燃烧学
工程燃烧学工程燃烧学9
五、组合射流
1. 组合平行射流 2. 交叉流 3. 组合旋转射流 凡是可以强化扰流、产生卷吸及回流的组合射流均可以用于强化稳燃
气流的旋转和射流最大速度、离喷嘴的距离x等有关，距喷嘴越远，射流最大速度急 剧下降。轴向速度u和径向速度v 按x-1的规律衰减，而切向速度w 则按x-2的规律衰减。
5）旋转射流的射程较小。 旋流强度增加时，不同方向局部最大速度均增加，但火炬射程却衰减很快。因此可用
改变旋流强度的办法来调节火炬射程。
四、旋转射流
四、旋转射流
3. 使流体发生旋转的方法
将流体或其中的一部分切向引进一个圆柱导管 在轴向管内流动中应用导向叶片
利用旋转的机械装置使通过该装置的流体发生旋转运动，这类装置包 括旋转导叶、旋转格栅和旋转管
四、旋转射流
4. 工业燃烧中常用的旋流发生器
蜗壳式旋流发生器
径向导叶式旋流发生器
轴向导叶式旋流发生器
四、旋转射流
1. 旋转射流分类
1）自由旋转射流：
旋转气流离开旋流发生器后，喷向一个足够大的空间，由于不 受固体表面的限制而能够自由扩张，例如煤粉炉中旋流燃烧器 喷出的气流
2）半自由旋转流动：
旋转流动在外边界上不能自由扩张，如旋风炉
3）复合旋转射流：
各类射流与旋转射流的组合
四、旋转射流
1. 旋转射流分类
一、环形和共轴射流
1. 环形和共轴射流概念：
2. 存在外部回流及中心回流区。环形射流的中心具有一个反向的回流区。对共轴射流而言， 在中心射流和环形射流的交界面的尾迹中也存在着这样一个回流区。回流区的尺寸和回流 速度对着火的稳定性以及中心射流和环形射流间的混合速度都有较大影响。
二、有限射流
1. 概念：喷入有限空间的射流称为有限射流。 2. 流动特性：射流外边界与有限空间的器壁存在回流区。
教学课件 《燃烧学(第2版)》徐通模
六、基元反应的化学反应速率
在基-基之间的基元反应中，两个分子消失而形成组分C，需要“第三者”参与才 能完成该反应过程。在碰撞期间，新生成的分子的内能 传递给分子M，并表现为M 的动能，以带走形成稳定组分的能量，如果没有这一能量传递过程，新形成的分子会 分解回到 它的组成原子。
实际上，在三分子反应中三个分子相互碰撞的概率很小，因此，化学反应速率极 低。在气相反应中，三分子反应很少见，属于这类反应的只有NO参加的某些反应。 目前还没有发现三分子以上的碰撞反应。
• 在比较理想化的实验条件下测定的基元反应速率可直接应用到压力 较高且存在其他成分的场合
基元反应的化学计量系数代表参与反应的组分的摩尔数，基元反应 分为以下形式，相应的化学反应速率为：
1、双分子反应：
dcA dt
kbicAcB
2、单分子反应：
dcA dt
kunicA
3、三分子反应
：dcA dt
ktercAcBcM
• 在分析实际燃烧系统时，为了简化起见，基于总包反应的
概念，写出总反应方程式，并借用质量作用定律的形式写
出其反应速率表达式
根据质量作用定律，燃料的消耗速率表示为：
dcF dt
k
cFa
cb O2
• 对总包化学反应，指数a、b与反应级数有关，由试验曲线
3、反应物和反应产物的浓度随时间的变化曲线
c A :反应物初始浓度
cx :反应产物在任一时刻的浓度
4、异相反应（固态与气态同时存在）
反应速率是指在单位时间内、单位表面积上参加反应的物质的量
三、基元反应与总包反应
