业出版社，2021年2.课程学习目标和基本要求2.1学习目的燃烧是动力工程和工程热物理的二级学科之一。
本文主要研究燃烧反应过程中的各种强放热反应，即流动、传热、传质和化学反应的综合现象。
学习的目的是了解燃烧现象的本质、主要影响因素以及燃烧过程的发展变化规律，能够运用理论知识掌握气体燃料、液体燃料和固体燃料燃烧过程的原理和研究方法。
2.2基本要求（1）能够从理论上准确地认识燃烧现象，了解燃烧过程发生、发展的规律。
（2）掌握对燃烧过程进行理论分析的基本方法，以及对物理过程进行数学处理的基本方法。
（3）学会研究燃烧过程的一些基本实验方法，能够初步利用一些经典实验研究燃烧过程的方法。
（4）了解燃烧理论和燃烧研究方法的新发展。
3.复习内容3.1燃烧化学基础（1）化学动力学基础：基本反应，质量作用定律，阿累尼乌斯定律，反应级数，一级反应和二级反应特点（2）化学反应的化学平衡、分类和特征（3）链式反应：支链反应、直链反应3.2燃烧物理基础（1）传质学基础：费克扩散定律，直角坐标系传质学方程（2）流体力学基础：直流自由射流、旋转射流和直流交叉射流的基本概念和应用特性3.3气体燃料的燃烧（1）预混可燃气的着火和自燃理论：绝热条件下和非绝热条件下非稳态着自燃理论（2）预混可燃气体的点燃理论：无穷大平板点燃理论――零值梯度理论（3）层流火焰传播：火焰传播速度的概念和理论（4）湍流火焰传播：湍流火焰传播模型的分类和主要特征（5）扩散火焰：扩散火焰的概念和火焰长度理论（6）射流火焰：自由射流、旋转射流和直流交叉射流火焰的特点（7）火焰的稳定性：工业火焰稳定的基本原理和方法3.4液体燃料的燃烧（1）液体燃料燃烧特性（2）斯蒂芬流（3）单液滴蒸发理论（4）单液滴燃烧理论（5）液雾燃烧的理论基础（6）液体燃料的燃烧组织3.5固体燃料的燃烧理论（1）煤的热解过程分类及其特点（2）碳的燃烧化学反应：碳燃烧的非均相化学反应理论、扩散燃烧区和功率燃烧区和过渡燃烧区理论（3）炭球燃烧速率和燃尽时间：纯炭球化学反应速率和燃尽时间理论（4）煤颗粒燃烧过程：含灰炭球燃烧速率和燃尽时间理论（5）煤粉气流的燃烧过程：煤粉燃烧特点，煤粉燃烧组织理论基础3.6燃烧污染物的生成和控制（1） nox的形成机理与控制（2）sox的形成机理与控制。
燃烧学—第2章
Nu
努塞尔数 葛拉晓夫数
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gl3 gl3 T Gr v 2 v2
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《燃烧学》--第二章
过渡区 U∞ U（ y ） y U∞ 层流边界层 湍流边界层 δh（x）
δh（x）
x
x
流线
层流内层
U（0）＝0
（ a） 图2-3 平板上的绝热流动边界层系统
1/ 2
热边界层
T q ' ' k y
8 h l Re l
y 0
1 Pr3 h
普朗特数Pr＝v/α
q' '
k
T Ts
hl 0.35Re1 / 2 Pr1 / 3 k
h
k 1/ 2 1 / 3 l 8 / Re P r 0.35
T∞
T0
x
初始条件和边界条件
t 0, 0
x 0,
h( ) k
θ h , x ( ) k x
解为：
T T0 erfc( x / 2 t ) exp( xh / k h 2t / k 2 ) erfc( x / 2 t h t / k ) T T0
（b）
U∞ T∞
U∞
T＝T（y） δh（x）
x
δθ（x）
Ts 图2-4 平板上的非绝热流动边界层系统 （虚线表示流动边界层，实线表示热边界层）
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《燃烧学》--第二章
2.3热辐射
Q Qr Qa 吸收率α=Qa/Q, 黑体为1 反射率r=Qr/Q, 白体为1 透射率d=Qd/Q, 透明体为1
燃烧学—第7章资料
I I 0 exp KL
K为消光系数
K KmM s
烟气浓度通常用光密度（或光学密度）D来衡量。其定义为：
I o D log I LK K m LM s D 2.3 2.3
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log d gn
N i log d i N i 1
n
采用标准差来表示颗粒尺寸分布范围内的宽度，即
log g [
i 1
n
log d
i
log d gn N i
2
N
]1 / 2
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《燃烧学》--第七章
7.5.2.2烟气的浓度和烟气光密度
顶棚射流
R
H
Q
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《燃烧学》--第七章
室内火灾的发展过程
平 均 温 度 轰然
初期增长阶段
充分发展阶段
