1、燃烧学,主讲人：刘爱虢,主讲人简介,刘爱虢（1979-），2010年毕业于上海交通大学动力机械与工程专业获工学博士学位，2010-2011供职于中航工业商用飞机发动机有限公司任主任级设计师，2011年6月-现在工作于沈阳航空航天大学。,部门：航空航天工程学部动力系热工流体基础教研室 办公室：航宇馆518 电话：13604210391 Email:,教学内容及重点,教学主要内容 燃烧基础理论，包括燃烧热力学基础，一维燃烧波，燃烧反应动力学，多组分输运，理想反应气体混合物的守恒方程，均匀混气流中的着火和熄火、火焰传播和稳定，火焰类型和特点，液体燃料的蒸发和燃烧等。 化学热力学和化学动力学基础 气体
2、燃料的燃烧 、液体燃料的燃烧、煤的燃烧 燃烧过程中氮氧化物生成及分解的机理 催化燃烧原理,本课程为系级选修课。 本课程是面对动力工程、热能工程及工程热物理专业开设的专业基础课程。主要介绍燃烧学的基本知识，包括化学动力学的基础知识和各种化学反应机理、经典燃料着火理论和火焰传播理论、气体燃料燃烧、液体燃烧理论、煤的热解理论、燃烧过程及数学模型方法等内容。其目的是使涉及燃烧学专业的学生对燃烧基本理论有系统性理解和掌握国内外最新发展动态，并能用其解决实际问题。,提 纲:,燃烧分类,燃烧定义,燃烧现象,燃烧的重要性,燃烧学发展简史,燃烧学发展前景,本课内容,燃烧的定义韦伯辞典：产生热或同时产生光和热的快
3、速氧化反应，也包括只伴随少量热而没有光的慢速氧化反应。本书定义为快速氧化反应过程。 燃烧现象火焰、放热燃烧现象是流动、传热、传质和化学反应同时发生又相互作用的复杂的物理化学现象。,提 纲:,燃烧分类,燃烧定义,燃烧现象,燃烧的重要性,燃烧学发展简史,燃烧学发展前景,本课内容,,LOGO,燃烧分类 按化学反应传播的特性和方式分,-化学反应在整 个物质内部展开 -反应速度与环 境温度有关,冲击波对可燃 爆震混合物一 层层强烈冲击 压缩作用使其 发生高速化学 反应,强烈 热分解,缓燃 普通燃烧,爆震,预混的层流平面火焰和本生灯火焰示意图,逆流非预混层流火焰和顺流非预混层流火焰,气体燃料燃烧：燃烧相对
4、简单液体燃料燃烧： 存在燃料雾化、蒸发、混合和燃烧固体燃料燃烧：以煤为例，燃烧过程由预热、干燥、挥发分析出和焦炭生成、挥发分燃烧与焦炭燃烧等一系列阶段构成，是复杂的多相燃烧,（4）按燃料相态,提 纲:,燃烧分类,燃烧定义,燃烧现象,燃烧的重要性,燃烧学发展简史,燃烧学发展前景,本课内容,燃烧的重要性燃烧是一门人类最古老的技术，火是人类最早发现和应用的现象之一。大约80%的世界能量供应都是由燃烧产生的。其地位非常重要，无处不在，在各行各业（动力、冶金、建材、化工、交通。）乃至日常生活都离不开能源，任何生产过程不投入必要的能源，都无法进行，所以他是国民经济的基础、龙头。Engles说：是火和燃烧的
5、应用促进了人类和世界走向文明。在今后一个相当长的时间里，燃料燃烧仍然是动力生产的主要来源。,汽车、航空和航天发动机,提 纲:,燃烧分类,燃烧定义,燃烧现象,燃烧的重要性,燃烧学发展简史,燃烧学发展前景,本课内容,燃烧学发展简史,燃烧学作为一门科学同其他科学一样，也是醉着人类生产实践的需要而产生和发展的。 人类对火及燃烧现象的实践经验至今最少也有50万年的历史。 17世纪后。工业的发展，特别是冶金和化工工业的发展，火的使用范围和规模扩大了。 直到18世纪中叶（1750），发现了氧元素，由俄国科学家罗蒙诺索夫和法国的拉瓦锡提出了可燃物质氧化的说法，才真正揭开了火的秘密。,19世纪由于热力学与热化学
6、的发展，把燃烧过程作为热力学平衡体系，建立了燃烧热力学 热力学由热与动力学合成，即因热产生动力，反映了热力学起源对热机的研究。 在热力学的发展史中，出现了许多有突出贡献的科学家。这里简单的给出一些：,20世纪初，美国化学家路易斯和俄国科学家谢苗诺夫等发展了燃烧反应动力学的链锁反应机理。 20世纪初到30年代，开始建立了研究燃烧动态过程的理论，提出了火焰物理的一些基本概念，例如最小点火能、火焰传播等概念。 从30年代到50年代，逐步从反应动力学和传热、传质相互作用的观点建立了着火、火焰传播和湍流燃烧的规律。 50年代到60年代，冯 卡门首先提出用连续介质力学来研究燃烧基本现象，逐渐发展成反应流体
7、力学。,湍流的力学相似原理,1960s，在测试方面，由于激光技术的兴起，将光测这种非接触性测量技术引入到燃烧学的研究，提高了对燃烧条件下各种参数的测量精度，发展了燃烧试验和诊断理论。,1970s初，随着大型计算机的出现，英国斯帕而汀(Spalding)、Partanker、Swithenbank比较系统的把计算流体力学方法用于燃烧研究，建立了燃烧的物理模型和数值计算方法，形成了“计算燃烧学”。从此燃烧学的研究进入从定性到定量、从宏观到微观的新阶段。,目前，燃烧学在实验、计算、测试等方面形成了几大分支，齐头并进，正朝着更深入、全面、精确的方向发展。,提 纲:,燃烧分类,燃烧定义,燃烧现象,燃烧的
8、重要性,燃烧学发展简史,燃烧学发展前景,本课内容,燃烧学未来发展,燃烧学是否还具有吸引力 燃烧学是否为一门成熟的科学 燃烧学的未来在哪里,燃烧学的作用,富氢燃料的燃烧特性，燃烧产物的碳中性、煤炭气化产物的燃烧特性； 燃烧室系统、传感器、燃料及燃料处理过程系统集成研究（如基于燃料进行内燃机的设计）； 将燃烧学知识应用于可替换的能源/燃料系统：燃料电池，核能，生物能。,极限燃烧 常态燃烧参数范围的极限状态,极大 超临界燃烧 超声速燃烧 超新星,极小 微型燃烧室，微型传感器 芯片级燃烧室 芯片级化学反应系统 纳米级微粒燃烧,提 纲:,燃烧分类,燃烧定义,燃烧现象,燃烧的重要性,燃烧学发展简史,燃烧学发展前景,本课内容,本课程内容,燃烧学是一门研究燃烧现象及其基本规律的科学。涉及热力学、化学动力学、流体力学、传热学等诸多学科。 本课程包含燃烧学基础部分和应用部分两个方面的内容。基础部分包括：热化学、一维燃烧波、化学动力学、多组分输运、理想反应气体混合物的守恒方程、预混层流火焰的传播和稳定、着火和熄火预混湍流火焰气相非预混火焰、高速气流中的点火、火焰传播和稳定等。这是各类与燃烧相关专业的通用内容：应用部分主要叙述航空发动机中的燃烧相关问题，占总学时的1/4,
