燃烧学大纲

燃烧学必须掌握的燃烧化学反应动力学和以动量、热量、质量传递为核心的燃烧空气动力学，这是燃烧学的理论基础；第二篇为燃烧科学内在的基本原理和规律，着重介绍燃料着火理论，气、油、煤燃烧过程特点；

燃烧学

• 第四章 着火理论 理解着火原理，掌握链式着火及强迫着火机理，熟练掌握热自燃理论基本内容和分析方法
  • 4.1 着火的基本概念
    • 燃烧过程一般可分为两个阶段：着火阶段和着火后的燃烧阶段。 着火阶段： 燃料和氧化剂进行缓慢氧化，氧化反应所释放的热量只是提高可燃混合物的温度和累积活化分子，并没有形成火焰。 燃烧阶段： 反应速度进行得很快、并发出强烈的光和热，形成火焰。
    • 着火的方式与机理
      • 着火过程
        • 燃料和氧化剂混合后，由无化学反应、缓慢的化学反应向稳定的强烈放热状态的过渡过程，最终在某个瞬间、空间中某个部分出现火焰的现象称为着火。
        • 对于常规的着火过程，在着火孕育期完成之后，则转向持续、稳定的燃烧过程。
        • 爆炸也是一种着火过程。相对于常规的着火过程，爆炸出了反应速度从低速瞬间加速到高速以外，整个反应都在极短的时间内完成。
      • 自然界中燃料的着火方式 （自燃和点燃过程统称之为着火过程 ）
        • 自燃着火 （自燃）
          • 依靠可燃混合物自身缓慢氧化反应逐渐积累 热量和活化分子，从而自行加速反应，最后 导致燃烧。
        • 强迫着火 （点燃或点火）
          • 可燃混合物从外界获得能量，是指提高温度 和增加活化分子数量，迫使局部区域的可燃 混合物完成着火过程而达到燃烧阶段，然后 以一定的速度向其他区域扩展，导致全部可 燃混合物的燃烧 。
      • 着火的机理
        • 热着火机理
          • 可燃混合物由于本身氧化反应放热大于散热，或由于外部热源着火，温度不断升高导致化学反应不断自动加速，积累更多能量最终导致着火的现象（整体，着火过程通常更强烈）
        • 链锁着火机理
          • 由于某种原因，可燃混合物中存在活化中心，活化中心产生速率大于销毁速率时，在分支链式反应的作用下，化学反应不断加速，最终实现着火的现象（局部，着火后燃烧强度不高，但如果是在整个系统内进行，则可能引起爆炸）
      • 自燃着火机理
        • 实际燃烧过程中，不可能是纯粹的热自燃或链锁自燃存在，事实上，它们是同时存在而且是相互促进的。一般来说，在高温下，热自燃是着火的主要原因，而在低温时则支链反应是着火的主要原因。
        • 热自燃机理
          • 反应物温度不断升高，反应加快，直到着火，可用阿累尼乌斯定律和质量作用定律解释。
        • 链锁自燃机理
          • 链的分支使得活性中心迅速增值，反应不断加快，直到着火
      • 影响着火的因素
        • 燃料性质
        • 燃料与氧化剂的比例
        • 环境压力及温度
        • 气流速度
        • 燃烧室尺寸等等
    • 着火的两大特征
      • 着火温度
        • 在该温度下，取决于导热性能的初始散失热量等于同样时间内因化学反应转化而形成的热量。热着火理论指出着火温度不是物质的一个专门性质，事实上它表示在正常化学过程中(可燃物和氧化剂之间的反应过程)放热的反作用的结果。
      • 着火延迟期
        • 着火前的物理准备过程。（着火前的自动加热时间）
  • 4.2 热自燃理论
    • 热自燃过程分析
      • 放热和散热过程 着火是反应放热因素和散热因素相互作用的结果。 放热>散热：着火成功； 放热<散热：着火失败。
    • 谢苗诺夫热自燃理论 （要实现稳定的热着火，需满足两个热力条件）
      • 系统处于热平衡状态，即放热量Q1等于散热量Q2
      • 放热量随系统温度的变化率大于散热量的变化率，即dQ1/dT≥dQ2/dT，表示放热曲线在散热曲线上方。
      • • 环境温度Tb1很低时，散热曲线Q2a与放热曲线交于点1。 点1前的反应初始阶段，放热>散热，反应系统开始升温，到达点1达到放热、散热平衡。点1为稳定的平衡态。 系统处在点1左边时，Q1>Q2a，系统会升高温度到达点1；在右边时，Q1<Q2a，系统会降温回到点1。由于此时系统温度低，处于缓慢氧化状态，不能进行燃烧。此时不满足条件2。
        • 环境温度为Tb2时，不同散热条件下会出现不同的燃烧状态。 若散热曲线为Q2b，在反应初期，放热大于散热，反应系统温度增加，至点2达到平衡。 点2是一个不稳定的平衡点。系统处在点2左边时，Q1>Q2b，系统会升高温度到达点2；在右边时，Q1>Q2b，系统会继续升高到达点3，进行高温燃烧。此时满足着火条件2。 点2就称为着火点，其对应的系统温度Tzh称为燃料的着火温度。
        • 处在高温燃烧状态的反应系统，如果散热系数增大（如锅炉高负荷转为低负荷，水冷壁冷却加强），即散热曲线斜率增加，散热曲线变为Q2c。 系统温度由点3的高温燃烧状态逐渐变为点4的燃烧状态。 点4为不稳定平衡态。点4右边，Q1<Q2c，系统会降温回到点4；在点4左边，Q1<Q2c，系统会降温到达点5，变成不能燃烧的缓慢氧化状态。此时点4为熄火点，对应的系统温度Txh为熄火温度。
        • 若散热强度减小，如在锅炉燃烧器区域敷设卫燃带，即曲线Q1和Q2d: 这种情况下，放热量总大于散热量，系统温度不断提高，会导致更高温度的强烈燃烧。
    • 热自然温度
    • 影响着火的因素
      • 燃料放（释热）热量Q1
      • 环境温度
      • 比表面积和散热系数
      • 燃料性质
        • 燃料的性质将影响其着火温度及着火热，进而影响其着火特性。 煤的可燃基挥发分降低将使着火点推迟。 煤的水分增加时，水分的加热、汽化、过热都要吸收炉内的热量，致使炉膛温度降低，对于着火是不利的。 煤中的灰分增高，将降低煤的热值，灰分在着火和燃烧过程中吸热，会降低炉膛温度，推迟煤粉气流着火。
      • 混合燃料气流特性
        • 一次风量和一次风速：一次风用于输送燃料，一次风量和一次风速提高都要使着火点推迟。但一次风要保证燃烧初期氧的供给，一次风量也不能过小。一次风速过高将降低燃料气流的加热速度，使着火距离加长。但一次风速过低，燃烧器喷口会被烧坏。 燃料气流初温：提高燃料与一次风气流的初温，可以降低着火热，使着火提前。如燃用低挥发分煤时，常采用高温预热空气作为一次风来输送煤粉，即所谓的热风送粉。
    • 热自燃界限
      • 无论是均相气体燃料或固体燃料，当周围介质温度T0达到一定值后，即出现热自燃着火，其临界自燃条件如上所述的第2点临界方程，此时的系统温度即为自燃温度。 试验也表明，在一定的炉内压力p0下，可燃混合物的浓度变化时，其自燃温度也不相同。
  • 4.3 连锁自燃理论
    • 链锁自燃概念
      • 链锁自燃是可燃混合物在低温、低压下，由于分支链锁反应使反应加速，最终导致可燃混合物燃烧。 链锁爆燃理论的实质是由于链锁反应的中间反应是由简单的分子碰撞所构成，对于这些基元反应热自燃理论是可以适用的。但整个反应的真正机理不是简单的分子碰撞反应，而是比较复杂的链锁反应。
    • 链锁自燃的条件
      • 链锁自燃理论认为，使反应自动加速不一定需要热量积累，而可以通过链的不断分支来迅速增加链载体（活化中心）的数量，从而导致反应自动地加速直至着火。 在链锁反应中，活化中心浓度增大有两种因素： 一是由于热运动的结果而产生； 二是由于链锁反应分支的结果。 此外，由于与器壁相撞或与其他稳定的分子、原子相撞时刻都在发生，在反应中总存在着活化中心被消灭的现象，它的速度也与活化中心本身浓度成正比。
