燃烧原理与设备

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1、燃烧原理与设备中南大学能源科学与工程学院绪论燃烧学在热能工程学科中的位置——专业骨干课燃烧理论与技术在国民经济中的地位——小康生活的保证燃烧对人类发展起的作用课堂提问：谈谈对热能工程的认识？燃烧的定义：是通过燃料和氧化剂在一定条件下，所进行的具有发光和发热特点的剧烈的氧化反应。燃烧学的定义：是研究燃烧过程基本规律及其应用技术的科学。它包括两方面的内容：燃烧理论和燃烧技术。燃烧理论着重研究燃烧过程所包含的各个基本现象，主要运用化学、传热传质学和流体力学的有关理论，对基本现象的物理化学本质进行阐述。热能领域主要研究燃料的燃烧速度、燃烧稳定性、火焰的流场和结构、

2、燃烧污染物生成机理和燃烧过程的数学模型的建立等等。燃烧技术主要是把燃烧理论中所阐述的物理概念和基本规律与世纪工程中的燃烧问题联系起来，对现有的燃烧方法进行分析和改进，探讨新的研究方法，提高燃料利用率和燃烧设备的水平。燃烧理论的发展十八世纪中叶以前：中国有五行说。西方有燃素说。1756年俄国科学家罗蒙诺索夫，1777年法国化学家拉瓦锡，他们根据试验提出了可燃物质氧化的学说，才真正揭开了火之谜。十九世纪由于化学和热力学的发展，人们开始把燃烧过程作为热力学平衡体系来研究，得到燃烧过程的一些重要静态特性参数：燃烧反应热、燃烧温度、燃烧产物组成等。但形而上学地把某些

3、特性看成孤立不变的参数，把热力学的特点看成是燃烧现象的唯一特点。二十世纪初美国化学家刘易斯和苏联化学家谢苗诺夫等人研究了燃烧的反应动力学机理，认为燃烧的化学反应动力学是影响燃烧速率的重要因素，并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。人们逐渐认识到控制燃烧过程不仅仅是化学反应动力学因素，而且还有传热、传质和气体流动等物理因素综合作用的结果。二十世纪五十年代后期美国力学家冯·卡门和我国科学家钱学森首先倡议用连续介质力学方法来研究燃烧基本现象，建立了“化学流体力学”。许多学者根据这一方法来研究燃烧问题，如层流燃烧、湍流燃烧、火焰稳定等，取

4、得了广泛的研究成果。二十世纪七十年代，以英国科学家斯波尔丁(spalding)为首的学派比较系统地把计算流体力学的方法用于有燃烧现象的边界层流动、回流流动和旋转流动，建立了“计算燃烧学”。能很好地定量预测燃烧过程和燃烧设备性能，使燃烧理论及其应用达到了新的高度。同时燃烧测试技术的发展改进了试验方法和测试精度，使人们有可能更深入、更全面和更精确地研究和掌握燃烧机理。课程特点和学习方法特点：古老又年轻，发展不完善，理论多，综合性强，难度大，公式多，概念多，应用性强。方法：注意总结归纳，笔记，注重概念的理解。推荐参考书《工程燃烧学》张松寿《燃烧理论》F.A.威廉

5、斯《实用燃烧技术》赵易成《燃料与燃烧》常弘哲《有色冶金炉设计手册》第一篇燃料燃料的定义：是在空气中容易燃烧，并能够比较经济地利用其燃烧热的物质的总称。燃料的供给应该比较容易，价格低廉，储存、运输和使用等即便利又安全。按其状态可分为：气体燃料、液体燃料和固体燃料。课堂提问：列举家乡所用燃料？第一章固体燃料天然的固体燃料有各种煤、油页岩、木材和各种植物的茎叶等。人造固体燃料主要是煤和木材经加工后制得的焦碳和木炭。工业应用中主要是煤和焦碳第一节煤的种类及其化学组成煤的种类1、根据古代植物埋藏于地下的年代和碳化程度划分为：泥煤，褐煤，烟煤和无烟煤四大类。2、动力用

6、煤根据煤的挥发分高低，并参考其水分与灰分含量，把煤分为石煤，褐煤，烟煤（包括贫煤和劣质烟煤）和无烟煤四大类，将无烟煤、烟煤和石煤各再分为三类。3、冶金工业根据煤的结焦性强弱和挥发分高低进行分类，对烟煤进一步分类为：长焰煤、气煤、弱还原煤、半炼焦煤、焦煤、肥煤、瘦煤和贫煤等化学组成煤是极其复杂的化合物，主要有C、H、O、N、S五种可燃元素构成煤的可燃基，此外煤中含有不可燃成分——灰分(A)和水分(W)。C主要的可燃元素H主要的可燃元素，有益O有害元素N惰性元素，有害、污染S可燃元素，污染，三种形态有机硫、黄铁矿硫和硫酸盐硫A有害成分，①直接关系到焦碳的灰分从

7、而影响冶炼的技术经济指标。②降低煤的发热量。③灰分结渣，容易造成不完全燃烧，给设备的维护和操作带来困难。W有害成分，包括外部水分和内部水分成分表示方法及其换算应用成分：C、H、O、N、S、A和W在包括全部七种组分在内的煤的的应用基中的质量百分数称为~。即C用%+H用%+O用%+N用%+S用%+A用%+W用%=100%或Cy%+Hy%+Oy%+Ny%+Sy%+Ay%+Wy%=100%干燥成分：考虑到燃料中的水分波动而不能反映燃料的固有本质，常以不含水分的干燥基中的各组成的百分含量来表示燃料的成分称为干燥成分。即C干%+H干%+O干%+N干%+S干%+A干%=

8、100%或Cg%+Hg%+Og%+Ng%+Sg%+Ag%=100%