燃烧学导论 概念与应用PDF电子书下载

第1章 导论 1

1.1 学习燃烧学的动机 1

1.2 燃烧的定义 5

1.3 燃烧方式与火焰种类 5

1.4 学习方法 6

1.5 参考文献 7

第2章 燃烧与热化学 8

2.1 概述 8

2.2 热力学性质关系式回顾 8

2.2.1 广延量和强度量 8

2.2.2 状态方程 9

2.2.3 状态的热方程 9

2.2.4 理想气体混合物 11

2.2.5 蒸发潜热 12

2.3 热力学第一定律 13

2.3.1 第一定律一定质量 13

2.3.2 第一定律一控制体 14

2.4 反应物和生成物的混合物 15

2.4.1 化学计量学 15

2.4.2 绝对（或标准）焓和生成焓 19

2.4.3 燃烧焓和热值 21

2.5 绝热燃烧温度 24

2.6 化学平衡 28

2.6.1 第二定律的讨论 28

2.6.2 吉布斯函数 29

2.6.3 复杂系统 34

2.7 燃烧的平衡产物 35

2.7.1 全平衡 35

2.7.2 水煤气反应的平衡 36

2.7.3 压力影响 39

2.8 应用 40

2.8.1 回热式热交换器和蓄热式热交换器 40

2.8.2 烟气（尾气）再循环 46

2.9 小结 52

2.10 符号表 52

2.11 参考文献 54

2.12 复习题 55

2.13 习题 56

2.14 附录2A 一些燃料的化学性质 62

第3章 传质引论 66

3.1 概述 66

3.2 传质入门 66

3.2.1 传质速率定律 66

3.2.2 组分守恒 71

3.3 传质的应用实例 72

3.3.1 斯蒂芬问题 72

3.3.2 液-气界面的边界条件 73

3.3.3 液滴蒸发 76

3.4 小结 81

3.5 符号表 81

3.6 参考文献 83

3.7 复习题 84

3.8 习题 84

第4章 化学动力学 87

4.1 概述 87

4.2 总包反应与基元反应 87

4.3 基元反应速率 88

4.3.1 双分子反应和碰撞理论 88

4.3.2 其他基元反应 92

4.4 多步反应机理的反应速率 93

4.4.1 净生成率 93

4.4.2 净生成率的简洁表达式 94

4.4.3 反应速率常数与平衡常数之间的关系 96

4.4.4 稳态近似 98

4.4.5 单分子反应机理 99

4.4.6 链式反应和链式分支反应 100

4.4.7 化学时间尺度 104

4.4.8 部分平衡 109

4.5 小结 110

4.6 符号表 110

4.7 参考文献 112

4.8 思考题与习题 113

第五章 一些重要的化学机理 118

5.1 概述 118

5.2 H2-O2系统 118

5.3 一氧化碳的氧化 121

5.4 高链烷烃的氧化 121

5.4.1 概况 121

5.4.2 总包和准总包机理 124

5.5 甲烷燃烧 126

5.5.1 复杂机理 126

5.5.2 高温反应途径分析 134

5.5.3 低温反应途径分析 135

5.6 氮氧化物的形成 137

5.7 小结 139

5.8 参考文献 140

5.9 思考题与习题 142

第6章 反应系统化学与热力学分析的耦合 145

6.1 概述 145

6.2 定压-定质量反应器 146

6.2.1 守恒定律的应用 146

6.2.2 反应器模型小结 148

6.3 定容-定质量反应器 148

6.3.1 守恒方程的应用 148

6.3.2 反应器模型小结 149

6.4 全混流反应器 154

6.4.1 守恒定律的应用 155

6.4.2 反应器模型小结 156

6.5 柱塞流反应器 164

6.5.1 假设 164

6.5.2 守恒方程的应用 164

6.6 在燃烧系统建模中的应用 167

6.7 小结 167

6.8 符号表 168

6.9 参考文献 170

6.10 习题 171

6.11 附录6A 关于质量分数、摩尔分数、浓度和混合物摩尔质量的换算关系式 174

第7章 反应流的简化守恒方程 176

7.1 概述 176

7.2 总质量守恒（连续性方程） 177

7.3 组分质量守恒（组分连续性方程） 178