    • 分支链锁反应速度随时间的变化
      • f/g分别为与温度、活化能以及其他因素有关的分支反应的速度常数和链锁中断的速度常数
    • 链锁自燃温度\链锁着火条件
  • 4.4 强迫点燃理论
    • 强迫着火条件
      • 在燃烧技术中，为了加速和稳定着火，往往由外界对局部的可燃混合物进行加热，并使之着火。之后，火焰便自发传播到整个可燃混合物中，这种使燃料着火的方法称为强迫着火。
    • 点燃与自燃的差别
      • 强迫着火和热自燃着火在本质上并没有差别，都是因为热量引起的。 自燃着火与强迫着火从着火方式和着火条件上来讲是不一样的。首先，自燃着火是可燃物在瞬间整体着火，而强迫着火首先是局部点着火，然后再扩散传播成整体着火。另外，自燃着火一般不需要特别施加外界能量，而强迫着火则必须要外界能量的激发才能着火。 因此，强迫着火不但与点火源的特性有关，而且与火焰传播的特性有关。
      • 与热自燃过程类似，强迫着火过程也有着火温度、着火孕育期和着火界限。 强迫过程还有一个更重要的参数，即点火源尺寸。影响强迫着火过程上述参数的因素除了可燃物质的化学性质、浓度、温度和压力外，还有点燃方法、点火能和可燃物质的流动性质等，而且后者的影响更为显著。一般来说，强迫着火温度比热自燃温度高。
    • 强迫着火过程
      • • 炽热体附近的可燃物受到加热，炽热物体温度为T1，按照传热规律温度按曲线1变化。 在炽热体周围充满可燃物，在1的基础上加上可燃物化学反应的热效应，使温度提高至曲线2。 由2可知，越远离炽热物体，温度越低，可燃物只能处于低温氧化状态而不能着火。
        • 当炽热物温度提高至T2，惰性气体的温度分布为曲线1； 对可燃物来说，在T2温度下，炽热体附近的可燃物进行较剧烈的化学反应，所放出的热量向周围扩散，使可燃物温度的下降的趋势得以制止，使温度水平提高到和曲线2一样。 这时处于着火的临界状态，温度T2一般称为临界点燃温度。
        • 稍微提高炽热温度至T3，则炽热物体周围可燃物的放热量大于其散热量，着火过程不可避免地出现，在离开炽热体后，可燃物因着火使温度不断提高，如曲线2所示。
    • 常用点燃方法
      • 工程上较常用的点火方法有以下几类： 1、炽热物体点火 2、电火花或电弧点火 3、火焰点火
• 第五章 燃烧火焰及传播特性 理解火焰结构及特点，掌握火焰传播速度分析方法及内容，熟练掌握火焰结构与传播速度的影响因素
  • 5.1 火焰特性
    • 火焰概念
      • 由燃烧前沿和正在燃烧的质点所包围的区域，称为火焰。 火焰是一种状态或现象，是可燃物质和助燃物混合后迅速反应转变为燃烧产物的化学过程中出现的可见光或其他的物理表现形式。 燃烧是化学现象，同时也是一种物理现象。
    • 火焰结构
      • 火焰结构：火焰一般分为三个部分。 （1）焰心。中心的黑暗部分，由能燃烧而还未燃烧的气体所组成。 （2）内焰。包围焰心的最明亮部分，是气体未完全燃烧的部分。含着碳粒子，被烧热发出强光，因供氧不足，燃烧不完全，温度最低，有还原作用。 （3）外焰。最外层蓝色的区域。是气体完全燃烧的部分。因供氧充足，燃烧完全，温度最高，有氧化作用。 火焰温度由内向外依次增高。
    • 火焰的分类
      • 按燃料种类：煤气火焰，油雾火焰，粉煤火焰。 按燃料和氧化剂的预混程度：预混燃烧（动力燃烧）火焰，扩散燃烧火焰，部分预混火焰。 按气体的流动性质：层流火焰，湍流火焰。 按火焰中的相成分：均相火焰，非均相（异相）火焰。 按火焰的几何形状：直流锥形火焰，旋流火焰或大张角火焰，平火焰。
    • 火焰的本质
      • 火焰的本质是放热反应中反应区周边空气分子加热而高速运动，伴随着发光的现象。火焰内部其实就是不停被激发而游动的气态分子。 在火焰焰心部分，粒子运动速度低，光谱集中在红外区，温度低，亮度低；内焰部分粒子运动速度中等，光谱集中在可见光部分，亮度较高，温度较高；外焰部分粒子运动速度最快，光谱集中在紫外区，温度最高，亮度高。 反应区向外释放的能量从焰心至外焰逐渐升高，然后急剧下降，使火焰有较清晰的轮廓，火焰与周围空气的边界处即反应能量骤减处。
  • 5.2 火焰传播
    • 火焰传播的基本概念
      • 当一个外来高温热源将可燃混合物的某一局部点燃着火时，将形成一个薄层火焰面，依靠导热作用将能量输送给火焰邻近的冷混合物层，使混合气温度升高而引起化学反应而燃烧。这样一层一层地着火燃烧，把燃烧逐渐扩展到整个可燃混合物，这种现象称为火焰传播。
    • 火焰传播的形式
      • 如果在静止的可燃混合气中某处发生了化学反应，则随着时间的进展，此反应将在混合气中传播。 火焰传播可分为稳定的火焰传播和非稳定的火焰传播 根据反应机理的不同，稳定的火焰传播可划分为正常传播（或称为缓燃）和爆燃两种形式。
    • 火焰正常传播速度的影响因素
      • 过量空气系数的影响 燃料化学结构的影响 混合可燃物初始温度T0的影响 火焰温度的影响 压力的影响 惰性物质含量的影响 可燃气体混合物性质影响
    • 火焰传播界限
      • 火焰传播能够存在的浓度范围叫做火焰传播界限（或称火焰传播范围）。 可燃物在混合物中的浓度低于某值而使正常传播速度为零的浓度值称为下限；高于某值而使正常速度为零的浓度值称为上限。
    • 淬熄距离与临界直径
      • 在邻近容器壁面只有数毫米之内的地方，壁面的散热作用十分强烈，以至火焰不能传播。这段距离称为淬熄距离。 在很细的管子里，壁面散热十分强烈，以致火焰也不能传播。这时的管径叫做临界直径。 凸出的曲面的火焰锋面暴露在低温的可燃混合物之中，几面受到冷却，火焰锋面温度将降低，所以火焰传播速度也要降低一些。 反凹进去曲面的火焰锋面，火焰锋面对其前面的低温可燃混合物形成钳形包围，几面导热的结果使可燃混合物升温加快，结果火焰传播速度将增大一些。
  • 5.3 层流火焰
    • 层流火焰焰锋结构
      • 层流火焰焰锋结构形状
        • 如果在本生灯直管内的预混可燃气体流动为层流，则在管口处可得到稳定的正锥形火焰前锋。在如果层流火焰在管道内传播，则焰锋呈抛物线形；若在管内的层流预混可燃气流中安装火焰稳定器，则会形成锥形焰锋。 层流中的火焰前锋形状是多种多样的。但在焰锋面的两侧必然是未燃的预混可燃混合物气体和已燃的烟气，在很薄的焰锋面内进行着剧烈的燃烧化学反应和强烈的两类气体混合。
      • 层流火焰焰峰特性
        • 1）火焰前锋是一很窄的区域，它在这很窄的宽度内（由截面0-0到a-a）完成化学反应、热传导和物质扩散等过程，并且由于火焰前锋的宽度和表面曲率很小，可以认为在焰锋内温度和浓度只是坐标x的函数。 2）火焰前锋存在极大的温度梯度dT/dx和浓度梯度dc/dx，有强烈的热流和扩散流。在火焰前锋内，95% ~98%的燃料发生了化学反应。火焰焰锋的宽度很小，但在此宽度内温度和浓度变化很大，出现极大的温度梯度dT/dx和浓度梯度dc/dx。 热流的方向从高温火焰向低温新鲜混合气，而扩散流的方向则从高浓度向低浓度，反之，燃烧产物分子，如已燃气体中的自由基和活化中心则向新鲜混合气方向扩散。 3）存在 “预热区”和“化学反应区” 在火焰前锋厚度的很大一部分区域 ，化学反应速度很小，这部分称为可燃混合物的“预热区”。化学反应主要集中在很窄的区域 中，在这个区域内反应速度、温度和活化中心的浓度都达到了最大值。称为“化学反应区”，也称为火焰前锋的“化学宽度”。 “预热区”温度和浓度的变化主要由于导热和扩散，新鲜混合气在此处得到加热。在“化学反应区”，化学反应速度随着温度的升高按指数函数规律急剧的增大，反应物浓度不断减少。
    • 层流火焰传播理论 层流火焰传播理论目前有热力理论和扩散理论两种
      • 热力理论
