燃烧学讲义1.ppt

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1、西安交通大学能源与动力工程学院1燃烧学西安交通大学能源与动力工程学院主讲人：周屈兰西安交通大学能源与动力工程学院20绪论0.1燃烧科学的发展史0.2燃烧科学的应用西安交通大学能源与动力工程学院30.1燃烧科学的发展史140~150万年前，“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”燃烧是物质因剧烈氧化而发光、发热的现象－－“火”西安交通大学能源与动力工程学院4人类认识火的过程是一个漫长的过程“火”对人类而言，是一种非常重要，却又难以驾驭的自然力量西安交通大学能源与动力工程学院5古代中国的五行：金、木、水、火、土古埃及的四种元素：火，空气，地球、水古代印度的四大元素：

2、地、水、火、风古希腊，“单一元素”论者分别认为水、气、火、土为万物之源西安交通大学能源与动力工程学院617世纪末，德国斯塔尔（stahl）提出了燃素论1772年，法国科学家拉瓦锡认为燃烧是一种化学现象（空气中某种物质）1774年普利斯特列发现了氧。拉瓦锡的正确的燃烧学说得到确立，开始了揭开燃烧学本质的过程。西安交通大学能源与动力工程学院719世纪，人们将燃烧作为热力学平衡体系来研究，阐明了燃烧过程中重要的平衡热力学特性。20世纪30年代，美国化学家刘易斯和俄国谢苗诺夫将化学动力学的机理引入燃烧研究，认为化学反应动力学是影响燃烧速率的重要因素，初步奠定了燃烧理论的基础。西安交通大学能源与

3、动力工程学院830～50年代，人们认识到燃烧是化学反应动力学、气体流动、传热、传质等物理因素的综合作用。卡门、钱学森提出用连续介质力学研究燃烧—“反应流体力学”。Spalding20世纪60年代后首先得到了层流边界层燃烧过程控制微分方程数值解，此后引入湍流模型，形成了“计算燃烧学”。西安交通大学能源与动力工程学院90.2燃烧科学的应用全世界的能源结构以石油和煤为主，石油和煤的主要利用方式——燃烧；现代社会的主要动力来源——矿物燃料燃烧；火力发电厂锅炉（2008年雪灾，电煤），工业用蒸汽，发动机等均是以固、气、液体燃料的燃烧产生的热能为动力（热源）；火箭发动机高强度燃烧装置；燃料中存在有

4、害物质：烟尘、灰、SOx、NOx→污染环境→酸雨、温室效应等。改善燃烧工艺，控制燃烧过程，发展洁净燃烧技术。西安交通大学能源与动力工程学院10电站煤粉锅炉系统简图西安交通大学能源与动力工程学院11链条锅炉从炉排后部观察的商品型煤燃尽状态从炉排前部观察的商品型煤燃尽状态西安交通大学能源与动力工程学院12循环流化床锅炉（CirculatingFluidizedBed）西安交通大学能源与动力工程学院13内燃机西安交通大学能源与动力工程学院14固体燃料液体燃料气体燃料西安交通大学能源与动力工程学院15燃料分类类别天然燃料人工燃料固体燃料木柴，泥煤，烟煤，无烟煤，石煤，油页岩等木炭，焦炭，泥煤砖

5、，煤矸石，甘蔗渣，可燃垃圾等液体燃料石油汽油，煤油，柴油，沥青，焦油气体燃料天然气，煤层气高炉煤气，发生炉煤气，焦炉煤气，液化石油气西安交通大学能源与动力工程学院16序号燃气种类成分体积分数（%）H2COCH4C3H6C3H8C4H10N2O2CO2H2S1天燃气--98.0CmHn0.30.31.0---0.42油田伴生气-[C2H6]80.1CmHn3.82.30.6-3.4-[7.4]2.43炼焦煤气59.28.623.42.0--3.61.22.0-4混合煤气48.020.013.01.7--12.00.84.5-5高炉煤气1.823.50.3---56.9-17.5-6矿井气

6、-52.4---36.07.04.6-7高压气化气59.324.814.0--0.20.8-共0.98液化石油气-C4H81.510.04.526.2-54.09液化石油气----50.050.0----常用代表性燃气成分及特性资料（1）西安交通大学能源与动力工程学院17序号燃气种类摩尔质量气体常数标况下密度相对密度标态下质量定压比热容绝热指数1天燃气16.654499.50.74350.57501.5571.30822油田伴生气21.73382.60.97090.75031.7391.28703炼焦煤气10.496792.50.46860.36241.3881.35704混合煤气14

7、.997554.40.67000.51781.3671.38405高炉煤气30.464269.91.35511.04801.3561.38706矿井气22.780365.21.01700.78601.4431.35107高压气化气11.124747.80.49660.38401.3401.39008液化石油气56.610147.02.52701.95503.5131.15009液化石油气52.651158.02.35001.81803.3301