7.4 多组分扩散 180

7.4.1 通用方程 180

7.4.2 多元扩散系数的计算 181

7.4.3 简化方法 184

7.5 动量守恒 186

7.5.1 一维形式 186

7.5.2 二维形式 187

7.6 能量守恒 190

7.6.1 一维通用形式 190

7.6.2 Shvab-Zeldovich形式 193

7.6.3 用于火焰计算的形式 195

7.7 守恒标量的概念 195

7.7.1 混合物分数的定义 196

7.7.2 混合物分数的守恒 196

7.7.3 守恒标量能量方程 200

7.8 小结 200

7.9 符号表 201

7.10 参考文献 203

7.11 复习题 204

7.12 习题 204

第8章 层流预混火焰 206

8.1 概述 206

8.2 物理描述 207

8.2.1 定义 207

8.2.2 重要特征 207

8.2.3 典型的实验室火焰 208

8.3 简化分析 212

8.3.1 假设 212

8.3.2 守恒定律 212

8.3.3 求解 214

8.4 详细分析 217

8.4.1 控制方程 218

8.4.2 边界条件 218

8.4.3 甲烷-空气火焰的结构 219

8.5 影响火焰速度和火焰厚度的因素 222

8.5.1 温度 222

8.5.2 压力 224

8.5.3 当量比 224

8.5.4 燃料类型 226

8.6 选定燃料的火焰速度计算式 226

8.7 熄火、可燃性、点火 228

8.7.1 冷壁熄火 229

8.7.2 可燃极限 232

8.7.3 点火 234

8.8 火焰稳定 237

8.9 小结 239

8.10 符号表 240

8.11 参考文献 241

8.12 复习题 244

8.13 习题 244

第9章 层流扩散火焰 246

9.1 概述 246

9.2 无反应的恒定密度层流射流 246

9.2.1 物理描述 246

9.2.2 假设 248

9.2.3 守恒定律 248

9.2.4 边界条件 248

9.2.5 求解 249

9.3 射流火焰的物理描述 253

9.4 简化理论描述 255

9.4.1 基本假设 256

9.4.2 基本守恒方程 256

9.4.3 附加关系式 257

9.4.4 守恒标量的推导 257

9.4.5 各种不同的解法 263

9.5 圆口和槽形口燃烧器的火焰长度 266

9.5.1 罗帕关联式 266

9.5.2 流量和几何形状的影响 270

9.5.3 影响化学当量的因素 270

9.6 碳烟的形成和分解 274

9.7 对冲火焰 278

9.7.1 数学描述 278

9.7.2 甲烷-空气火焰结构 280

9.8 小结 283

9.9 符号表 283

9.10 参考文献 286

9.11 复习题 288

9.12 习题 289

第10章 液滴的蒸发与燃烧 291

10.1 概述 291

10.2 一些应用 291

10.2.1 柴油发动机 291

10.2.2 燃气轮机 293

10.2.3 液体火箭发动机 294

10.3 液滴蒸发的简单模型 296

10.3.1 基本假设 297

10.3.2 气相分析 297

10.3.3 液滴寿命 300

10.4 液滴燃烧的简化模型 302

10.4.1 假设 302

10.4.2 问题的表述 304

10.4.3 质量守恒 304

10.4.4 组分守恒 304

10.4.5 能量守恒 306

10.4.6 总结和求解 311

10.4.7 燃烧速率常数和液滴寿命 312

10.4.8 扩展到对流条件 314

10.5 其他因素 317

10.6 一维蒸发控制燃烧 317

10.6.1 物理模型 318

10.6.2 基本假设 319

10.6.3 数学表述 319

10.6.4 分析 319

10.6.5 模型小结 324

10.7 小结 327

10.8 符号表 328

10.9 参考文献 330

10.10 习题 333

10.11 大作业 334

10.12 附录10A 哈里·R.里卡多爵士关于柴油机燃烧的描述 335