        • 火焰中化学反应主要是由于热量的导入使分子热活化而引起的，所以火焰前沿的反应区在空间中的移动决定于从反应区向新鲜预混可燃混合物传热的传导率。 热力理论并不否认火焰中心有活化中心存在和扩散，但认为在一般的燃烧过程中活化中心的扩散对化学反应速度的影响不是主要的。
      • 扩散理论
        • 层流火焰传播中火焰传播在火焰中分子的迁移不仅是由于强迫对流的作用，而且还由于扩散的作用。热量的迁移不仅靠对流，也有导热。因此，预混可燃气的燃烧不仅受化学动力控制，而且还受扩散作用的控制。 因而，层流火焰传播中火焰前沿在预混气中的移动，主要是由于反应区放出之热量不断向新鲜混合气中传递及新鲜混合气不断向反应区中扩散的结果。 火焰中的化学反应主要是由活化中心（如H、OH等）向新鲜预混可燃混合物扩散，促使其链锁反应发展所致。
  • 5.4 紊流火焰
    • 湍流燃烧及其特点
      • （1）相比层流火焰，湍流火焰厚度增加，高度变短。 （2）反应区要比层流火焰锋面厚得多，已不能看作是一个几何面。观察到的火焰面是混乱的、毛刷状的，还经常伴有噪声和脉动。 （3）湍流火焰传播速度远大于层流火焰传播速度。 （4）在湍流中，火焰传播速度不仅取决于可燃混合气的性质和组成，而且在很大程度上受到强烈的气流湍动的影响。
    • 湍流火焰分类
      • 1）.小尺度湍流火焰 2）.大尺度湍流火焰 .大尺度弱湍流火焰 .大尺度强湍流火焰
    • 湍流火焰传播的皱折表面燃烧理论
      • 认为在湍流工况中燃烧速度之所以会增大是由于在气流脉动作用下使得火焰前沿表面产生弯曲，因而燃烧表面积FT增加，在每个可燃物微团外表面上，燃烧速度和层流火焰法线传播速度vH相同，因此湍流燃烧速度比层流燃烧速度的增大倍数应等于因气流脉动使火焰前沿表面积增大的倍数，即
    • 影响湍流火焰传播速度的因素
      • 湍流火焰传播主要受湍流流动的影响。 1. 随着Re数的增加，湍流火焰传播速度和层流火焰传播速度的比值开始迅速增大，以后逐渐增长。 2. 当Re＜2300时，火焰传播速度与Re无关； 3. 当2300≤Re≤6000时，火焰传播速度与Re的平方根成正比； 4. 当Re＞6000时，火焰传播速度与Re成正比。
  • 5.5 火焰稳定的基本原理
    • 火焰稳定的基本条件
      • 要求燃烧火焰保持稳定，火焰锋面需稳定在一定的位置。火炬由喷嘴喷出后，火焰锥的形状不可能是正锥形的，否则火炬就难以稳定在燃烧室内某一位置。 反证过程：根据在火焰锥中正常法向传播速度和燃料混合气流速度之间的关系为：
      • 为了确保燃料混合气流中火焰的稳定，必须具备两个基本条件： （1）火焰传播速度应与可燃混合气在火焰前锋法线方向的分速度相等，即满足余弦定律。 （2）在火焰的根部必须有一个固定的点火源，且该点火源具有足够的能量。
    • 火焰稳定的原理
      • 对于预混燃烧，混合气流喷出并引燃后，在喷口附近形成锥形火焰，其锥角符合火焰稳定的余弦定律. 如果混合气流流速过高，火焰将会从根部开始吹脱；反之，如果混合气流流速过低，火焰则会引向喷口内。
        • 脱火 当燃料混合物的流量不断增大时，各截面上混合物流速不断增大，而火焰传播速度的分布是不变的。最后在燃烧装置出口的混合物流体流场中再也找不到一个传播速度等于流速的地方，到处都是流速大于火焰传播速度，火焰锋面再也找不到一个可以固定的地方。这样就不可能建立点火环，可燃混合物再也不可能着火，便产生脱火。显然，脱火主要是由于喷口出口气流速度过高而引起的，故又常称为吹脱。
        • 回火 当燃料混合物流量不断减少时，各截面上的流速的分布都减小，而火焰传播速度保持不变。最后在燃烧装置出口的混合物流体流场中再也找不到一个传播速度等于流速的地方，到处都是流速小于火焰传播速度，最后就烧到燃烧装置里面去了，这便产生回火。
        • 离焰 当燃料混合物的流量不断增大时，火焰面无法继续保持稳定，若火焰脱离喷口，悬举在喷口上方，但不熄灭，这种现象称为离焰。发生离焰时，火焰虽不立即熄灭，但此时火焰将吸入更多的二次空气，使悬举的火焰中燃气浓度降低。若可燃混合气流速继续增大，火焰会出现吹熄现象。
        • 燃烧器在工作时，不允许发生离焰、脱火或回火问题。 脱火将造成燃气在燃烧室及其周围环境中的累积，一旦再遇到明火便会使大量燃气迅速着火，从而造成大规模爆燃，同时燃气也会对人员造成毒害作用。 回火则可能烧毁燃烧器，甚至引起燃烧器或储气罐发生爆炸，也可能导致火焰熄灭，从而造成严重后果。
      • 要求燃烧设备中的火焰保持稳定，火焰锋面稳定在一定的位置。 要保证火焰锋面稳定在某一位置的必要条件是：可燃物向前流动的速度等于火焰锋面可燃物火焰传播的速度，这两个速度方向相反，大小相等，因而火焰锋面就静止在其一位置上。
    • 工程湍流燃烧火焰稳定方法
      • 工程上希望燃料和氧化剂保持稳定的化学反应及放热量，以便于控制和工程应用。因此常要求燃烧设备中火焰稳定在一定位置，即在一定位置着火，按一定速度发生剧烈反应，并在一定位置燃尽和离开燃烧室。
      • 工程上稳定火焰的方法可分为三类： 设置点火器，适时对主燃烧器提供点火能量。 制造回流区，卷吸高温烟气，强化进入燃烧室的燃料传热，满足着火条件稳定着火。 改变燃烧区的散热条件，减小着火阶段火焰的散热损失，保持火焰区的足够的温度，稳定火焰。 稳定火焰的根本原理是稳定火焰传播速度，使之与气流速度相匹配。
      • 工程上稳定火焰的具体方法 工程上应用的火焰都是湍流火焰，气流速度和Re数比较高，因此可以减少回火现象，而应主要防止脱火。稳定火焰的核心方法：保持着火区局部高温。 包括:（1）值班火焰；（2）钝体稳燃；（3）小股反向射流；（4）旋转射流；（5）大速差射流与双通道稳燃；（6）受限射流：1）突扩喷口稳燃；2） 内凹表面稳燃；3） 罐式稳燃器。
        • “沙丘驻涡”技术其原理是钝体稳燃
  • 5.6 燃烧反应控制区
    • 燃料燃烧所需的全部时间由二部分组成，即燃料与空气混合所需的时间和燃料氧化的化学反应时间。若不考虑这两种过程在时间上的重叠，整个燃烧过程所需时间为 燃料与空气的混合有分子扩散及湍流扩散两种方式，因此燃料与空气混合的时间可写成 燃烧中，根据 和 大小，可以将多相燃烧分成三种燃烧控制区域，即：动力燃烧控制区、扩散燃烧控制区和过渡燃烧控制区。
• 第六章 气体燃料燃烧 掌握气体燃烧器的特点及选型要求，熟练掌握预混和非预混火焰结构及影响因素
  • 6.1 概述
    • 任何一种气体的燃烧过程基本上都包括以下三个阶段：1）可燃气体与空气的混合；2）混合后的可燃气体的加热和着火；3）完成燃烧化学反应。 燃气与空气的混合是一种物理过程，需要消耗能量和一定的时间才能完成。混合后的可燃气体只有加热到它的着火温度时才能进行燃烧反应；着火以后，可燃气体的加热是靠其本身燃烧产生的热量而实现的。 影响气体燃料燃烧速度的主要矛盾不在燃烧反应本身，而在气体燃料与空气的混合以及混合后的可燃气体的加热升温速度方面，可燃气体与空气的混合与加热对整个燃烧过程起着更为重要的作用。
  • 6.2 气体燃料预混燃烧
    • 完全预混式燃烧特征
      • 1. 完全预混式燃烧是指气体燃料和燃烧所需的全部空气在燃烧器中已均匀混合，预混可燃气体的过量空气系数为 1.05~1.10，因此，燃烧过程只有着火燃烧一个阶段。燃烧速度主要取决于化学反应速度。 2. 预混火焰的燃烧温度高，燃烧强烈，燃烧完全，无黑烟，火焰呈透明状，无明显轮廓。也称为无焰燃烧。 3. 由于燃料和空气在燃烧前已均匀混合，所以有回火的危险，应严格控制预热温度。为了防止回火和爆炸，燃烧器的燃烧功率不能太大。
    • 部分预混式燃烧特征
      • 1. 部分预混式燃烧是指气体燃料和燃烧所需的部分空气在喷出喷口前，在燃烧器中预先混合（一次空气系数一般为0.5～0.6），在喷口外再和燃烧所需的其余二次空气逐步混合并继续燃烧。 2. 它兼有扩散式燃烧和完全预混燃烧的特点，燃烧反应速度很快，燃烧得以强化，火焰温度也提高了。有时也称为半无焰燃烧。
