第1章 导论 1
1.1 学习燃烧学的动机 1
1.2 燃烧的定义 8
1.3 燃烧方式和火焰种类 8
1.4 学习方法 10
1.5 参考文献 10
第2章 燃烧与热化学 12
2.1 概述 12
2.2 热力参数关系式回顾 12
2.2.1 广延量和强度量 12
2.2.2 状态方程 13
2.2.3 状态的热方程 13
2.2.4 理想气体混合物 15
2.2.5 蒸发潜热 16
2.3 热力学第一定律 17
2.3.1 第一定律——定质量 17
2.3.2 第一定律——控制体 18
2.4 反应物和生成物的混合物 19
2.4.1 化学计量学 19
2.4.2 绝对（或标准）焓和生成焓 23
2.4.3 燃烧焓和热值 25
2.5 绝热燃烧温度 28
2.6 化学平衡 32
2.6.1 第二定律的讨论 32
2.6.2 吉布斯函数 33
2.6.3 复杂系统 38
2.7 燃烧的平衡产物 39
2.7.1 全平衡 39
2.7.2 水煤气反应的平衡 40
2.7.3 压力影响 43
2.8 应用 44
2.8.1 回热式热交换器和蓄热式热交换器 44
2.8.2 烟气（尾气）再循环 49
2.9 小结 55
2.10 符号表 56
2.11 参考文献 58
2.12 复习题 58
2.13 习题 59
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 108
4.5 简化机理 110
4.6 催化与异相反应 110
4.6.1 表面反应 111
4.6.2 复杂机理 112
4.7 小结 114
4.8 符号表 114
4.9 参考文献 116
4.10 思考题与习题 117
第5章 一些重要的化学机理 122
5.1 概述 122
5.2 H2-O2系统 122
5.3 一氧化碳的氧化 125
5.4 碳氢化合物的氧化 125
5.4.1 链烷烃概况 125
5.4.2 总包和准总包机理 128
5.4.3 实际燃料及其替代物 130
5.5 甲烷燃烧 131
5.5.1 复杂机理 131
5.5.2 高温反应途径分析 141
5.5.3 低温反应途径分析 142
5.6 氮氧化物的形成 144
5.7 甲烷燃烧和氮氧化物形成的一个简化机理 147
5.8 小结 148
5.9 参考文献 149
5.10 思考题与习题 152
第6章 反应系统化学与热力学分析的耦合 155
6.1 概述 155
6.2 定压－定质量反应器 156
6.2.1 守恒定律的应用 156
6.2.2 反应器模型小结 158
6.3 定容－定质量反应器 158
6.3.1 守恒定律的应用 158
6.3.2 反应器模型小结 159
6.4 全混流反应器 164
6.4.1 守恒定律的应用 165
6.4.2 反应器模型小结 166
6.5 柱塞流反应器 173
6.5.1 假设 173
6.5.2 守恒定律的应用 174
6.6 在燃烧系统建模中的应用 177
6.7 小结 177
6.8 符号表 178
6.9 参考文献 180
6.10 习题 181
6.11 附录6A 184
第7章 反应流的简化守恒方程 186
7.1 概述 186
7.2 总质量守恒（连续性方程） 187
7.3 组分质量守恒（组分连续性方程） 188
7.4 多组分扩散 190
7.4.1 通用方程 190
7.4.2 多元扩散系数的计算 191
7.4.3 简化方法 194
7.5 动量守恒 196
7.5.1 一维形式 196
7.5.2 二维形式 197
7.6 能量守恒 200
7.6.1 一维通用形式 200
7.6.2 Shvab-Zeldovich形式 203
7.6.3 用于火焰计算的形式 205
7.7 守恒标量的概念 205
7.7.1 混合物分数的定义 206
7.7.2 混合物分数的守恒 206
7.7.3 守恒标量能量方程 210
7.8 小结 210
7.9 符号表 211
7.10 参考文献 213
7.11 复习题 214
7.12 习题 214
第8章 层流预混火焰 216
8.1 概述 216