第11章 湍流概论 336

11.1 概述 336

11.2 湍流的定义 337

11.3 湍流的几何尺度 338

11.3.1 4个几何尺度 338

11.3.2 湍流雷诺数 341

11.4 湍流流动分析 344

11.4.1 雷诺平均和湍流应力 344

11.4.2 封闭问题 346

11.5 轴对称湍流射流 349

11.6 最简化模型的扩展 351

11.7 小结 352

11.8 符号表 353

11.9 参考文献 354

11.10 思考题与习题 356

第12章 湍流预混火焰 357

12.1 概述 357

12.2 一些应用 357

12.2.1 火花点火发动机 357

12.2.2 燃气轮机 357

12.2.3 工业气体燃烧器 359

12.3 湍流火焰速度定义 360

12.4 湍流预混火焰结构 361

12.4.1 实验观察 361

12.4.2 三种火焰模式 363

12.5 褶皱层流火焰模式 366

12.6 分布反应模式 369

12.7 旋涡内小火焰模式 371

12.8 火焰稳定 371

12.8.1 旁路喷口 372

12.8.2 燃烧器耐火碹口 372

12.8.3 钝体 373

12.8.4 旋流和射流诱导回流流动 374

12.9 小结 375

12.10 符号表 375

12.11 参考文献 376

12.12 习题 378

第13章 湍流非预混火焰 381

13.1 概述 381

13.2 射流火焰 383

13.2.1 总论 383

13.2.2 简化分析 387

13.2.3 火焰长度 390

13.2.4 火焰辐射 395

13.2.5 推举和吹熄 399

13.3 其他结构下的非预混火焰 402

13.4 小结 405

13.5 符号表 405

13.6 参考文献 407

13.7 复习题 409

13.8 习题 410

第14章 固体的燃烧 411

14.1 概述 411

14.2 燃煤锅炉 411

14.3 非均相反应- 412

14.4 碳的燃烧 413

14.4.1 概述 413

14.4.2 单膜模型 414

14.4.3 双膜模型 423

14.4.4 碳颗粒燃烧时间 428

14.5 煤的燃烧 429

14.6 其他固体 430

14.7 小结 430

14.8 符号表 431

14.9 参考文献 432

14.10 思考题和习题 433

第15章 污染物排放 435

15.1 概述 435

15.2 污染物的危害 436

15.3 排放的定量描述 437

15.3.1 排放因子 438

15.3.2 折算浓度 439

15.3.3 各种特定的排放测量 441

15.4 预混燃烧过程的排放 442

15.4.1 氮氧化物 442

15.4.2 一氧化碳 448

15.4.3 未燃烃 448

15.4.4 催化后处理技术 450

15.4.5 颗粒物 451

15.5 非预混燃烧的排放 451

15.5.1 氮氧化物 452

15.5.2 未燃烃和-氧化碳 460

15.5.3 颗粒物 461

15.5.4 硫氧化物 461

15.6 小结 462

15.7 符号表 462

15.8 参考文献 463

15.9 思考题和习题 469

第16章 爆震燃烧 472

16.1 概述 472

16.2 物理描述 472

16.2.1 定义 472

16.2.2 主要特征 472

16.3 一维分析 473

16.3.1 假设 473

16.3.2 守恒定律 474

16.3.3 综合关系式 475

16.4 爆震速度 480

16.5 爆震波的结构 483

16.6 小结 486

16.7 符号表 486

16.8 参考文献 487

16.9 习题 488

附录A C-H-O-N气体系统中的重要热力学性质表 489

附录B 燃料特性 509

附录C 空气、氮气、氧气的相关性质 514

附录D 二元扩散系数及估计方法 517

附录E 求解非线性方程的广义牛顿迭代法 520

附录F 碳氢化合物-空气燃烧平衡产物的计算程序 522

索引 524