    • 流动速度分布规律
    • 火焰传播速度
    • 火焰长度LB
    • 出口中心线上火焰传播速度
      • 燃烧器出口中心线上具有最大的火焰传播速度
    • 湍流火焰长度LB
  • 6.3 气体燃料扩散式燃烧
    • 扩散式燃烧特征
      • 1. 扩散式燃烧时,由于燃料和空气在进入炉膛前没有预先混合，而是分别送入炉膛后，一边混合，一边燃烧，燃烧速度较慢。其燃烧过程有两个阶段，一是可燃气体和空气的混合阶段，二是化学反应阶段。 2. 燃烧主要在扩散区进行，燃烧速度的大小主要取决于混合速度，为实现完全燃烧则需要较大的燃烧空间。为了减小不完全燃烧热损失，要求较大的过量空气系数，一般 为1.15~1.25。 3.由于燃气和空气在进入炉膛前不混合，所以无回火和爆炸的危险，可将燃料和空气分别预热到较高的温度，以利于提高炉内温度水平，提高热效率。
    • 扩散式燃烧分类
      • 自由射流扩散燃烧
        • 气体燃料以射流形式由燃烧器喷入大空间的空气中，形成自由射流火焰。
      • 同轴伴随流射流扩散燃烧
        • 气体燃料和空气分别由环形喷管的内管与外环管喷入燃烧室，形成同轴扩散射流。由于射流受到燃烧室容器壁面的限制和周围空气流速的影响，为受限射流扩散火焰。
      • 逆向射流扩散燃烧
        • 气体燃料和空气喷出的射流方向正好相反，形成逆向喷流扩散火焰。
  • 6.4 气体燃料燃烧器
    • 引射式无焰燃烧器
      • 无焰燃烧是指燃气和空气在进入燃烧室之前就预先将其混合均匀。因其燃烧速率只取决于着火和燃烧反应速度，它比有焰燃烧的速率快，火焰短，没有明显的火焰轮廓，故称为无焰燃烧，属于动力燃烧。 在工业上应用最广泛的是利用引射器，以燃气作为引射介质，空气为被引射介质（少数情况下也有以空气为引射介质的），使空气和燃气通过引射器达到均匀混合。这种装置称为引射式无焰燃烧器，或简称引射式燃烧器。
    • 引射式大气燃烧器（半预混燃烧器）
      • 燃烧器由两大部分组成：引射器和头部。工作时具有一定压力的气体燃料以一定的速度从喷嘴喷出，进入收缩型吸气管，并借助燃料射流的吸卷作用带入一次空气。燃料与空气在引射器内混合，把动能转变为压力能，然后从头部的火孔流出，并从周围大气中获取二次空气，完成整个燃烧过程。大气燃烧器的一次空气系数通常为0.45~0.75。
    • 套管式燃烧器
      • 这类燃烧器燃烧所需 的空气全部由鼓风机供给， 其燃烧强度和火焰长度均取决于燃 气与空气的混合强度。 它自内外两只圆管相套而成， 燃气通常 由内管喷出， 空气从套管环缝中喷出噎 两者在流动扩散中边混合 合边燃烧。
    • 平焰燃烧器
      • 首先， 它对工件的加温非常均匀斗 即使在加温薄板时也不会产生局部过热。 其次， 它的加热覆盖面很大， 这样就提高了炉壁的温度。 炉壁温度的提高将增加通过辐射传给工件的热量， 一般能增加10%～20%。 另外， 采用平焰燃烧器还可以使炉内压力均匀．阻止冷风的吸人 。 平焰火焰中心都有一个固定的回流区，能造成稳定的烟气回流。
    • 低NOx气体燃烧器
      • 燃气由燃烧器中心供入， 空气以强旋流从燃气周围供入， 燃烧器的火道由耐火材料制成，呈狭窄圆柱形。 该燃烧器常用于加热炉及小型锅炉， 单个燃烧器功率为 129～439kW, NOX可降低40%～10% 。
• 第七章 液体燃料燃烧 理解液体燃料的雾化过程及特性，掌握燃料液滴蒸发和燃烧过程的基本原理
  • 7.1 液体燃料燃烧特性
    • 液体燃料燃烧类型
      • 预蒸发燃烧
        • 据液体燃料在着火燃烧前发生蒸发与气化的特点，可将其燃烧分为液面燃烧、灯芯燃烧、蒸发燃烧和雾化燃烧四种方式，其中又以雾化燃烧应用最为普遍。
      • 喷雾燃烧
        • 雾化阶段
        • 蒸发阶段
        • “油气”与空气的混合阶段
        • 着火燃烧阶段
    • 液体燃料燃烧特征
      • 1. 液体燃料的沸点低于着火温度，先蒸发后燃烧，总是燃烧其蒸汽； 2. 燃烧过程分为三步： 蒸发：较慢 混合：油蒸汽与氧相互扩散，较快 燃烧：燃烧速度高 油燃烧速度取决于最慢的蒸发速度 3. 液体燃烧只能在表面蒸发，并在离液滴表面一定距离的火焰面上燃烧，液体表面无火焰，内部无火焰 4. 液体燃料燃烧时，如果缺氧，会产生热分解。
    • 强化液体燃料燃烧的措施
      • 强化液体燃料的蒸发过程
      • 强化液体燃料与空气的混合过程
      • 一、二次风的合理配置
      • 防止或减少液体燃料化学热分解（热裂解）
  • 7.2 液体燃料的雾化过程及特性
    • 液体燃料雾化机理
    • 液体燃料雾化性能指标
      • 雾化角、雾化细度及均匀度、流量密度分布、射程、调节比等；对于介质雾化喷嘴，还有气耗率等
    • 液体燃料雾化方式及装置
      • 液体燃料雾化主要有两种方式：机械雾化和介质雾化 此外还有兼有这两种方式特点的组合型雾化方式，其代表形式为转杯式油喷嘴。
  • 7.3 燃料液滴的蒸发
    • 燃料液滴蒸发时的斯蒂芬流
    • 相对静止环境中燃料液滴的蒸发
    • 强迫气流液滴的蒸发
    • 燃料液滴群的蒸发
  • 7.4 燃料液滴的燃烧
    • 静止单个燃料液滴的燃烧
    • 强迫对流环境中液滴的燃烧
    • 液滴群的燃烧
• 第八章 固体燃料燃烧 理解固体燃料燃烧的基本过程及原理，掌握固体燃烧器的特点及选型要求
  • 8.1 概述
    • 常见固体燃料种类
      • 固态燃料是人类在生活和生产中的主要能源，天然的有生物质（如木材）、泥煤、褐煤、烟煤、无烟煤、油页岩、市政固体废弃物（MSW）等。经过加工而成的有木炭、焦炭、煤砖、煤球等。此外，还有一些特殊品种，如固体酒精、固体火箭燃料。
    • 常见固体燃料特征
      • 与液体燃料或气体燃料相比，一般固体燃料燃烧较难控制，效率较低，灰分较多，可直接用作燃料，也可用作制造液体燃料和气体燃料的原料或化工产品的原料。
  • 8.2 煤粒着火及燃烧过程
    • 煤的燃烧过程
      • 干燥。 100℃左右，析出水分； 热解。约300℃以后，燃料热分解析出挥发分，同时生成焦和半焦。 着火。约500℃，挥发分首先着火，然后焦炭开始着火； 燃烧。挥发分燃烧，焦炭着火。 燃尽。焦炭继续燃烧，直到燃尽。这一过程燃烧速度慢，燃尽时间长。
    • 煤的热解与挥发分的燃烧
      • 煤被加热到一定温度后，会进入热分解阶段。热分解阶段释放出焦油和气体，并形成剩余焦炭，这些焦油和气体称为挥发分。 挥发分由可燃气体混合物、二氧化碳和水组成，其中可燃气体包括一氧化碳、氢、气态烃类和少量酚醛。
      • 影响煤热解的因素
        • 温度：正常的热解温度下，温度越高，热解产物的生成量越大。 加热速率：加热速率的影响比较复杂。高的加热速率可以缩短热解时间，但不影响最终热解产率。随着热解速率的提高，达到一定热解失重量的温度也随之提高。 压力：随着热解压力增加，热解析出量呈单一下降趋势，这是由于压力增大，煤粒内部裂化及炭沉积度增大。 颗粒粒度：增大颗粒粒度对热解产率的影响很小，但由于颗粒粒度的改变将导致温升速率放慢，如果停留时间一定，则可能导致热解产物量也减少。 气氛：在不同的工艺过程中，煤热解所处的气氛会不相同。如在煤燃烧时，热解是在空气中进行的，此时热解产物析出后马上会与空气中的氧气发生反应。而在煤气化或干馏过程中，热解是在热解产物中进行的。 煤种：煤种对热解失重的影响是明显的，首先表现在不同的煤种其工业分析挥发分有差别，无烟煤的热解失重很小，而烟煤就相对较高，而且挥发分含量越高，挥发分析出的速率也越快一些。 热解产物主要是由焦油及气体所组成，气体成分中，多数情况下甲烷是主要组分，其余为CO2、CO、H2以及轻质烃等，对于热解产物，煤种明显是一个影响组分的主要因素，而且温度、加热速率等也会对各种成分产生很大的影响。
