目录 第一章绪论 $1-1本课程的重要性和内容 $1-2能源概况 §13能源在国民经济中的地位… §14燃烧学的发展史及研究方法 第二章燃料… §21煤… 82-2液态燃料 S2-3气态燃料*… …2】 第三章燃烧过程的热工计算 23 景3-1燃料燃烧所信的空气量…… 23 §32完全燃烧产物生成量、成分和密度 26 $3-3 不完全燃烧产物及燃烧过程的质量检测…… 29 §34空气消耗系数及运行时的风量调整… §3-5燃烧温度计算…… 34 第四章燃烧化学动力学基础 84-1化学反应速案.， §4-2 阿累尼乌斯定律 46 §43影响反应速率的因素……… 51 多44链锁反应……… 53 第五章着火过程 58 季5-1热自燃理论…… 58 $5-2强迫着火……… 63 §5-3熄火… 67 第六章火焰传播和火焰稳定… 70 S6-1层流火焰传报速度… §6-2 影响层流火焰传播速度的因素、火焰传播界限及淬炮距离…73 6-3微流火焰传指速度……75 56-4本生灯选格过程及其以格路定. *44*78 86-5 高速混气流中火焰稳定原理及稳焰方法………80 -1-
第七章气体燃料燃烧…… **87 多7-1扩散燃烧与动力燃烧… 82 7-2 射流流动 §7-3扩散火焰结构 7-4预混火焰结构… 102 7-5 引射式大气燃烧器 令7-6鼓风式燃烧器 1i3 §7-7燃烧器的适应性… 4114 7-8新型气体燃料燃烧器 …115 第八章 液体燃料燃烧 119 8-1 液体燃料的燃烧过程 9 58-2遂油雾化过程… 120 683恢冲受化装晋一一请破 122 88-4 油喷嘴的雾化特性 132 §8-5油珠的装发与燃烧……***…4***……*… 136 68-6油雾燃烧… 1…142 58-7 乳化油及其燃烧 §88典型液体燃料燃烧装置简介 16 第九章固体燃料燃烧…… 150 §91煤的燃烧过程… 150 S92固体碳粒的燃烧… 。。 151 393碳粒燃烧的化学反应 155 §94多孔性碳粒的燃烧… 158 95 一次后应对虚粒做格的影响 161 §9-6扩与动力控制的碳粒表面燃烧 164 S9-7灰分对碳燃烧的影响… 168 §98固体燃料的燃烧方式和燃烧装置 170 §99水煤浆燃烧… 184 S9-10煤的气化… 187 第十章燃料燃烧引起的污染及其防治 190 810-1燃料燃烧对空气污染的影呢 810-2 碳黑与飞灰的形成与防治 192 S10-3疏氧化物的形成与防治 196 §104氮氧化物的形成与防治 199 燃烧物理学基本方程· 207 1 分子输运基本定律 …207 2
52 基本守恒方程 209 二维边界层守恒方程…………215 84 泽尔多维奇转换和广义雷诺比拟… 216 85 斯蒂芬(Stefan)流 218 参考文献 221 -3
第一章绪论 §1-1本课程的重要性和内容 能源是我国经济和社会发展的战略重点，是实现四个现代化和提高人民生活水平的重要 物质基础。近一二：十年它的重要性已愈来愈明显地被人们所认识 能源的种类很多，但在最近几十年，人类能够获得和使用的能源主要是煤炭、石油和关然 气。这些燃料需要通过燃烧释放能量，因此燃料的燃烧是目前取得能量的主要方式。它广泛地 应用于国民经济的各个部门，研究和掌握燃料的生产及其燃烧过程，把燃料的热能尽可能多地 释放出来并加以合理利用，对国民经济的发展和人民生活水平的提高有着巨大的意义。 我國的能源生产1990年已经达到10亿多吨标准煤·，居世界第三。今后随着四个现代化 建设的发展，我国能源的开发与利用还将迅速增长。根据计划，1995年我国的能源生产将接近 12亿吨标准煤，2000年能源生产将超过13亿吨标准煤.如此大量的能源开发与利用必然有大 量的燃烧工程问慰需要解决。举例来说，我国能遮的利用现状是很不合理的，能源利用效率低， 浪费很大，国民经济的单位产值能耗很高。对于相同的产值，我国消耗的标准煤是世界平均能 耗的2.74倍、虽然造成这个事实的原因是多方面的，但我国燃烧设备的热效率低则是其重要 原因。我国工业锅炉的热效率低达50一60%，而英国和日本则分别为71%和80%.我国窑炉 的热效率更低，一般在30%以下，而其总耗能量约占全国总耗能量的25%左右.由此可见，我 国工业窑炉节能多么重要而又多么艰巨，节能的方法很多，但改进燃烧技术和提高燃烧效率则 是一个重要方面。 另一方面，能源的大量开发和利用，会产生大量的有害污染物（烟尘ND、SO,CO),其中 以烧煤造成的大气污染最为突出。