8.2 物理描述 217
8.2.1 定义 217
8.2.2 重要特征 217
8.2.3 典型的实验室火焰 218
8.3 简化分析 222
8.3.1 假设 222
8.3.2 守恒定律 222
8.3.3 求解 224
8.4 详细分析 227
8.4.1 控制方程 228
8.4.2 边界条件 228
8.4.3 甲烷－空气火焰的结构 229
8.5 影响火焰传播速度和火焰厚度的因素 232
8.5.1 温度 232
8.5.2 压力 234
8.5.3 当量比 234
8.5.4 燃料类型 236
8.6 选定燃料的火焰传播速度计算式 236
8.7 熄火、可燃性、点火 238
8.7.1 冷壁熄火 239
8.7.2 可燃极限 242
8.7.3 点火 244
8.8 火焰稳定 248
8.9 小结 251
8.10 符号表 251
8.11 参考文献 253
8.12 复习题 255
8.13 习题 256
第9章 层流扩散火焰 258
9.1 概述 258
9.2 无反应的恒定密度层流射流 258
9.2.1 物理描述 258
9.2.2 假设 260
9.2.3 守恒定律 260
9.2.4 边界条件 260
9.2.5 求解 261
9.3 射流火焰的物理描述 265
9.4 简化理论描述 267
9.4.1 基本假设 267
9.4.2 基本守恒方程 268
9.4.3 附加关系式 269
9.4.4 守恒标量的推导 269
9.4.5 各种不同的解法 275
9.5 圆口和槽形口燃烧器的火焰长度 278
9.5.1 罗帕关联式 278
9.5.2 流量和几何形状的影响 281
9.5.3 影响化学当量的因素 282
9.6 碳烟的形成和分解 286
9.7 对冲火焰 289
9.7.1 数学描述 290
9.7.2 甲烷－空气火焰结构 292
9.8 小结 295
9.9 符号表 295
9.10 参考文献 298
9.11 复习题 301
9.12 习题 301
第10章 液滴的蒸发和燃烧 304
10.1 概述 304
10.2 一些应用 304
10.2.1 内燃发动机 304
10.2.2 燃气轮机 306
10.2.3 液体火箭发动机 307
10.3 液滴蒸发的简单模型 310
10.3.1 基本假设 310
10.3.2 气相分析 311
10.3.3 液滴寿命 313
10.4 液滴燃烧的简化模型 315
10.4.1 假设 316
10.4.2 问题的表述 316
10.4.3 质量守恒 317
10.4.4 组分守恒 318
10.4.5 能量守恒 319
10.4.6 总结和求解 324
10.4.7 燃烧速率常数和液滴寿命 325
10.4.8 扩展到对流条件 328
10.5 其他因素 330
10.6 一维蒸发控制燃烧 331
10.6.1 物理模型 331
10.6.2 基本假设 332
10.6.3 数学表述 332
10.6.4 分析 333
10.6.5 模型小结 337
10.7 小结 340
10.8 符号表 341
10.9 参考文献 343
10.10 习题 346
10.10.1 大作业 347
10.11 附录10A 348
10.11.1 哈利R里卡多爵士关于柴油机燃烧的描述 348
第11章 湍流概论 349
11.1 概述 349
11.2 湍流的定义 350
11.3 湍流的几何尺度 351
11.3.1 4个几何尺度 351
11.3.2 湍流雷诺数 354
11.4 湍流流动分析 357
11.4.1 雷诺平均和湍流应力 357
11.4.2 封闭问题 359
11.5 轴对称湍流射流 362
11.6 最简化模型的扩展 364
11.7 小结 365
11.8 符号表 366
11.9 参考文献 367
11.10 思考题与习题 369
第12章 湍流预混火焰 370
12.1 概述 370
12.2 一些应用 370
12.2.1 电火花点火发动机 370
12.2.2 燃气轮机 370
12.2.3 工业气体燃烧器 372
12.3 湍流火焰传播速度定义 373