      • 煤的热解动力学模型
        • 向简单的通用模型发展，主要兼顾实用； 向详细的化学反应机理模型发展，主要考虑从本质上反映热解过程，并从动力学的角度加以描述。
        • 单方程模型
        • 双方程模型
      • 煤热解产物的燃烧
        • 煤热解产物的燃烧是一个相对薄弱的研究领域。 主要原因可能有二： 首先是热解产物燃烧本身的复杂性，它所涉及的反应机理本身非常复杂，涉及到许多碳氢化合物的反应； 其次是由于热解产物的燃烧在煤的燃烧过程中相对于残炭来讲要容易得多，而且可以用一般的气体燃烧的理论来近似描述。
        • 燃烧过程近似处理方法：局部平衡法、总体反应速度法、完全反应法。
    • 煤粒着火(均相燃烧\非均相燃烧)
      • 煤的着火模式
        • 煤的着火有三种模式。即均相着火、非均相着火、联合着火。
      • 煤粒非均相着火条件
        • 煤热力着火温度是临界着火点煤粒与周围气体的温度。
      • 影响煤粒着火的因素
        • 影响煤粒着火的主要因素有煤种（包括燃料活化能、水分、挥发分、灰分等）、煤的粒径、换热条件、氧化剂含量、初始温度、压力、锅炉结构及运行参数等。
        • 1）煤种的影响 2）煤粒径的影响 3）炉内换热条件 4）氧化剂含量 5）初始温度、压力 6）锅炉结构和运行参数
  • 8.3 碳及焦炭的燃烧
    • 碳燃烧的异相反应理论
      • 碳晶格结构及特性
        • 固体碳具有两种结晶形态－石墨和金刚石。 金刚石的晶格中碳原子排列十分紧密，原子间键的结合力很大。金刚石硬度高而活性小，很不容易被氧化。压力越高，热力学稳定性越好。 石墨的晶格结构为六角晶格，各个基面相互叠置。在基面内碳原子分布于正六角形的各个顶点上。 煤中的碳为石墨晶体。
      • 碳氧燃烧异相反应步骤
        • 碳的燃烧就是通过氧的扩散、氧在碳表面的吸附、表面化学反应、反应络合物的吸附、氧化和脱附及扩散等一系列步骤完成的。其燃烧反应包括以下步骤： 氧扩散到碳表面； 扩散的氧被碳表面吸附； 碳与氧发生化学反应； 燃烧产物解吸附； 燃烧产物向外扩散。
    • 碳燃烧的化学反应
      • 在碳的燃烧化学反应中化学反应包括碳与氧、二氧化碳、水蒸汽、氢气的反应，以及产物在容积中的二次反应，而这些反应的动力特征往往是不同的。 一般把碳与氧的直接反应称为一次反应； 把一次反应生成物继续发生的化学反应称为二次反应。
    • 二次反应对碳燃烧过程的影响
      • 除碳与氧的初次反应外，一氧化碳可能还要与氧在碳球周围的空间内燃烧，在温度较高时，二氧化碳在碳球表面还会发生气化反应。 C+CO2=2CO 2CO+O2=2CO2 2CO=C+CO2（歧化反应） 歧化反应的最大速度出现在温度为400~600℃范围内。
    • 碳粒燃烧速度
    • 碳粒燃尽时间
      • 基本假定： 产物CO2向外扩散,无二次反应 无相对运动Re=0，Nu=2 碳粒周围气体分布均匀,C∞ = const 碳粒是半径为r0的实心球体 碳粒成分为均匀纯碳， ρ = const
    • 焦炭的燃烧
      • 煤在析出挥发分后，剩余物质焦炭为固定碳与灰分的混合物 ； 焦炭的燃烧比单纯的多孔碳球燃烧要复杂，除了要考虑挥发分析出对焦炭燃烧的影响外，还要考虑灰分等因素对焦炭燃烧的影响。
      • 有利影响： 挥发分在较低的温度下析出和着火、燃烧，为焦炭的着火与燃烧创造有利的热环境； 挥发分析出过程，使煤粒膨胀，增大了内部孔隙及外部反应表面积，有利于提高焦炭的燃烧速率； 挥发分较焦炭易燃，挥发分是煤中可燃物的一部分，挥发分的燃烧也是煤燃烧过程的一部分，有利于整个煤粒燃烧速率的提高。
      • 不利影响： 由于挥发分在焦炭周围燃烧，消耗了从周围介质中向煤粒表面扩散进来的部分氧气，以至于扩散到煤粒表面的氧气显著减少。特别是在燃烧初期，在挥发分的析出和燃烧速率较大的阶段，这种影响尤其严重。
  • 8.4 煤粉燃烧过程
    • 煤粉气流着火
      • 煤粉着火过程中，首先必须具备一定的着火热。将煤粉气流加热到着火温度所需要的热量称为着火热。它主要用于加热煤粉和空气以及使煤中水分蒸发和过热。
    • 影响煤粉气流着火的因素
      • 燃料性质：煤的可燃基挥发分如果很低，它的着火温度很高；煤的灰分显著增加时，煤粉气流的着火点也会推迟。 一次风量和一次风速提高都要使着火点推迟。 煤粉气流初温：提高煤粉与一次风气流的初温，可以降低着火热，使着火提前。 燃烧器的结构特性及锅炉负荷的变化
  • 8.5 煤的燃烧方式与燃烧装置
    • 层燃燃烧
      • 层燃燃烧，也叫火床燃烧，是将一定粒度的煤块置于炉排上而形成具有一定厚度的煤层，大部分的煤在该煤层中燃烧。
      • （1）燃料层不移动的固定炉排炉，如手烧炉； （2）燃料层沿炉排面移动的炉子，如往复炉排炉和振动炉排炉； （3）燃料层随炉排面一起移动的炉子，如链条炉和抛煤机链条炉。
    • 悬浮燃烧
      • 悬浮燃烧，也叫火室燃烧，燃料呈悬浮状态中炉膛（燃烧室）空间中进行燃烧。为了实现悬浮燃烧，必须将煤破碎成细小的煤粉（粒径＜0.1mm），并采用煤粉燃烧器组织煤粉气流，连续不断地喷入炉膛中。喷入炉膛的煤粉悬浮于空气中，不断随空气和燃烧产物在炉膛中运动，并完成升温、着火和燃烧等过程。与层燃燃烧相比，煤粉与空气的接触面积大大增加，两者的混合得到了显著的改善，加快了着火，燃烧非常剧烈，燃尽率高，而且过量空气系数可以控制得很低，从而使其燃烧效率大大超过层燃燃烧。
    • 沸腾燃烧
      • 沸腾燃烧，又称流化床燃烧。它利用空气动力使煤种沸腾状态下进行传热、传质和燃烧。沸腾燃烧所燃用的煤的粒度一般为8～10mm以下，大部分为0.2～3mm的碎屑。运行时刚加入的煤粒受到气流的作用而迅速与灼热料层中的灰渣粒子强烈混合，并与之一起上下翻滚运动，从而迅速升温并着火燃烧。
• 第九章 燃烧过程诊断新技术 了解燃烧诊断技术种类和方法，掌握商业软件模拟的基本步骤和内容
  • 9.1燃烧过程诊断实验设备及原理
  • 9.2燃烧过程数值模拟软件及基本设置过程
• 第三章 燃烧空气动力学 了解钝体尾迹流动特性及旋流分类及概念，掌握射流空气动力学特性对燃烧的影响
  • 3.1直流及其组合射流流动
    • 圆形和平面直流射流
      • 直流射流一般特性
        • 假定气流沿x轴的正方向自喷嘴流出，初速度为u0。在射流进入空间后，由于微团的不规则运动，特别是微团的横向脉动速度引起和周围介质的动量交换，并带动周围介质流动，使射流的质量增加、宽度变大，但射流的速度却逐渐衰减，并一直影响到射流的中心轴线上。
        • （1）气流核心：在开始区域中，气流具有初始速度u0的部分称为气流核心。核心区的边界为内边界面，而射流和静止介质的交界面称为外边界面。
        • （2）混合区：外边界面和内边界面所包围的部分称为混合区，是射流和周围介质发生激烈混合的区域。内边界面上的速度等于初速度u0，而外边界面上的速度为零。
        • （3）转捩截面：在离喷嘴出口一定距离以后，未经扰动而保持初速u0的区域消失的横截面称为转捩截面。转捩截面距喷嘴出口的距离约为喷嘴直径的4~5倍，喷出射流的湍流强度越大，此距离越短。
        • （4）起始区域和发展区域：喷嘴出口与转捩截面之间的区域称为起始区域，而转捩截面以后的区域称为发展区域。