绝大多数化学反应为复杂化学反应：并非一步完成，经若干相继的中间反 应，涉及若干中间产物生成最终产物 基元反应是组成复杂反应的各个反应 表示反应物分子、原子或原子团直接碰撞而发生的化学反应各个过程
燃烧学
一、燃烧与火焰的基本概念1、燃烧通常把具有强烈放热并伴随有光辐射的快速化学反应过程都称为燃烧，如典型的强烈氧化反应，以及与此相似的氮化、氟化等反应也称为燃烧。
（在有两种组分参加的燃烧反应中，把放出活泼氧原子（或类似的原子）的物质称为氧化剂，而另一类组分则称为燃料。
）2、燃烧过程的特性除发光、发热等外部特征外，还具有电离和在可燃介质中传播的特征。
火焰辐射由于火焰发光、发热等导致，主要包括：热辐射——主要是化学稳定产物的光谱带，最强的光谱带一般在红外区。
化学发光辐射——不连续光谱带发射的结果，主要来自于化学反应过程中CH、OH、O等自由基的激发态电子。
炽热固态烟粒和碳粒的辐射——连续辐射，具有较宽的光谱带范围。
电离特性一般在碳氢化合物和空气中的燃烧火焰中（尤其是层流火焰中）的气体具有较高的电离度。
自行传播火焰向周围可燃介质传播，直到整个反应系统终止。
根据传播机理和特征包括两类火焰：缓慢燃烧火焰——通过导热使未燃气体温度升高（或通过扩散作用将自由原子、自由基传递到未燃气体中产生链式反应），以约0.2~1m/s的速度稳定、缓慢地传播。
爆轰火焰——依靠激波的压缩作用使未燃气体温度升高，传播速度约为几km/s）。
3、燃烧过程的本质（1）化学的观点：燃烧过程中原来物质的分子结构被破坏，原子中的外层电子重新组合，经过一系列的中间产物的演变，最后形成了生成物即燃烧产物。
在化学反应中，总的化学能降低了，这部分能量主要以热能和光能的形式被释放出来，表现为火焰现象。
（2）物理的观点：燃烧过程总是发生在流动系统中，这种流动可能是均相流，也可能是多相流，可以是层流也可以是湍流；燃烧过程总是发生在不均匀物质场的条件下，多种组分之间会发生混合、扩散等现象，甚至还有物质相态的变化。
燃烧引起的不均匀温度场，使燃烧过程中还伴有能量的传递，且如外界电磁场、重力场等因素也会对燃烧过程产生显著的影响。
因此，燃烧是一种物理和化学的复杂的综合动态过程，燃烧学的学习必然涉及燃烧的化学热力学和化学动力学基础、燃烧的流体力学和传热传质基础等相关理论基础，以及化学动力学控制的燃烧、液体与煤燃烧的理论、预混气体火焰、湍流燃烧等基本燃烧现象。
燃烧学课件
表3-4某些常见可燃物在空气中的自燃点
物质名称 氢气 一氧化碳 硫化氢 自 燃 点 (℃) 物质名称 400 610 260 二硫化碳 乙醚 汽油 自 燃 点 物质名称 (℃) 黄磷 90 160 530-685 麦芽 赛璐珞 自 燃 点 ( ℃) 30 200 180
乙炔
305
煤油
210
木 粉 （ 沉 积 260 状）
2．闪点是可燃性液体分类的依据 易燃液体：闪点≤61℃的可燃性液体。 可燃液体：闪点>61℃的可燃性液体。 易燃液体按其闪点的高低分为以下三项： ① 低闪点液体：闪点﹤一18℃； ② 中闪点液体：一18℃≤闪点﹤23℃； ③ 高闪点液体：23℃≤闪点≤61℃； 3、根据闪点确定灭火剂的供给强度 灭火剂供给强度，指每秒钟每平方米面积上供给 灭火剂的数量，泡沫液用L· S-1· m-2所示。
燃烧学
一、燃烧的概念
燃烧——可燃物与氧化剂作用发生的放热反 应，通常伴有火焰、发光和(或)发烟现象。 燃烧具有三个特征，即化学反应、放热和发 光。通电的电炉和灯泡虽有发光和放热现象， 但没有进行化学反应，只是进行了能量的转 化，故不是燃烧；生石灰遇水发生了化学反 应，并且放出大量的热，但它没有发光现象， 它也不是燃烧。这些现象虽不是燃烧，但在 一定条件下，可作为着火源引起燃烧或引发 火灾。
