燃燒學(xué)

前言

本書是在西安交通大學(xué)許晉源、徐通模合編的《燃燒學(xué)》1980年初版和1990年修訂版的基礎(chǔ)上，根據(jù)近年來燃燒科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人們對燃燒科學(xué)知識的需求，并充分考慮到多年來燃燒學(xué)課程教學(xué)實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)體會(huì)和熱能工程專業(yè)大學(xué)生學(xué)習(xí)的感受，重新組織編寫的全新版《燃燒學(xué)》教材。本書的編寫和內(nèi)容安排有如下思考和探索：1.本書的編者，除西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院熱能工程系多年從事燃燒科學(xué)技術(shù)教學(xué)、科研和新技術(shù)開發(fā)的教師外，還特別組織了華北電力大學(xué)和上海理工大學(xué)的燃燒專家參加合作編寫。其目的是進(jìn)一步凝練各個(gè)類型的、有特色的高校在燃燒科學(xué)方面教學(xué)、科研的成果及教學(xué)實(shí)踐的成功經(jīng)驗(yàn)，使本書的內(nèi)容更加充實(shí)，視野更加寬闊，可讀性更強(qiáng)，同時(shí)更能充分地反映相關(guān)學(xué)科讀者的需求。2.本書在內(nèi)容組織和編排上，既充分考慮到燃燒科學(xué)的內(nèi)在規(guī)律性和知識的交互性，又充分考慮到有利于讀者對燃燒科學(xué)基本內(nèi)容的學(xué)習(xí)、了解和掌握。堅(jiān)持循序漸進(jìn)、啟迪思維、引人入門、提高可讀性的基本原則。本書分三篇，共七章。第一篇為“燃燒基礎(chǔ)”，重點(diǎn)講解了燃燒化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和動(dòng)量、熱量、質(zhì)量傳遞（即“三傳”）的燃燒空氣動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)知識；第二篇為“燃燒原理”，分別對著火理論和氣、液、煤三類燃料的燃燒特點(diǎn)、基本規(guī)律及解決工程問題的科學(xué)方法進(jìn)行了比較全面、完整、實(shí)際的描述和介紹；第三篇為“燃燒科學(xué)技術(shù)的新發(fā)展”，重點(diǎn)對當(dāng)今燃燒科學(xué)技術(shù)發(fā)展中的四個(gè)科學(xué)問題，即NO，的燃燒控制、催化燃燒、燃燒模化實(shí)驗(yàn)方法和燃燒數(shù)值模擬等進(jìn)行了最基礎(chǔ)性的闡述和介紹，以擴(kuò)大讀者的視野，啟發(fā)讀者的探索精神，喚起讀者研究上述科學(xué)問題和相關(guān)燃燒新科學(xué)問題的興趣以及下決心攻克科學(xué)問題的激情。

內(nèi)容概要

本書共三篇，從內(nèi)容編排上分三個(gè)層次和七個(gè)章節(jié)展開。第一篇為學(xué)習(xí)燃燒學(xué)必須掌握的燃燒化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和以動(dòng)量、熱量、質(zhì)量傳遞為核心的燃燒空氣動(dòng)力學(xué)，這是燃燒學(xué)的理論基礎(chǔ)；第二篇為燃燒科學(xué)內(nèi)在的基本原理和規(guī)律，著重介紹燃料著火理論，氣、油、煤燃燒過程特點(diǎn)；第三篇為啟迪讀者深入思考的幾個(gè)熱門科技命題：燃燒過程中N0x的生成和控制、催化燃燒，燃燒數(shù)值模擬及燃燒實(shí)驗(yàn)的相似原理和?；椒ǖ取Ｈ珪髡露几接兴伎碱}和習(xí)題，有些還附有參考答案和提示，以幫助讀者理解和掌握書中的核心內(nèi)容。    本書可作為高等學(xué)校動(dòng)力工程與工程熱物理學(xué)科本科生教材，也可作為燃燒科技領(lǐng)域的研究生和工程技術(shù)人員以及廣大燃燒科學(xué)愛好者有益的參考書。

作者簡介

徐通模，1939年11月生，西安交通大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師，國家級有突出貢獻(xiàn)中青年專家。1961年7月畢業(yè)于西安交通大學(xué)動(dòng)力機(jī)械制造系鍋爐制造專業(yè)。近50年來.一直從事熱能工程領(lǐng)域氣固兩相流及燃燒學(xué)科的教學(xué)和科研工作。主講燃燒學(xué)、流體力學(xué)、鍋爐原理、燃燒科學(xué)與技術(shù)的近代進(jìn)展等本科及研究生課程。