        • （5）射流极点：射流外边界的交点称为射流极点。
      • 直流自由射流速度分布特性
        • 起始区域
          • 上半边为横向及纵向湍流强度的分布规律 下半边为脉动ux'及平均速度ux的分布规律
          • 在射流的核心区内，横向分布和纵向分布的湍流参数由核心中间（y=0）向内边界层逐渐增加，但变化都不很大。近似认为核心区湍流参数不变。
          • 在混合区内，平均速度不断降低。脉动速度则急剧升高，最大值约位于与出口喷嘴直径相等的环形截面上，且速度最大值的位置基本不变。在射流外边界处脉动速度逐渐接近零值。在混合区内，混合十分强烈，其湍流强度最大值比核心区约高三倍。
          • 各个方向的脉动速度与平均速度也显著不同。平均速度ux远大于uy和uz；脉动速度的分布却是ux′≈uy′≈uz′
        • 发展区域
          • 完全发展区中射流各截面的速度分布图是逐渐变形的。 距离喷嘴出口愈远，则射流速度愈低，而射流宽度愈大，速度分布曲线愈平坦。
          • 若把发展区域中，各截面上的轴向速度分布表示在u/um-y/y0.5的无因次坐标上（um表示该截面上射流在x轴线上的速度，y0.5表示该截面上速度为0.5um的点与x轴之间的距离），得如下所示的速度无因次值分布：
          • 发展区域中，自由射流各截面上的轴向速度分布是相似的，可用下列几种经验关联式来描述：
          • 式中：y为横截面上任一点到轴线之间的垂直距离；x为横截面距喷嘴出口的轴向距离；k为实验常数，其值在82~96之间；αu为射流半角，其值约为4.85°。
      • 射流的动量交换
        • 实验知，射流中的压力变化不大，可认为在射流中的压力等于周围空间介质的压力。在射流的任何一个截面上，总动量M保持不变，其数学表达式为：
        • 式中：u表示射流任一横截面上某点的轴向速度；dqm表示单位时间内流过该横截面上某微元横截面的射流质量流量；m表示射流流过该横截面的总质量。
        • 发展区域内圆形与平面自由射流的异同
          • 当射流初速u0及喷嘴的当量尺寸相同时,平面射流具有比圆形射流大的射程。这是由于平面射流的轴线速度um是与距离x的平方根成反比例,而在圆形射流中其轴线速度um与x成反比的缘故。
          • 当射流初速u0及喷嘴的当量尺寸相同时，圆形射流具有比平面射流大的卷吸能力。所谓射流的卷吸能力就是射流卷吸周围介质而使本身流量增加的能力。
          • 当喷嘴的当量尺寸相同时，圆形射流比平面射流有稍大的扩散角。
      • 射流的热交换
        • 在燃烧领域中，常常会遇到射流的温度和周围介质温度不同的情况。这种射流称为不等温射流。
        • 和速度场的变化一样，不等温射流中温度的变化也是由输运现象引起的。如果射流温度低于周围介质的温度，则射流逐渐被加热。反之，射流温度高于周围介质温度时，则射流就逐渐被冷却。
        • 实验指出，在不等温自由射流中，其温度差 的分布和速度分布相似，即存在着温度转捩截面、温度开始区域、温度发展区域、温度核心区域和温度边界层。
        • 不等温自由射流无因次温度分布和速度分布（x/d=20）
        • 不等温自由射流的温度分布和速度分布是不重合的，温度分布比速度分布宽些。
        • 总的来说，在自由射流中，速度、温度和浓度分布是比较相似的，可用与雷诺数无关的普遍无因次规律来表示，这种特性称为自由射流的自模性。
      • 射流中的物质交换
        • 在燃烧实践中，射流所含有的混合物成份或浓度常与周围介质所含有的成份或浓度不同。因此射流在周围空间扩展时，必然会发生物质的输运即扩散。例如可燃混合物气流向炉内喷射，或带有煤粉的一次风射流由燃烧器喷向炉膛时，都会引起射流与周围介质间的物质交换。
        • 射流中混合物的扩散过程与热交换过程相似。在射流各截面上的相应点具有相同的无因次混合物浓度的比值；并且在无因次坐标中，无因次混合物浓度差的比值和无因次温度差的比值完全相同。
        • 子主题
        • 子主题
    • 环形和共轴射流
      • 环形和共轴射流的流动可分为两个具有不同特点的区域：即完全发展区和射流喷出口附近区。
      • 完全发展区：完全发展区中，环形和共轴射流的流动特性与圆形射流的流动特性相似。唯一不同的是射流原点发生了变化，也即是在速度、浓度和卷吸量关系式中要考虑原点的位移。对于双共轴射流可看成是一个单一的射流，其当量直径：
      • 射流喷出口附近区：在接近射流喷出口的区域，环形射流的中心具有一个反向的回流区。而对共轴射流而言，在中心射流和环形射流的交界面的尾迹中也存在着这样一个回流区。这个回流区的尺寸和回流速度对着火的稳定性以及中心射流和环形射流间的混合速度都有较大影响。
      • 研究指出，对影响共轴射流的流动特性的主要因素有二个，即喷嘴的结构和射流间的速度比 。在喷嘴结构一定的情况下，速度比的影响实际上也是流量比的影响。
    • 有限射流
      • 喷入有限空间的射流称为有限射流。
      • 当射流外边界与有限空间的器壁相交时，射流的卷吸停止。由于射流的卷吸和射流外边界的封锁，射流周围的有限空间内压力降低成负压，形成一个反向的压力差，从而使一部分气体从射流中分离出来向相反的方向流动。这样就构成了一个封闭的回路，形成回流区。
      • 流量特性：在射流前一段路程中，流量是增加的，其后下降。在射流外界与器壁相交以后流量保持不变。很明显，前一段流量的增加是由于射流的卷吸作用引起，后一段的降低是因为部分气流的回流离开了射流。
      • 速度特性：在有限射流中，气体的动量沿射流方向逐渐减少，其压力逐渐增加。射流截面上的流速最初趋于不均匀，但5d0以后截面上的流速又在逐渐增大。
    • 运动气流中的射流
      • 在燃烧过程中，射流往往不是喷入静止的介质之中，而是喷入一个运动着的主气流之中。
      • 根据射流和运动气流的方向，存在两种典型射流组合，一种是与主气流平行流动的射流；另一种是与主气流垂直的横向射流。
        • 与主气流平行流动的射流 射流的特性以及射流与主气流间的混合均取决于主气流速度与射流初速之比。 当此比值偏离1愈远时，混合加强，否则就减弱。在比值为1时，混合最弱。
        • 与主气流垂直的横向射流 在横向射流中，射流正面由于主气流的冲击，其背面由于一对反向旋涡的运动，而使大量流体进入射流，卷吸过程大大加强。 横向射流中各断面的完全相似是不存在的。当气流对射流的相对速度增加时，相似的程度迅速减少。
    • 平行射流组
      • 在燃烧装置中，往往使用的不是一只燃烧器，而是一组燃烧器，其最基本的空气动力结构就是一组相互平行的自由射流所组成的射流组。
      • 由于射流间的相互混合和影响，使射流组中每一个射流和单个的自由射流的流动规律有较大的差异。特别是当射流组中两个相邻射流在离喷嘴一定距离处汇合以后，由于相互的混合作用，使速度场起了较大的变化。因此，射流组的流动过程是很复杂的。
      • 平行射流组的流动特性
        • 对平行射流组来说，其起始段的定义仍然是在轴心保持初始速度u0的距离。
        • 对于基本段（发展段）则比较难于划分，一般认为两相邻射流汇合的截面即为基本段开始截面，这样在起始段和基本段之间存在有一过渡段。
        • 实验表明，射流组的流动特性和各喷嘴间的相对距离B0/b0（射流宽度为2b0，相邻射流中心距为2B0）关系极大，在两射流相交之前，它们基本上是独立的。相交的位置和B0/b0的大小有关。当B0/b0足够小时，相交发生在射流起始段内，而当B0/b0足够大时，相交可在起始段之后发生。