二、燃烧的基本条件
任何物质发生燃烧，必须具备以下三个必要条件， 即可燃物、氧化剂和温度(引火源)。人们总是用 燃烧三角形来表示燃烧的三个必要条件(见图3— 1)。只有在上述三个条件同时具备的情况下可燃 物质才能发生燃烧，三个条件无论缺少哪一个， 燃烧都不能发生。
进一步研究表明，用燃烧三角形来表示无焰燃烧 的基本条件是非常确切的。而对有焰燃烧，因燃 烧过程中存在未受抑制的游离基(自由基)作中间 体，因而燃烧三角形需增加一个坐标，形成燃烧 四面体(见图3—2)。自由基是一种高度活泼的化 学基团，能与其他的自由基和分子起反应，从而 使燃烧按链式反应的形式扩展。因此，有焰燃烧 的发生需要四个必要条件，即可燃物、氧化剂、 温度和未受抑制的链式反应。
全国高等教育自学考试《消防燃烧学》
消防燃烧学：保护生命和财产安全的重要学科引言：消防燃烧学是一门研究火灾与燃烧过程的学科，它涉及到了人类社会中最基本的安全问题。
通过深入研究火灾的起因、传播规律以及防控措施，消防燃烧学为保护生命和财产安全提供了重要的理论和技术支持。
本文将介绍消防燃烧学的基本概念、研究内容以及在实际应用中的重要性。
第一部分：消防燃烧学的基本概念消防燃烧学是研究火灾与燃烧过程的学科，它主要包括以下几个方面的内容：1.燃烧原理：研究燃料、氧气和点火源之间的相互作用关系，以及燃烧过程中释放的能量和生成的产物。
2.火灾起因：探讨火灾发生的各种可能原因，如电器故障、化学反应、人为失误等。
3.火灾传播：研究火焰的传播规律，包括火势蔓延速度、烟雾扩散等。
4.火灾防控：探索各种预防和应对火灾的方法和技术，如消防设施、灭火剂等。
第二部分：消防燃烧学的研究内容消防燃烧学作为一门综合性学科，涉及到了多个学科领域的知识和技术。
其主要研究内容包括：1.火灾风险评估：通过对建筑物、工厂、车辆等场所进行系统评估，确定火灾发生的概率和影响程度。
2.燃料特性研究：分析不同材料的燃烧特性，如点燃温度、燃烧速率等，为火灾预防提供依据。
3.火灾模拟与仿真：利用计算机技术对火灾的起因、传播过程进行模拟和仿真，以指导火灾防控工作。
4.火灾控制技术：研究各类灭火装备、灭火剂的性能和应用方法，提出有效的火灾控制策略。
第三部分：消防燃烧学在实际应用中的重要性消防燃烧学在保护生命和财产安全方面具有重要意义：1.火灾预防：通过对火灾起因、传播规律的研究，提供科学的预防措施，降低火灾发生的概率。
2.灭火技术：研究各种灭火剂的性能和应用方法，为实际灭火行动提供技术支持。
3.建筑设计与消防设施规划：根据火灾特性和消防需求，合理规划建筑物的防火结构和消防设备布局。
4.火灾调查与事故分析：通过对火灾事故的调查和分析，总结经验教训，改进消防工作。
结论：消防燃烧学作为一门重要的学科，为保护生命和财产安全提供了理论和技术支持。
燃烧学
C
E RT
0
Pc RT
K 0 QVK
EP c x A x B
4 0
2
SRT
e
1
Pc T0
2
两边取对数、整理， 得：
ln Pc T0
ln
2
ln
E 2 RT 0
1 2
ln K 0 QVK
SR
1
Ex A (1 x B )
A T0
1 2
ln
B x A (1 x A )
t
8
《燃烧学》--第三章
着火的临界条件：2条曲线相切于B点。