我国目前城镇已普遍受到以烟尘和$O,为主的煤烟型物质 的污染，大气总悬浮微粒的年日平均值，北方城市达到了0.93mg/m',南方城市则为0.41mg/ m.S0,的年月平均值，北方城市达到了0.12mg/m,南方城市则为0.11mg/m.如果能源技 术和环境控制保持在目前的水平，则能源开发和利用达到12~13亿吨标准煤时，北方城市的 大气总悬浮微粒将增加至1.67mg/m。超过目前二级环境标准的45倍，北方城市大气中 S0,会增加到0.27mg/m',将普遍高于50年代西方国家一些大城市的水平，由此可知，在国民 经济发展与能源利用增长的可时，注意环境保护是不容缓的理要问题。在这方面采用先进的 耗能方式和燃烧技术可以大大减少能源对环境的污垫。 由此可知，燃料及其燃烧过程，在四个现代化建设过程中有着十分重要的作用。如何控制 燃烧过程使燃料能高效率，低污染和高强度地燃烧是摆在我们面前需要解决的重大课题，这正 是为什么热能、动力以及工程热物理等专业的间学需要学习本课程的原因」 根据以上所述，本课程将对阖体、液体和气体燃料的燃料特性以及它们燃绕的基本规律 。原其接算成标准某接算至数为ā.714.原油推算为保准堪地前系数务1429
(燃烧理论)进行讨论，并在此基础上介绍工程中各种奥型的燃烧设备和燃烧拉术，通过这些内 容的学习培养同学分析和解决燃烧工程问题的能力。具体内容可分为以下四部分： 第一部分是迭料及燃料的燃烧反应计算，主要介绍固体，液体和气体燃料的分类和特性以 及各类然料的燃烧反应计算。它包括燃烧需要的空气量、燃烧产物生成量、燃烧温度计算以及 燃烧过程质量的检测， 第二部分是燃烧的基本理论，主要介绍燃烧化学动力学基础，预混气的着火理论以及火焰 传播速度和燃烧稳定性问题， 第三部分是燃料的燃烧过程、燃绕方法和典型燃绕装置。主要介绍气体燃料、液体燃料和 固体燃料的燃烧过程和燃烧规律，介绍工程上实际采用的燃烧方法和一些典型的燃烧装置 第四部分是燃烧过程引起的污染及其防治。主要介绍燃烧产生的各种污染物及控制和减 少这些污染物对大气污染的基本方法和途径. §1-2能源概况 几干年来人类为了获得能源，一直在同自然界作斗争，从世界范围来看，人类从进入农业 社会以后便开始进入能源时代，能源就成为人类社会发展的重委物质基础 。在漫长的农业社 会，人类一直用木英作为能源，此时的生产能力是很低的。18世纪60年代从英国开始的产业 革命促使世界能源结构发生了第一次大转变，即从木柴转向煤炭。在整个19世纪煤炭成为资 本主义工业化的动力基础，使社会生产力有了很大的授高。到本世纪20年代世界能源发生第 二次大转变，即从煤发转向石油和天然气。这一转变首先在美国出现。二次大战后几乎所有发 达国家都转向石油.到1959年石油和天然气在世界能源格成中的比重首次超过煤炭而占第一 位。1986年世界一次能源总消费量为108亿吨标准煤，其中：石油占38为；天然气占20%：煤 炭占30%：水电占7%：核电占5%。能源结构从煤炭转向油、气，对社会和经济的发展具有十 分重要的意义，50年代和60年代许多国家正是依靠充足的石油供应，特别是廉价的中东石油 实现了经济的高速增长。70年代以来，由于现有能源的资源有限（据估计目前全世界已探明白 煤炭、石油、天然气等化石燃料的总量大约只够人类使用100多年)，更重要的是新的技术革命 的兴起，促使新兴工业（电子和电脑工业，空间工业、海洋和生物工程等）的蓬勃发展，将使世界 能源结构经历第三次大转变，即从油、气为主的能源系统转向可再生的、分散的和多样化的能 源。这个转变将是一个漫长的过程，大约需要经历100年或更多的时间.因而在未来的几十年 内，世界能源仍将以化石燃料为主，并且煤炭将重新成为世界的主要能源 据国际应用系统分析研究所预测，到2030年世界 一次能源的构成是：煤29一34%，石油 22一19%，天然气15一17%，核能23%，水力和地热7~4%，太阳能和其他可再生能源4%， 2030年全世界生产的煤炭将有一半以上用来制取合成燃料 我国的能源资源是丰富的，煤的探明储量已达8000亿吨以上（占世界第一位），水力资源 达6.8×10kW(占世界第一)。石油的总资源量约为78？亿吨，目前已探明的石浊储量只是其 中很小的一部分，天然气储量达4×10m3,轴钍资源相当丰富.因此从长远来肴我国能源资源 不应成为限制能源生产和供应的主要障碍 新中国成立40多年来，我国的能源工业得到了迅速的发展。1990年我国煤的产量已达 10.9亿吨，原油产量达到了1.38亿吨，发电量达到5500亿度(6150亿kw·h).与解放初期 一2