      • 平行射流组速度特征
        • 起始段内：速度分布和自由射流一样，射流的发展是独立的，但是其势能核心区比一般自由沉没射流缩短了约30%。
        • 基本段内：服从关系式
        • 由于射流组之间存在有限空间内的卷吸作用，平行射流组的外边界比自由射流膨胀得更宽些。
        • 平行射流组湍流强度最高的区域是在射流组之间的边界层处。
  • 3.2 钝体射流中的混合与传质
    • 钝体对火焰的稳定作用由钝体周围气流的空气动力学特性所决定。实践表明，在钝体的尾迹中存在着一个湍流度较大的回流区。该回流区还提供了一个具有热源和化学上活泼物质成份源的边界层流动，因而使得火焰能够在一个广泛的流动速度和混合物比的范围内稳定燃烧。
    • 管流中钝体尾迹的流动特性
      • 钝体的种类较多，大体上可以分为两大类：轴对称钝体和两维钝体（如圆柱体或一个很长的平板）。其中每一类又可分为具有锐缘的钝体和平滑钝体。
      • 具有锐缘的两维平板和圆盘尾迹中的轴向速度分布
        • 轴对称钝体的回流区宽度要大于两维钝体，即圆盘的回流区宽度大于平板，球体的大于圆柱体和椭圆柱体
        • 锐缘钝体的回流区长度要大于平滑钝体的回流区长度。钝体的组里系数越大，回流区就越长
        • 靠近钝体后的尾迹中，其轴线上的流速为负，约在回流区的中点附近达到最大，数值为气流速度W0的0.5~0.6倍。在x=1.5d处，轴线上的速度已迅速恢复到气流速度的0.6-0.9倍。
    • 喷射流动中钝体尾迹的流动特性
      • 在燃烧实践中常用钝体来作为火焰稳定器，如煤粉燃烧器的扩流锥，油燃烧器中的稳焰轮等，这种钝体放在喷嘴出口处附近，其流动类似于环形射流，与管流中的钝体尾迹有所不同。
      • 沿射流长度上存在着三个具有不同区域：即回流区，过渡区和完全发展区。
      • 回流区的边界由正向质量流速等于反向质量流速的那些点的径向位置来确定，也即由零速度边界线来确定。 回流区后直到最大速度收敛于轴线上为止的这一段称为过渡区。 往后为完全发展区，在完全发展区中其流动特性与自由射流类似。其轴线上速度最大，往外边界逐渐降低。
      • 回流区尺寸和回流量主要受钝体的形状和阻塞比 的影响。回流区的宽度几乎不受阻塞比的影响，而阻塞比主要影响回流区的长度。阻塞比减小，则回流区长度增加，但是阻塞比减小，最大相对回流量也随之急剧减小。 用钝体前身的发散半角 来表征不同钝体的结构特征。 对回流区的宽度和长度都有明显的影响，发散半角愈大，回流区的宽度和长度都愈大。
  • 3.3 旋转射流中的混合与传质
    • 旋转射流概念及特征
      • 旋转射流概念及分类
        • 旋流燃烧器是以旋转射流为基础来组织燃烧过程的。旋转射流因其较大的扩张角及较好的卷吸高温烟气的作用，能够获得较高的燃烧强度及较好的燃烧稳定性，因此被广泛的应用于燃烧技术中。
        • 旋转射流可分为三种类型： 自由旋转射流：即旋转气流离开旋流发生器后，喷向一个足够大的空间，由于不受固体表面的限制而能够自由扩张，通常简称为旋转射流。例如煤粉炉中旋流燃烧器喷出的气流； 半自由旋转流动：旋转流动在外边界上不能自由扩张，如旋风炉 复合旋转射流：如各类射流与旋转射流的组合。
        • 只讨论旋转射流和复合旋转射流。将旋转射流分为两类： （1）弱旋转射流。这种旋转射流的旋流强度不大，不出现中心的轴向回流，也即轴向速度皆为正值。 （2）强旋转射流。这种射流由于旋流强度大，因而建立了一个足够大的反向压力梯度，从而导致轴向回流，并且存在一个中心回流区。
      • 旋转射流特征
        • • 存在轴向速度、径向速度和切向速度。径向速度比直流射流中的径向速度大得多。从旋流发生器出来的流体质点既有旋流前进的趋势，又有沿切向飞出的趋势。这些趋势同时也受着粘滞力的约束和径向压力的影响。
          • 旋转射流的流动区域与直流射流是不同的，其最大的特点是射流内部有一个反向的回流区。旋转射流不但从射流外侧卷吸周围介质，还从内部回流区卷吸介质。
          • 从两个方面来卷吸周围介质。一方面从中心回流区卷吸介质，它将高温烟气卷吸到火炬根部来加热煤粉空气混合物，对稳定着火有利。另一方面从射流的外边界上卷吸介质。旋转射流比直流射流的卷吸量大得多。
          • 旋转射流在旋转前进的过程中，由于径向分速的影响而逐渐扩张，就像一个扭曲的喇叭一样，其扩张的程度由扩张角来表示。气流的旋转和射流最大速度、离喷嘴的距离x等有关，距喷嘴越远，射流最大速度急剧下降。轴向速度u和径向速度v按x-1的规律衰减，而切向速度w则按x-2的规律衰减。
          • 旋转射流的射程较小。旋流强度增加时，不同方向局部最大速度均增加，但火炬射程却衰减很快。因此可用改变旋流强度的办法来调节火炬射程。
    • 旋流强度和旋流发生器
      • 旋流数
        • 表征旋流强度的高低。用一个无因次准则来表征旋转射流的强弱，这个准则就叫做旋流强度准则或旋流数S
        • 实际上S表示出口断面上（或任意断面上）切向速度和轴向速度的比值。S大则意味着切向速高，气流旋转加强，因而旋流数也叫旋流强度。
      • 旋流发生器
        • 使流体发生旋转的方法可分为三种： 将流体或其中的一部分切向引进一个圆柱导管； 在轴向管内流动中应用导向叶片； 利用旋转的机械装置使通过该装置的流体发生旋转运动。这类装置包括旋转导叶、旋转格栅和旋转管。
        • 目前工业燃烧中常用的旋流发生器有四种：①蜗壳式旋流发生器；②轴向导叶式旋流发生器；③径向导叶式旋流发生器；④上述型式的组合。
    • 弱旋转射流与强旋转射流
      • 弱旋转射流：旋流数S低于一定数值时，旋转射流中反向的轴向压力梯度较小。此时的反向压力梯度不足以引起内部回流，射流中的轴向速度均为正值，这种旋转射流称为弱旋转射流。
      • 强旋转射流：燃烧技术中，从旋流燃烧器流出来的旋转射流大多数属于强旋转射流。这种旋转射流在稳定燃烧方面起着重要作用，相当于在燃烧器出口的射流中心部份旋转了一个热源和化学上的活泼成份源。
    • 共轴旋转射流
      • 共轴旋转射流的流动特性
        • 环形旋转射流和共轴旋转射流在轴向分速、切向分速、径向分速和静压的分布方面大体上类似，在定量数值上稍有差异。 共轴旋转射流的主要空气动力学特性如内回流区的尺寸及其回流量等取决于内、外旋转射流的流量及其旋流数。 共轴旋转射流随着离开喷嘴的距离的增加，其最大轴向速度急剧衰减。最大切向速度比最大轴向速度衰减得更快。其径向速度远大于直流射流。
      • 内、外射流对共轴旋转射流的影响
        • 子主题动量矩大得多的外射流对共轴旋转射流的流动特性起着决定性的作用。 内射流对复合射流的空气动力学特性也有影响。 当内射流与外射流发生动量交换和质量交换时，会使内射流产生旋转，因而就减少了复合射流的旋流数。
    • 平行旋转射流
      • 大型电站锅炉所用的旋流燃烧器通常由多个旋流燃烧器对称组合而成，在炉内形成复杂的多个组合的、互相平行的旋转射流。 由于其对称性，可用一对旋转射流在炉内相互作用的空气动力特性为例加以分析。炉内相邻两旋流燃烧器的旋转方向可以是相同的，也可以是相反的，在燃烧器附近，它们是比较对称的，故可以用叠加法处理。
      • 平行旋转射流组的流动可分为具有三个不同特征的区域。 第一个区域是从旋流器截面开始到x/d0=1.5~2.0的截面处。在这个区域中，两个旋转射流都保持各自的特性，几乎是独立存在的，其合成的速度场由各自的速度来决定。 第二个区域由x/d0＞2截面开始，大约延伸到x/d0=3.0截面。在这个区域中，两股射流开始并在一起作为一个复合射流而扩展。 第三个区域是在x/d0＞3.0截面以后，复合射流具有自由旋转射流的特性。