q1 q 2
E RT
B
dq 1 dT
dq 2 dT
2 B E RT
B
K 0 QV C A C B e
2 式相除，有
S T B T 0
RT E
E 2R 1 4 RT 0 E
2 B
K 0 QV C A C B
a b
E / RT0
QV (C f 0 C fB ) V 0CV (TB T0 )
0CV (TB T0 )
Qk 0C f 0Cox0 e
a b E / RTo 中国矿业大学能源学院安全与消防工程系
13
《燃烧学》--第三章
2. 爆炸极限 爆炸浓度极限 如：甲烷/空气：5～15% 爆炸压力极限 如：甲烷/空气：小于0.065MPa，不爆炸 爆炸温度极限 如：甲烷/空气：小于690℃，不爆炸
：
T0--环境温度； h--对流换热系数； p--预混气压力； d--容器直径； u∞--环境气流速度
燃烧学名词解释
燃烧学名词解释
发热量：单位质量或单位体积的燃料，在完全燃烧情况下所释放出的热量。
高位发热量: 单位质量或单位体积的燃料，在完全燃烧后，其燃烧烟气的温度降低至室温所放出的全部热量，包括燃气中水蒸气凝结时放出的热量。
低位发热量: 单位质量或单位体积的燃料在完全燃烧时，所放出全部热量中扣除燃烧烟气中水蒸气汽化潜热后所得热量。
（又称净热值）燃料：指在燃烧过程中能释放大量热量，且该热量能经济、有效的为人民以各种方式所利用的可燃物质。
外水：机械的附着在燃料表面的水分
内水：燃料达到风干状态而失去了外在水分后的剩余水分。
（包括可燃质中的化学吸附水和存在于燃料矿物质中的结晶水）（燃料的内在水分只在高温高压下才可除去）
标准煤（燃料）:人为规定应用基低位发热量29300kJ/kg(即气体燃料29300 kJ/m3)的燃料
挥发分、灰分、固定碳、焦炭；
煤的粘结性（结焦性）与焦结性：
粘度：
闪点、燃点、着火点：
凝固点：
恩式粘度:
理论空气量、
过量空气系数（空气消耗系数）、燃烧产物、
燃烧温度、
理论燃烧温度、
理论发热温度、
理论烟气量、
连锁反应
直链反应
分支链反应。
《燃烧学》习题
《燃烧学》习题第一章燃烧的化学基础习题1.解释下列基本概念:(1)燃烧(2)火灾(3)烟(4)热容(5)生成热(6)标准燃烧热(7)热值(8)低热值2.燃烧的本质是什么?它有哪些特征?举例说明这些特征.3.如何正确理解燃烧的条件?根据燃烧条件，可以提出哪些防火和灭火方法?5.物质浓度、体系温度和反应活化对反应速度速率有何影响?6.燃烧反应速度方程是如何得出的?在该方程中，KOS(KOS’)和ES是否有直接的物理意义?为什么?8.举例说明燃烧产物(包指烟)有哪些毒害作用?其危害性主要体现在哪几个方面?9.试求出在p＝1atm、T=273K下，1公斤苯(C6H6)完全燃烧所需要的理论空气量。
10.已知木材的组成为:C-46%、H-6.0%、O-37.0%、N-2.0%、W-9.0%，问在p＝1atm、T=273K下木材完全燃烧产物体积是多少?11.木材的组成为C-48%、H-5%、O-40%、N-2%、W-5%.试求在1.5atm、30℃的条件下燃烧5kg 这种木材的实际需要空气体积、实际产物体积和产物密度。
