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第一章 引论 1

1.1 目的 1

1.2 研究范围 2

1.3 方法 3

1.4 一般参考文献 3

第二章 固态矿物燃料(主要是煤)的处理过程及性质 7

2.1 煤的获得及利用 7

2.2 煤的处理过程 9

2.3 煤浆 10

2.4 煤的扩大利用所带来的问题 15

2.5 煤的特性 15

2.5.1 煤的形成与变化 15

2.5.2 煤的分类 19

2.5.3 煤的物理和化学性质 19

2.5.4 煤的结构特性 23

2.5.5 矿物质的清除 29

2.6 煤浆的性质 29

2.7 其他固态和液态矿物燃料的性质 33

习题 34

第三章 煤粒的着火与挥发份析出 38

3.1 引言与研究范围 38

3.2 煤反应的组成 39

3.3 着火 42

3.3.1 背景 42

3.3.2 着火理论 44

3.3.3 着火数据 46

3.4 煤粒的加热及温度 50

3.4.1 加热过程 50

3.4.2 测量结果 51

3.4.3 预报 54

3.5 挥发份析出 57

3.5.1 实验研究 57

3.5.2 挥发份析出模型 65

3.5.3 高水分含量的影响 73

3.6 挥发份燃烧 75

3.6.1 背景 75

3.6.2 实验数据 76

3.6.3 计算方法 78

3.6.4 挥发份氧化反应速率 80

习题 82

第四章 焦炭的非均相反应过程 84

4.1 反应变量 84

4.2 总体反应速率 88

4.2.1 焦炭的氧化数据 88

4.2.2 煤中水分对焦炭氧化的影响 97

4.2.3 矿物质的影响 98

4.2.4 焦炭氧化的总体模拟 99

4.3 焦炭的内在反应速率 103

4.3.1 背景 103

4.3.2 内在反应速率数据 104

4.3.3 内在反应性的初步(宏观)模型 108

4.3.4 内在反应性的扩展(微观)模型 112

4.4 煤粒反应的其他方面的问题 117

习题 117

第五章 实际火焰中煤的燃烧 120

5.1 引言和研究范围 120

5.2 实际火焰的分类和描述 121

5.2.1 火焰分类 121

5.2.2 经典的火焰类型 123

5.3 实际过程的火焰特点 127

5.4 实际火焰中的物理和化学过程 130

5.4.1 火焰过程 130

5.4.2 粉煤扩散火焰 131

5.4.3 煤浆扩散火焰 143

5.4.4 预混火焰 150

习题 160

第六章 实际火焰中煤的气化 161

6.1 引言和研究范围 161

6.2 过程的基本特点 162

6.2.1 基本反应 162

6.2.2 气化过程的分类 164

6.2.3 与燃烧比较 166

6.3 气化中的物理和化学过程 166

6.4 气化器的数据 169

习题 173

第七章 煤处理过程的模拟 174

7.1 背景和研究范围 174

7.2 基本模型的原理和前提 175

7.3 栓塞流模型 179

7.3.1 模型的假设 179

7.3.2 微分方程 182

7.3.3 辅助方程 184

7.3.4 模型的预报和比较 186

7.4 火焰的多维程序 189

7.4.1 基本描述 189

7.4.2 子程序的一般描述 190

7.4.3 程序的研究 191

7.5 其他的粉煤程序 192

7.6 固定床燃烧模型 196

7.6.1 背景 196

7.6.2 一维固定床模型 203

7.6.3 固定床模型：评价和应用 209

7.7 流化床模型 210

7.7.1 背景 210

7.7.2 一维FBC模型 211

7.7.3 二维FBC模型 215

7.8 对模拟的某些看法 222

习题 223

第八章 综合模型的评价 226

8.1 背景和研究范围 226

8.2 评价方法 226

8.2.1 数值评价 227

8.2.2 敏感性分析 230

8.2.3 趋向分析 234

8.2.4 与综合测量数据的比较 234

8.3 用于模型估价的详细的当地测量数据 235

8.3.1 实验数据的要求和类别 235

8.3.2 所考察和选择的实验数据的工况 236

8.4 进一步需要的实验数据 244

习题 244

第九章 基本模型方程 246

9.1 引言 246

9.1.1 连续介质假设 247

9.1.2 欧拉和拉格朗日参考系 250

9.2 雷诺输运定理 251

9.3 欧拉方程 254

9.3.1 表述 254

9.3.2 通用连续介质方程 256

9.3.3 解耦的气体和固体方程 258

习题 261

第十章 湍流 262

10.1 引言 262

10.2 封闭问题 264

10.3 Pr混合长度 267

10.4 单方程封闭模型 268

10.5 k-e模型(双方程封闭模型) 270

10.6 湍流应力封闭模型 278

10.7 带颗粒射流的效应 280

10.8 边界条件 281

10.8.1 k的边界条件 281

10.8.2 e的边界条件 283

习题 284

第十一章 气相燃料的化学与湍流 285

11.1 引言 285

11.2 平均反应速率 286

11.2.1 A型：反应时间尺度>>湍流时间尺度 288

11.2.2 B型：反应时间尺度<<湍流时间尺度 289

11.2.7 C型：反应时间尺度？湍流时间尺度 290

11.3 混合物分数 291

11.4 概率密度函数(PDF) 293

11.5 Favre平均 298

11.6 混合 300

11.7 化学平衡 304

11.8 B型火焰的非平衡态化学 308

11.9 算例 311

习题 316

第十二章 湍流流动中颗粒和液滴的反应 319

12.1 引言 319

12.2 处理方法 320

12.3 颗粒的拉格朗日描述方法 322

12.4 湍流颗粒扩散 326

12.5 颗粒反应 335

12.6 颗粒源项 340

习题 342

第十三章 煤反应产物的化学和湍流 343

13.1 引言 343

13.2 煤-气混合物分数 344

13.3 平均化学性质 348

13.4 概率密度函数 357

13.5 能量平衡考虑 360

13.6 问题和研究需求 364

习题 372

第十四章 辐射传热 373

14.1 引言 373

14.2 基础 375

14.2.1 强度 375

14.2.2 发射功率 377

14.2.3 吸收 379

14.2.4 散射 381

14.3 通用方程 384

14.4 求解方法 384

14.4.1 Hottel的分区法 385

14.4.2 Monte-Carlo法 385

14.4.3 扩散法 386

14.4.4 通量法 386

14.4.5 推荐的通量法 387

14.5 系数 391

习题 397

第十五章 湍流煤燃烧系统中NOx污染物的生成 398

15.1 引言 398

15.2 机理 400

15.2.1 煤的挥发份析出过程 401

15.2.2 NO的均相生成 402

15.2.3 NO的非均相反应 405

15.3 湍流脉动 405

15.3.1 组分的连续性 405

15.3.2 时均反应速率 407

15.4 计算 412

15.5 必要的新测量 430

习题 431

附录 433

符号表 436

参考文献 444

索引 465