燃烧理论引言

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1、1重燃希望之火ReignitetheFlameofHope燃烧理论QiangYao姚强,ShuiqingLi李水清清华大学热能工程系（DepartmentofThermalEngineering)热科学与动力工程教育部重点实验室(KeylaboratoryofthermalscienceandpowerEngineering，Ministryofeducation)煤清洁燃烧国家工程研究中心(NERC-CCC)2009.2.293第一讲引言4我们为什么要学习燃烧理论？火是人类文明的标志燃烧是普遍存在的现象燃烧是化学的基础问题能源来自燃烧产生热燃烧是空气污染物的主要来源燃烧与

2、爆炸是自然与人类的主要安全问题的来源5什么是燃烧?燃烧就是燃烧是一个释热的化学过程燃烧的一个副产物是碳烟。Combustion1/96燃烧的定义Rapidoxidationgeneratingheat,orbothlightandheat;alsoslowoxidationaccompaniedbyrelativelylittleheatandnolight.Wewillstrictthedefinitiontoincludeonlytherapidoxidationportion.Combustiontransformsenergystoredinchemicalbond

3、stoheat7C.K.Law在2006年31届国际燃烧会议上的主题发言8燃烧的例子天然气锅炉火锅森林火灾内燃机大红灯笼煤矿爆炸燃气轮机生日蜡烛天火9两个最基本的现象Thespeciescompositionofthemixturechangeswithtime,andthesechangesarecausedbyprocessesatthemolecularlevel.Weakmolecularbondsarebrokenandreplacedbystrongerbondsandtheexcessbondenergyislibratedtothesystem,usuall

4、ycausingaverylargeincreaseintemperature.10BriefHistoryofCombustionPhenomenonandScience“摩擦生火第一次使人类支配了一种自然力，从而最终把人和动物分开”火的使用是人类出现的标志之一。第一次产业革命在英国出现，其标志就是蒸汽机的产生，这是人类在火(燃烧)现象的长期知识和经验积累的结果。11人类的物质文明史与燃烧技术的发展不可分割火的历史也就是人类社会进步的历史。12火是神的贡献，是普鲁米修斯为了拯救人类的灭亡，从天上偷来的。在我国，燧人氏钻木取火的故事更为切合实际和动人但这些离火的本质相距甚远

5、。Legend13phlogiston十七世纪末叶斯嗒尔(G.E.Stahl)提出燃素论做为燃烧理论一切物质之所以能够燃烧，都是由于其中含有着被称为燃素的物质。被证明完全错误注意观察和理论总结的研究方法，却为后代科学家提供一个范例，也正是这种精神，使后来正确的燃烧学说得到很快的发现。14燃素逸至空气中时就引起了燃烧现象，逸出的程度愈强，就愈容易产生高热、强光和火焰。物质易燃和不易燃的区别，就在于其中含有燃素量的多寡不同。这一学说对于许多燃烧现象给予了说明燃素的本质是什么?为什么物质燃烧重量反而增加?为什么燃烧使空气体积减少?151772年11月1日法国科学家拉瓦锡关于燃烧的

6、第一篇论文发表了，其要点是由燃烧而引起的重量增加。这种“重量的增加”是由于可燃物同空气中的一部分物质化合的结果。燃烧是一种化合现象拉瓦锡尚未完全弄清楚这空气的一部分是什么物质，燃烧本质的揭示161774年，普利斯特列发现了氧拉瓦锡很快在实验中证明，这种物质在空气中的比例为1/5，并命名这一物质为“氧”(原义为酸之源)拉瓦锡正确的燃烧学说得到确立，并因此而引起了化学界的一大革新。这仅仅是揭开了燃烧的本质。1719世纪，由于热力学和热化学的发展，燃烧过程开始被作为热力学平衡体系来研究，阐明了燃烧过程中一些最重要的平衡热力学特性，如燃烧反应的热效应，燃烧产物平衡组成，绝热燃烧温度

7、、着火温度等20世纪的30年代，美国化学家刘易斯(B.Lewis)和俄国化学家谢苗诺夫等人将化学动力学的机理引入燃烧的研究，并确认燃烧的化学反应动力学是影响燃烧速率的重要因素，且发现燃烧反应具有链锁反应的特点:燃烧理论的基础燃烧科学体系的建立18在30年代和50年代之间，人们开始认识到影响和控制燃烧过程的因素不仅仅是化学反应动力学因素，还有气体流动，传热，传质等物理因素，燃烧则是这些因素的综合作用的结果，从而建立了着火，火焰传播，湍流燃烧的规律上世纪五十年代到六十年代，美国力学家冯·卡门(Vol.Karman)和我