(空气消耗系数数取1.5)l2.已知煤气成分为:C2H4-48%、H2-37.2%、CH4-26.7%、C3H6-1.3%、CO-4.6%、CO2-10.7%、N2-12.7%、02-2.0%，假定P=1atm、T=273K、空气处于干燥状态，问燃烧1m3煤气(1)理论空气量是多少m3？(2)各种燃烧产物是多少m3?(3)总燃烧产物是多少m3?l3.焦炉煤气的组成为:CH4-22.5%、H2-57%、C2H2-3.7%、CO–6.8%、CO2-2.3%、N2-4.7%、H20-3.0%，(体积百分数.在1.2atm、25℃的条件下燃烧3m3的这种煤气，实际需要空气体积、实际产物体积和产物密度分别是多少?(空气消耗系数取1.2)14.试求燃烧lkg甲醇、乙醇和丙醇的混合物(混合质量比为56:30:20)的理论需要空气味积.15.什么叫做恒压热容、恒容热容?什么叫做平均热容?16.在常压下1000Kg甲烷由260℃开温至538℃所需的热量QP是多少？17.已知某可燃物燃烧后的产物组成为：CO2-9%、N2-67%、H20-22%、O2-2%.试分别精确计算和粗略计算4m3的这种产物从0℃上升导1727℃所需要的热量.18.试求甲醇在25℃条件下的标准燃烧热.19.试用气相苯乙烯(C6H5C2H6)的标准燃烧热求它的标准生成热。
《燃烧学》第一讲PPT课件
• 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）
• 混合气中各组分的物质流不等于该组分 的扩散流
• 各组分扩散流的总和为零 • 扩散流的总和对混合气整体运动没有影
响 • 各组分扩散线速度的总和不为零
（3）多组分有反应流动分子输运定律
Jsj
D12
Ys x j
Jsj
Ds
Ys x j
q
j
T x j
sVsjhs
h Yshs Ysh0s TT0 YscpsdT h0 TT0 cpdT
即由于分子不规则运动引起的扩散漂移 速度 • VS = vS – v
三种速度和三种物质流（续）
v g svs gs SVs Js
gsj svsj Jsj Ysv j sVsj sv j g j v j gsj svsj sVsj v j
sVsj Jsj 0
三种速度和三种物质流（续）
2-1 多组分有反应流体基本性质和关系式 （1）多组分完全气体混合物
s
s
Ys s /
p ps
s
Xs ps / p
nM
s nsMs
ps sRT / Ms nsRT
p RT / M nRT
Xs ps / p ns / n
n ns
s nsMs nM
多组分完全气体混合物（续）
（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，
(完整)工程燃烧学复习要点
思考题第一章绪论1、燃烧的定义（氧化学说）:燃烧一般是指某些物质在较高的温度下与氧气化合而发生激烈的氧化反应并释放大量热量的现象。
2、化石燃料燃烧的主要污染排放物?烟尘，硫氧化物，氮氧化物其次还有CO，CO2等其他污染物。
3、燃素学说；燃素学说认为火是火是由无数细小且活泼的微粒构成的物质实体,这种火的微粒即可愿意与其他元素结合而形成化合物也可以以游离的方式存在,大量游离的火的微粒聚集在一起就形成了明显的火焰，它弥散于大气之中变给人以热的感觉，由这种火微粒构成的火的元素便是燃素。
第二章燃料1.什么叫燃料？它应具备哪些基本要求?是指在燃烧过程中能释放出大量热量,该热量又能经济、有效地应用于生产和生活中的物质.物质作为燃料的条件:（1)能在燃烧时释放出大量热量；（2）能方便且很好的燃烧；（3）自然界蕴藏量丰富,易于开采且价格低廉；（4）燃烧产物对人类、自然界、环境危害小2.化石燃料主要包括那些燃料？（煤，石油，天然气）3.燃料分类方法？燃料按物态分类及其典型代表燃料（1 固体燃料(煤炭）2 液体燃料（石油、酒精）2气体燃料（天然气、氢气）4.燃料的组成，固液体燃料的元素组成都有那些? 固体燃料是各种有机化合物的混合物。
