工业火焰的燃烧过程PDF电子书下载

目录 1

第一章 导论 1

1.1什么是火焰 1

1.2火焰的一些重要现象 2

1.2.1辐射 2

1.2.2温度的概念 3

1.2.3火焰传播速度 5

1.3火焰的动力区、扩散区和扩散-动力区 5

1.3.1概述 5

1.3.2火焰（燃烧）的动力区 7

1.3.3火焰（燃烧）的扩散区 15

1.3.4火焰（燃烧）的动力-扩散区 20

1.4.1概述 22

1.4火箭发动机中液体和固体推进剂的燃烧 22

1.4.2液体推进剂 23

1.4.3固体推进剂 25

1.5封闭热系统火焰热力学 29

1.5.1概述 29

1.5.2热平衡 29

1.5.3着火和灭火 33

1.6火焰的一般分类 35

1.7应用于工业过程的火焰（通常所说的工业火焰） 36

参考文献 37

第二章 层流火焰 39

2.1概述 39

2.2层流火焰速度 39

2.2.1非定常火焰 39

2.2.2定常火焰，本生灯火焰，Gouy-Michelson定律 40

2.3本生灯型层流火焰的宏观和微观结构 41

2.4火焰微观结构的研究 43

2.4.1实验测量 43

2.4.2基本方程组 45

2.5气体烃类火焰微观结构研究举例 47

2.6关于火焰区内温度的结论 52

2.7关于预混气体火焰化学动力学机理的结论 53

2.8烃类火焰中发生的基元双分子反应 59

2.9火焰内的离子和电子，电场对火焰的作用 59

2.10化学激发和化学电离 64

2.11层流火焰传播理论 66

2.12燃料性质、可燃混合物成分、初始温度和压力对层流火焰传播速度的影响 66

2.12.1燃料性质和可燃混合物成分的影响 66

2.12.2初始温度和压力的影响 67

2.12.3火焰的压差与燃烧速度间的关系 68

2.13计算层流火焰速度的经验公式 69

2.14层流火焰速度（燃烧速度）的确定 71

2.14.1概述 71

2.14.2非定常火焰 71

2.14.3定常火焰 72

参考文献 74

第三章 湍流火焰 77

3.1概述 77

3.2定义和观测技术 79

3.3湍流特性的数学方法简介 80

3.4湍流火焰是“湍动所皱褶的层流火焰”的概念 85

3.4.1Damkoehler概念 85

3.4.2Shelkin模型 89

3.4.3检验Damkoehler-Shelkin概念所进行的实验研究 90

3.4.4Kaxlovitz及其合作者的模型 92

3.4.5Scurlock-Grover模型 97

3.4.6检验Scurlock-Grover模型的实验研究 102

3.4.7一维湍流火焰传播速度的解析式 105

3.5湍流火焰的速度和结构随气体射流内火焰区的变化 112

3.6湍流火焰的局部燃烧速度 115

3.7湍流火焰的弥散燃烧反应区的概念 116

3.7.1概述 116

3.7.2Summerfield的湍流火焰传播概念 116

3.8湍流火焰传播的频谱概念 119

3.9Kovasznay参数及其与实验的比较 121

3.10用微体积模型估算湍流火焰速度 122

3.11湍流火焰的混合模型 125

3.12Chomiak提出的预混湍流火焰模型 127

3.13.1实验数据 128

3.13湍流对管内闭式火焰结构及其传播的影响 128

3.13.2闭式湍流火焰扩展率的一个理论，高速下Spalding的湍流火焰概念 130

3.13.3管内闭式火焰所产生的附加湍流 132

3.13.4可燃气体混合物成分对湍流火焰速度的影响 135

3.14在汽油发动机燃烧室内的火焰传播过程和大尺度湍动的作用 135

3.15压力对湍流和湍流火焰传播的影响 138

3.16湍流火焰中噪音的产生 139