書籍目錄

第一篇　燃燒基礎(chǔ)　第一章　燃燒化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)　　第一節(jié)　燃燒化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)概述　　第二節(jié)　燃燒化學(xué)反應(yīng)速率　　　一、濃度　　　二、化學(xué)反應(yīng)速率　　　三、基元反應(yīng)與總包反應(yīng)　　　四、質(zhì)量作用定律　　　五、反應(yīng)級數(shù)　　　六、基元反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率　　　七、總包反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率　　第三節(jié)　影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素　　　一、溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響——阿累尼烏斯定律　　　二、活化能E對化學(xué)反應(yīng)速率的影響　　　三、壓力對化學(xué)反應(yīng)速率的影響　　　四、反應(yīng)物濃度和摩爾分?jǐn)?shù)對化學(xué)反應(yīng)速率的影響　　　五、催化作用對化學(xué)反應(yīng)速率的影響　　第四節(jié)　鏈?zhǔn)交瘜W(xué)反應(yīng)　　　一、鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的特點(diǎn)　　　二、不分支鏈?zhǔn)椒磻?yīng)　　　三、分支鏈?zhǔn)椒磻?yīng)　　　四、分支鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的孕育與爆炸特點(diǎn)　　第五節(jié)　燃燒化學(xué)反應(yīng)中的化學(xué)平衡　　第六節(jié)　氮氧化物形成的化學(xué)反應(yīng)機(jī)理　　思考題和習(xí)題　　參考文獻(xiàn)　第二章　燃燒空氣動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)——混合與傳質(zhì)　　第一節(jié)　湍流的物理本質(zhì)和數(shù)學(xué)描寫　　　一、湍流脈動(dòng)　　　二、湍流的數(shù)學(xué)描寫——雷諾方程組　　　三、湍流附加應(yīng)力的假定　　第二節(jié)　動(dòng)量、熱量和質(zhì)量傳遞的比擬　　　一、分子運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散和湍流運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散　　　二、熱量交換和質(zhì)量交換的比擬　　第三節(jié)　湍流射流中的積分守恒條件　　　一、湍流自由射流的特性　　　二、伴隨流射流中的積分守恒條件　　　三、自由射流的積分守恒條件　　　四、“三傳”過程中普遍適用的二元微分方程組　　第四節(jié)　湍流自由射流中的混合與傳質(zhì)　　　一、湍流自由射流軸心線上參數(shù)的變化規(guī)律　　　二、大溫差不等溫自由射流的湍流混合與傳質(zhì)　　　三、射流本身因燃燒而不斷升溫情況下的混合與傳質(zhì)　　　四、氣一固(液)兩相射流中的混合與傳質(zhì)　　第五節(jié)　旋轉(zhuǎn)射流中的混合與傳質(zhì)　　　一、旋轉(zhuǎn)射流的特性　　　二、旋流強(qiáng)度及旋轉(zhuǎn)射流的流動(dòng)形式　　　三、各種旋流器旋流強(qiáng)度的計(jì)算　　　四、旋轉(zhuǎn)射流的一些實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果介紹　　第六節(jié)　鈍體射流中的混合與傳質(zhì)　　　一、鈍體射流的流動(dòng)結(jié)構(gòu)　　　二、鈍體射流的流動(dòng)特性　　第七節(jié)　平行與相交射流中的混合與傳質(zhì)　　　一、混合與傳質(zhì)的動(dòng)力參數(shù)條件　　　二、平行射流　　　三、相交射流　　　……第二篇　燃燒原理第三篇　燃燒科學(xué)技術(shù)的新發(fā)展

章節(jié)摘錄

插圖：燃燒是燃料與氧氣的劇烈化學(xué)反應(yīng)，并伴隨著發(fā)光、發(fā)熱的現(xiàn)象。燃燒反應(yīng)將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，諸如鍋爐、內(nèi)燃機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)等能量轉(zhuǎn)換設(shè)備，均是以燃燒的形式實(shí)現(xiàn)化學(xué)能向熱能，進(jìn)而向機(jī)械能轉(zhuǎn)換?；瘜W(xué)反應(yīng)是燃燒現(xiàn)象的基本過程，分為單相燃燒化學(xué)反應(yīng)與異相燃燒化學(xué)反應(yīng)。從理論上研究燃燒化學(xué)反應(yīng)過程主要用化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)法。有時(shí)假設(shè)燃燒組分近似處于可逆反應(yīng)的平衡狀態(tài)，這在許多條件下并不成立，但可指明化學(xué)反應(yīng)的方向，也隱含著速率。化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究化學(xué)反應(yīng)機(jī)理與化學(xué)反應(yīng)速率，涉及基元反應(yīng)、鏈?zhǔn)椒磻?yīng)、總包反應(yīng)及異相反應(yīng)中有固體參與的表面反應(yīng)等，分子碰撞理論與鏈?zhǔn)椒磻?yīng)理論是化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)。燃料在動(dòng)力燃燒裝置中的停留時(shí)間一般不超過2s，譬如燃煤粉的大型電站鍋爐；最短時(shí)間僅為數(shù)毫秒，譬如燃?xì)廨啓C(jī)；也有長達(dá)數(shù)分鐘，譬如燃煤循環(huán)流化床鍋爐。燃料在動(dòng)力燃燒裝置中的壓力從常壓至數(shù)個(gè)兆帕不等，還有在諸如微尺度、微重力等極端物理?xiàng)l件下的燃燒。在各種條件下，不僅要在燃燒室內(nèi)完成燃燒反應(yīng)、釋放熱量，還要抑制與燃燒有關(guān)的污染物的產(chǎn)生。污染物也發(fā)生各種化學(xué)反應(yīng)，這也是本學(xué)科的研究對象。

圖書封面

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