12.4 湍流预混火焰结构 374
12.4.1 实验观察 374
12.4.2 三种火焰模式 376
12.5 褶皱层流火焰模式 379
12.6 分布反应模式 383
12.7 旋涡内小火焰模式 384
12.8 火焰稳定 385
12.8.1 旁路喷嘴 386
12.8.2 燃烧器耐火碹口 386
12.8.3 钝体 386
12.8.4 旋流和射流诱导回流流动 388
12.9 小结 388
12.10 符号表 389
12.11 参考文献 390
12.12 习题 393
第13章 湍流非预混火焰 395
13.1 概述 395
13.2 射流火焰 397
13.2.1 总论 397
13.2.2 简化分析 401
13.2.3 火焰长度 405
13.2.4 火焰辐射 410
13.2.5 推举和吹熄 414
13.3 其他结构下的非预混火焰 418
13.4 小结 421
13.5 符号表 422
13.6 参考文献 423
13.7 复习题 427
13.8 习题 428
第14章 固体的燃烧 429
14.1 概述 429
14.2 燃煤锅炉 429
14.3 非均相反应 430
14.4 碳的燃烧 431
14.4.1 概述 431
14.4.2 单膜模型 432
14.4.3 双膜模型 441
14.4.4 碳颗粒燃烧时间 446
14.5 煤的燃烧 447
14.6 其他固体 447
14.7 小结 448
14.8 符号表 448
14.9 参考文献 449
14.10 思考题和习题 450
第15章 污染物排放 452
15.1 概述 452
15.2 污染物的危害 453
15.3 排放的量化描述 454
15.3.1 排放因子 455
15.3.2 折算浓度 456
15.3.3 各种特定的排放测量 458
15.4 预混燃烧过程的排放 459
15.4.1 氮氧化物 459
15.4.2 一氧化碳 465
15.4.3 未燃烃 466
15.4.4 催化后处理技术 467
15.4.5 颗粒物 468
15.5 非预混燃烧的排放 469
15.5.1 氮氧化物 469
15.5.2 未燃烃和一氧化碳 481
15.5.3 颗粒物 482
15.5.4 硫氧化物 484
15.5.5 温室气体 485
15.6 小结 487
15.7 符号表 488
15.8 参考文献 489
15.9 思考题和习题 498
第16章 爆震燃烧 501
16.1 概述 501
16.2 物理描述 501
16.2.1 定义 501
16.2.2 主要特征 501
16.3 一维分析 502
16.3.1 假设 502
16.3.2 守恒定律 503
16.3.3 综合关系式 504
16.4 爆震速度 509
16.5 爆震波的结构 512
16.6 小结 515
16.7 符号表 515
16.8 参考文献 516
16.9 习题 517
第17章 燃料 518
17.1 概述 518
17.2 命名方法和分子结构 518
17.2.1 碳氢化合物 518
17.2.2 醇类 521
17.2.3 其他有机化合物 521
17.3 燃料的重要特性 522
17.3.1 点火特性 522
17.3.2 挥发性 524
17.3.3 能量密度 525
17.4 传统燃料 526
17.4.1 汽油 526
17.4.2 柴油燃料 530
17.4.3 加热用油 532
17.4.4 航空燃料 532
17.4.5 天然气 534
17.4.6 煤 538
17.5 替代燃料 542
17.5.1 生物燃料 543
17.5.2 费－托合成液体燃料 551
17.5.3 氢 552
17.6 小结 552
17.7 符号表 553
17.8 参考文献 554
17.9 习题 559
附录A C-H-O-N气体系统中的重要热力学性质表 560
附录B 燃料特性 580
附录C 空气、氮气、氧气的相关性质 585
附录D 二元扩散系数及估计方法 588
附录E 求解非线性方程的广义牛顿迭代法 591
附录F 碳氢化合物－空气燃烧平衡产物的计算程序 593
索引 595