衰减阶段
时间 图7-4室内火灾发展的温度－时间曲线
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《燃烧学》--第七章
室内火灾可分为三大阶段
（1）初期增长阶段：
从出现明火算起 开始火焰体积较小，燃烧状况与敞开环境中的燃烧差不多； 随后火焰体积逐渐增大； 室内的通风状况对火灾的后续发展具有重要影响。
烟气生成速率也可用体积速率来表示，即
M Vs
s
ρ s为热烟气的密度，其大小随温度改变而改变
293 s 0 T 273
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《燃烧学》--第七章
燃烧学复习资料
燃烧学复习资料第六章1.固体的阴燃⑴阴燃：可燃固体在堆捆或空气不足的条件下，发生的只冒烟而无火焰的燃烧现象。
在规定的试验条件下，可燃固体发生的持续、有烟、无焰的燃烧现象。
（材料燃烧性能实验定义）⑵阴燃发生条件①内部条件：受热后能产生刚性结构的、多孔性物质（如碳）的可燃固体，具备多孔蓄热和大面积吸附氧。
②引起阴燃的热源：ⅰ自燃热源；ⅱ先阴燃热源；ⅲ有焰燃烧熄火后阴燃；ⅳ物质内部热点或外部热流。
⑶阴燃的结构区域I：热解区。
在该区内温度急剧上升，并且从原始材料中挥发出烟。
相同的固体材料，在阴燃中产生的烟与在有焰燃烧中产生的烟大不相同，因阴燃通常不发生明显的氧化，其烟中含有可燃性气体，冷凝成悬浮粒子的高沸点液体和焦油等。
区域II：炭化区。
在该区中，炭的表面发生氧化并放热，温度升高到最大值。
在静止空气中，纤维素材料阴燃在这个区域的典型温度为600～750℃。
该区产生的热量一部分通过传导进入原始材料，使其温度上升并发生热解，热解产物（烟）挥发后就剩下炭。
对于多数有机材料，完成这种分解、炭化过程，要求温度大于250～300℃。
区域III：残余灰／炭区。
在该区中，灼热燃烧不再进行，温度缓慢下降。
⑷阴燃传播速度的影响因素①颗粒大小；②湿度；③粉尘厚度；④外加气流；⑤外加剂。
⑸阴燃向有焰燃烧的转变(一)阴燃从材料堆垛内部传播到外部时转变为有焰燃烧(二)加热温度提高，阴燃转变为有焰燃烧(三)密闭空间内材料的阴燃转变为有焰燃烧2.固体的燃烧形式（一）蒸发式燃烧火源加热——熔融蒸发——着火燃烧（关键阶段）火源加热——升华——着火燃烧（二）表面燃烧：在可燃固体表面上由氧和物质直接作用而发生的燃烧现象。
（三）分解燃烧火源加热——热解——着火燃烧（关键阶段）（四）熏烟燃烧（阴燃）：某些物质在堆积或空气不足的条件下发生的只冒烟而无火焰的燃烧现象。
（五）轰燃：可燃固体析出的可燃挥发分在空气中的爆炸式燃烧。
异相（非均相）燃烧：可燃物与氧化剂处于固、气两种不同状态时的燃烧现象。
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燃烧学复习提纲
第一章
1、燃烧的本质及燃烧的条件（充分条件及必要条件）、燃烧三角形；
答：燃烧的本质：所谓燃烧是指可燃物与氧化剂作用发生的放热反应，通常伴有火焰、发光或发烟的现象。
燃烧的条件：充分条件：可燃物和助燃物要有一定的数量和浓度，点火源要有一定的温度和足够的能量。
必要条件：可燃物、助燃物、点火源。
燃烧三角形：可燃物、氧气、点火源。
2、理论空气量、理论烟气量、过量空气系数；
答：理论空气量：是指单位量的燃料完全燃烧所需要的最少的空气量，通常也称为理论空气需要量。
固体：
2-20O C H S O V =++-22.4101243232⎛⎫⨯⨯ ⎪⎝⎭
， 2
0O 0air V V =0.21，，
气体：
220O 222113V =CO+H +H S+n 102224n m m C H O -⎡⎤⎛⎫+-⨯ ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦
∑， 2
0O 0air V V =0.21，，
理论烟气量：
固体：
20,22.412100
co C V =
⨯ 20,22.432100
SO S V =⨯ 20,0,22.40.7928100
N air N V V =⨯+ 20,22.422.4181002100N W H V =⨯+⨯ 气体：
()220,210CO n m V CO CO nC H -=++⨯∑
220,S 2H S 10O V -=⨯
220222V 102O n m m H H O H S C H -⎛⎫=+++⨯ ⎪⎝⎭
∑，H 22020,V 100.79air N V -=⨯+，N
过量空气系数：实际空气需要量通常大于理论空气需要量。
,0,V air air V αα=
α——过量空气系数
α＝1时，燃料与空气量比称为化学当（计）量比
α<1 时，实际供给的空气量少于理论空气量。
燃烧不完全 α>1时，实际空气量多于理论空气量，才能保证完全燃烧 气态可燃物α＝1.02－1.2；
液态可燃物α＝1.1－1.3；
固态可燃物α＝1.3－1.7。