3.17燃烧的湍流自由射流和旋转湍流自由射流的空气动力学 140

参考文献 148

第四章 扩散火焰（气体燃料射流火焰） 151

4.1概述 151

4.2扩散火焰的概貌 151

4.3反应区，反应区结构的光谱法研究 157

4.4.1概述 159

4.4气体射流 159

4.4.2自由射流的相似性 163

4.4.3自由湍流射流的研究 168

4.4.4非等温射流（自由射流火焰的情况） 174

4.4.5相伴平行流中的射流 176

4.4.6射流偏转 177

4.5层流扩散火焰理论 178

4.6湍流扩散火焰理论 184

4.6.1自由射流火焰 184

4.6.2受限射流火焰 212

4.6.3事实和实验数据 235

4.6.4旋流扩散火焰 240

4.7预混火焰和扩散火焰的湍流量测量，以及作为燃烧器质量指标的混合指数 257

参考文献 261

5.1概述 264

第五章 液体燃料雾火焰 264

5.2液体燃料射流的碎裂和雾化，喷射装置 267

5.2.1概述 267

5.2.2喷射装置，喷雾器 267

5.2.3喷雾特性 273

5.3液体燃料滴的蒸发和燃烧 290

5.3.1液体燃料滴的蒸发 290

5.3.2液体燃料滴的燃烧 303

5.3.3实验数据和实验验证 311

5.4运动轨迹上的液体燃料滴的若干问题 319

5.4.1作用于运动轨迹上的液滴的外力 319

5.4.2运动轨迹上的液滴的动力学问题 320

5.4.3运动轨迹上的燃烧着的液滴的阻力系数 321

5.4.4运动轨迹上的液体燃料滴的加热 323

5.4.5运动轨迹上的燃料滴的着火迟延 326

5.4.6燃烧滴尾迹中的火焰结构 328

5.5液雾燃烧的统计描述 329

5.5.1引言 329

5.5.2液雾方程，稳态守恒方程 329

5.5.3求解问题的一般方法 334

5.6有关液滴群燃烧的若干实验事实 334

5.6.1液滴组中燃料滴的着火迟延 334

5.6.2液滴组中火焰从一颗液滴到另一颗液滴的传播 335

5.6.3单一滴径液雾中的燃烧常数 336

5.6.4多滴径液雾的燃烧 337

5.7湍流两相可燃混合物中的火焰传播 338

5.8很细液雾的统计描述 340

5.9有关液雾燃烧的实验研究 342

5.10液体燃料旋流火焰的若干问题 344

5.10.1有一次空气旋流室的机械雾化燃烧器的火焰（实验数据） 344

5.10.2旋流液雾所卷吸的外部空气的质量 345

5.10.3有旋流室的喷嘴的雾化细度 350

5.11氧气中的燃油火陷 355

5.12圆柱形炉子中天然气火焰和燃油火焰的性能比较 357

5.13柴油机和燃气轮机中的燃烧 360

5.13.1柴油机中的燃烧 360

5.13.2内燃式涡轮机（燃气轮机）中的燃烧 364

参考文献 371

第六章 固体燃料的火焰 374

6.1概述 374

6.2关于碳燃烧机理的研究 374

6.3.1概述 388

6.3煤粉燃烧 388

6.3.2带有悬浮固体颗粒的空气射流的形状和结构 390

6.3.3悬浮固体颗粒的动力学 395

6.3.4悬浮煤粉着火前的加热 399

6.3.5加热时煤粒内部的温度梯度 407

6.3.6所测得的燃烧中的煤粉颗粒的温度和一次反应产物的性质 408

6.3.7煤粉的热分解和挥发物的释放 409

6.3.8煤粉分解所放出的挥发物的燃烧 412

6.3.9煤粉的着火问题 414

6.3.10碳粒（剩余焦粒）的燃烧时间和煤粒及油页岩粒的燃烧实验数据 416

6.3.11煤粉的整体燃烧 431

6.3.12煤粉射流火焰长度近似计算的某些公式 443

6.3.13煤粉射流火焰的观测结果和实验数据 452

6.4.1概述 465