混合物的元素组成为：C、H、O、N、S、A、M 液体燃料是由多种碳氢化合物混合而成的。
其元素组成亦为：C、H、O、N、S、A、M5.气体燃料的主要组成成分有哪些？气体燃料是由若干单一可燃与不可燃气体组成的混合物：CO、H2、CH4、CnHm、CO2、N2、H2O、 O2等。
6.燃料分析有几种,分别是什么？（1）工业分析组成（测定燃料中水分（M）、挥发分（V）灰分（A)和固定碳（FC)等4种组分的含量）。
;（2) 元素分析组成（用化学分析的方法测定燃料中主要化学元素组分碳(C)、氢（H）、氮（N）、硫（S）和氧（O) 以及灰分（A）和水分(M）的含量）；（3）成分分析组成（化学分析方法测定气体燃料各组分的体积或质量百分比）7.燃料的可燃与不可燃部分各包含哪些主要成分?可燃成分：（碳（最主要的可燃元素，氢（发热值最高的可燃元素)硫(有机硫、黄铁矿硫:可燃烧释放出热量，合称为可燃硫或挥发硫。
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《燃烧学》课程
一、制定实验教学大纲依据
根据高等学校热能与动力工程专业教学指导委员会1987年全体会议审议通过的编写大纲。
二、本课程实验教学的地位和作用
《燃烧学》课程是高等工科院校热能与动力工程专业主要的专业基础课，其主要任务是通过各个教学环节，使学生掌握燃料燃烧产物及热损失、煤的热分解、煤粉燃烧等内容。
实验课是本门课程的重要环节，其目的是培养学生分析和解决实际问题的能力，使学生掌握燃烧学基本实验技术，具备分析和整理实验数据的能力，为从事专业技术工作和科学研究打下必要基础。
三、本课程实验教学基本理论与技术内容
燃烧学讲授以煤为研究对象，研究燃料的组成成分和性能、燃料的成分分析和计算、燃料的燃烧产物、燃料设备的热平衡及热效率、固体燃料的燃烧理论、煤粉燃烧，通过煤的水分分析、挥发分分析、灰分分析、固定碳分析，煤的发热量测定，使学生掌握基本实验装置的使用方法与基本测试技术，使学生对燃烧学基本实验达到能独立调试测量等能力。
四、学生应达到的实验能力标准
1、掌握煤的复合水的测定。
2、掌握煤的灰分的测定。
3、掌握煤的挥发分产率的测定。
4、掌握固定碳含量的测定。
5、掌握煤的发热量测定。
6、掌握烟气成分分析。
7、熟悉煤渣特性的鉴定。
8、掌握煤的固定碳含量的计算。
9、熟悉煤样制备。
10、掌握氧弹的使用。
五、学时、教学文件及教学形式
学时：热能与动力工程专业，本课程总学时为64学时，其中实验18学时，占总学时28％。
教学文件：校编《燃烧学实验指导书》。
实验报告学生自拟。
教学形式：本课程实验为验证性实验。
要求学生课前预习实验指导书，写出预习报告，指导教师应概述实验的原理、方法及仪器使用等，并作针对性指导，具体实验步骤和结果分析、处理由学生独立完成。
六、实验考试方法与成绩评定
根据学生的实验预习、实验纪律、实验动手能力及实验报告结果，进行综合评定，给出A、B、C。
实验成绩占本课程总成绩10％，对缺实验成绩者，本课程不予通过。
七、实验项目、适用专业及学时分配
八、本课程实验用主要仪器设备及仪表
鼓风干燥箱、分析天平、箱式电炉、恒温式热量计、奥氏烟气分析器。