6.4固体燃料的层燃 465

6.3.14煤粉燃烧的进一步发展 465

6.4.2在炉篦上的燃料层中燃料和空气的混合 466

6.4.3维持固体燃料块和颗粒在炉篦上所必需的条件 468

6.4.4固体燃料层的气化和燃烧过程特性，燃料层上方的烟气成分 469

6.4.5炉篦上固体燃料层对燃气和空气流动的阻力 477

6.4.6炉篦上固体燃料颗粒和燃料层在干燥、预热和燃烧过程中的热交换 478

6.4.7计算固体燃料层的模型 483

6.5固体燃料的沸腾燃烧 487

6.5.1概述 487

6.5.2沸腾床燃烧的方法 488

6.5.3沸腾床燃烧的优缺点 489

6.5.4沸腾床的形成 491

6.5.5沸腾床中的传热和传质 493

6.5.6沸腾床中的燃烧和气化 494

6.5.7实验研究 496

6.5.8沸腾燃烧展望 501

6.6旋风炉火焰 501

6.6.1概述 501

6.6.2旋风炉的冷态空气动力特性 502

6.6.3旋风炉内的火焰结构 507

6.6.4卧式旋风炉中固体燃料的浓度、颗粒直径及环境温度对固体燃料燃尽度影响的研究 511

6.7熔铁竖炉（如高炉和化铁炉）中的燃烧 512

6.7.1概述 512

6.7.2熔铁竖炉的运行和燃烧过程的发展 513

参考文献 515

第七章 火箭发动机的特殊燃烧问题 519

7.1概述 519

7.2液体推进剂火箭发动机 519

7.2.1一般情况 519

7.2.2单组元推进剂液滴的燃烧 521

7.3固体推进剂火箭发动机 528

7.3.1一般情况 528

7.32浸蚀燃烧 529

7.4火箭发动机的推力与喷管流动中化学反应的关系 532

7.5火箭发动机中的燃烧不稳定性 537

参考文献 540

第八章 燃烧稳定性和火焰稳定方法 542

8.1燃烧器火焰的稳定性和稳定方法 542

8.1.1预混气体火焰（均相火焰）的稳定性和稳定方法 542

8.1.2扩散火焰的稳定条件 584

8.1.3高碳氢化合物和惰性气体对天然气火焰稳定性的影响 589

8.1.4扩散火焰、液体燃料雾火焰和煤粉火焰的稳定方法 590

8.1.5在气体燃料和同轴空气的受限射流火焰、撞击射流火焰以及旋流火焰的情况下，湍流扩散火焰稳定的详细描述 594

8.1.7耐火材料管中的火焰稳定 608

8.1.6用多个小（圆）喷孔来稳定火焰 608

8.1.8烧液体和气体燃料的炉子在启动时的不稳定燃烧趋势 609

8.2煤在层燃过程中着火锋面的稳定 610

8.2.1逆流方式下的着火稳定 611

8.2.2链篦炉上横流方式下的着火稳定 612

8.2.3煤层多灰时的熄灭条件 614

参考文献 617

第九章 强化燃烧 619

9.1概述 619

9.2升高燃烧过程的温度 622

9.3强化燃烧的实际方法 624

9.3.1减小燃料块和颗粒的尺寸 624

9.3.2气流中颗粒的相对速度和燃烧的强化 626

9.3.3着火前加热反应物 629

9.3.4燃烧过程的组织 630

9.3.5湍流和燃烧的强化 632

9.3.6已燃气体的自然回流、火焰着火和燃烧强化 633

9.3.7旋转射流、燃烧器喷口处燃料流的比动量及燃烧器设计对火焰强化的影响 638

9.4燃料特性和燃烧的强化 640

9.5旋风炉燃烧的组织原理和强化燃烧 640

9.6关于固体燃料和渣油强化燃烧的展望 641

9.7天然气火焰（燃烧）的强化和热辐射的增强 642

9.7.1火焰的稳定（亦见第八章） 642

9.7.2天然气火焰（燃烧）的强化 643

9.7.3增强天然气火焰的发光和辐射特性 644

9.7.4增强天然气火焰效果的其他方法 645

9.8化铁炉热力作用的改进 646

参考文献 647