    • 两个反向旋转射流的相互影响
      • 轴向速度的分布：最大轴向速度的径向位置很接近射流的边界和燃烧器的外壁。沿射流长度方向的最大轴向速度位置几乎没有什么变化。试验表明，最大轴向速度随旋流强度的增加而增大。
      • 切向速度分布：两个反向旋转射流的切向速度最大值都在燃烧器出口壁面附近，而内部区域几乎是线性的（即拟固体旋转规律），外部区域符合于自由旋涡运动。研究表明，两个平行旋转射流切向速度的合成场可以简化成两个理想旋涡的叠加。
      • 径向速度分布：燃烧器出口处显示了最大的离心作用。射流的旋流强度越大，则其离心力作用越强。两反向旋转射流的径向速度分布表明，在射流边界附近离心力是最大的，因此在燃烧器外壁附近。在0.6r0（r0为旋流燃烧器出口半径）以外的区域，径向速度的方向都是沿射流轴线指向外部的；但在0.6r0以内的区域，径向速度的方向却朝着射流轴线。
      • 混合特性的分布：两股反向旋转平行射流在射流喷出口附近的温度场测量数据表明，当两股被加热的反向旋转平行射流喷入冷炉燃烧室时，和炉内冷空气强烈混合，将形成独特的温度分布。在旋流作用下，中心回流区卷吸了部分周围的低温空气，温度场在轴心附近形成凹坑状，直到x/d0>1.5后凹坑才逐渐消失，这和轴向素的的分布类似。 x/d0≥3后，轴向速度分布趋于平坦，与自由射流相近，此时温度场分布也逐渐平坦。尽管两旋流燃烧器间的喷距为3d，但在离燃烧器x/d0≥1处，两股旋转射流已经开始相互作用，直至x/d0≈3时才基本相互作用完毕。
• 第二章 燃烧化学热力学和化学动力学 了解链式反应及催化反应的基本过程，理解燃烧化学热力学和动力学的基本概念，掌握燃烧化学反应速度影响因素的分析方法及内容
  • 2.1 燃烧化学反应动力学概述
    • 化学反应是燃烧现象的基本过程，分为单相燃烧化学反应与异相燃烧化学反应
    • 化学反应机理与化学反应速率
    • 涉及基元反应、 链式反应、 总包反应及异相反应中有固体参与的表面反应等
    • 分子碰撞理论与链式反应理论是化学反应动力学的基础
    • 化学反应动力学的研究对象是理想掺混、 温度均匀的化学反应系统， 而绝大多数实际燃烧过程为湍流燃烧， 流动、 传热与传质效应将发挥作用
    • 热力学定律
      • 热力学第零定律：当两个物体与第三个物体温度相同时，他们彼此温度也是相同的，因此当他们相互接触时，将处于平衡状态。
      • 热力学第一定律：
      • 热力学第二定律：
      • 热力学第三定律：完全晶体的熵在温度为绝对零度时等于零。
    • 自由能
      • 燃烧化学反应系统一般是非孤立系统，通常必须同时考虑环境熵变。
      • 因此，在判别其变化过程的方向和平衡条件时，不能简单地用熵函数判别，而需要引入新的热力学函数，利用系统函数值的变化来判别自发变化的方向，无需考虑环境变化。
      • 亥姆霍兹（Helmoholtz）自由能和吉布斯（Gibbs）自由能。 F = U – TS G = H – TS 式中：F－亥姆霍兹自由能，J； U－内能，J； T－热力学温度，K； S－熵，J/K； H－焓，J； G－吉布斯自由能，J。 U、T、S、H为状态参数，故F、G也是状态参数。 根据状态参数的特性可判别过程变化的方向和平衡条件。
      • 反应处于化学平衡状态时，反应自由能为零。 一般规定，在101.325kPa，25℃条件下，稳定单质的吉布斯自由能为零。由稳定单质生成1mol化合物时的吉布斯自由能，称为该化合物的标准摩尔生成吉布斯自由能，以ΔG0f,298表示，单位为kJ/mol。
    • 热力学平衡及判据
      • 当系统同时满足机械平衡、热平衡、化学平衡时，则该系统处于热力学平衡。此时的宏观表现是：系统的所有状态参数保持不变。
      • 机械平衡是当系统内部或系统与环境之间不存在不平衡的力时，系统处于机械平衡；热平衡是指系统各部分均处于相同的温度并与环境温度相同时，系统处于热平衡；而化学平衡是当系统不存在化学成分的自发变化趋势（不管多么慢）时，系统处于化学平衡。
      • 熵判据 对孤立系统或绝热系统：dS ≥0 在孤立系统中，如果发生了不可逆变化，则必定是自发的，自发变化的方向是熵增的方向。当系统达到平衡态之后，如果有任何自发过程发生，必定是可逆的。此时，dS=0。 由于孤立系统的内能U、体积V不变，所以熵判据也可写作： (dS)U,V ≥0 。
      • 亥姆霍兹自由能判据 在定温、定容、不做其他功的条件下，对系统任其自燃，则发生变化总是朝着亥姆霍兹自由能减少的方向进行，直到系统达到平衡状态。 其判据可写作：(dF)T,V ≤0 。
      • 吉布斯自由能判据 在定温、定压、不做其他功的条件下，对系统任其自燃，则发生变化总是朝着吉布斯自由能减少的方向进行，直到系统达到平衡状态。 其判据可写作： (dG)T,p ≤0 。
    • 绝热燃烧温度
      • 某一等压、绝热燃烧系统，燃烧反应放出的全部热量完全用于提高燃烧产物的温度，则这个温度就叫绝热燃烧温度（绝热火焰温度或为理论燃烧温度），以Tm表示。
      • 该温度取决于系统初始温度、压力和反应物成分
      • 由于系统是绝热的，反应物经过化学反应生成平衡产物过程中释放出来的全部热量都用来提高系统的温度。
      • 在绝热条件下，反应物的总焓ΔHR=平衡产物的总焓ΔHP。 若由标准状态开始，燃烧产物在最终状态时的总焓是其各组分的生成热之和加上燃烧产物由标准状态变到最终状态时显焓的增量。即：
      • 而反应物的总焓为全部反应物生成热之和，即：
      • 于是有：
  • 2.2 燃烧化学反应速率
    • 浓度及其表示方法
      • 单位体积中所含某物质的量即为该物质的浓度。物质的量可以用不同的单位来表示，故浓度也有不同的表示方法。
        • 摩尔浓度ci 摩尔浓度指单位体积内所含某物质的摩尔数，即： ci=ni/V=Ni/(N0V) (mol/m3) 式中：ni是某物质的摩尔数；N0是阿伏加德罗(Avogadro)常数，N0=6.0221367×1023mol-1。
        • 质量浓度ρi 质量浓度指单位体积内所含某物质的质量，也称为密度，即： ρi=mi/V (kg/m3) 式中：mi为某物质的质量。 质量浓度与摩尔浓度的关系为：ρi=Mici 式中：Mi为某物质的分子量。
        • 摩尔相对浓度xi 摩尔相对浓度指某物质的摩尔数（或分子数）与同一体积内总摩尔数（或分子数）的比值，即： xi=ni/n总=Ni/N总 式中：N总为容积中总分子数； n总为总分子浓度。
        • 质量相对浓度fi 质量相对浓度指某物质的质量与同一容积内总质量之比，即： fi=mi/m总=ρi/ρ 式中：m总为混合物的质量； ρ为混合物的密度。
    • 基元反应和复杂反应
      • 能代表反应机理的由反应微粒(分子、原子、离子和自由基等)一步实现的反应，而不通过中间或过渡状态的反应，叫做基元反应，也称简单反应、基元步骤。
      • 基元反应是复杂反应的基础，是确实经历的反应步骤，如：HI+HI=H2+2I 。常分为单分子反应、双分子反应和三分子反应。即对于基元反应其化学计量数为整数，可表示实际参加反应的分子数。
      • 需要经过两个或更多的基元反应（中间阶段）才形成最后产物的反应，叫做复杂反应，如 H2+Cl2=2HCl。其实际步骤为：
      • 所以，复杂反应方程并不是反应实际经历的步骤，不代表反应机理，只能代表参加到反应中的反应物与生成物的定量关系。
      • 每一步基元反应称为一个基元步骤。 基元反应是物质化学反应的最小构成形式，不能进一步被分解为更小的反应形式。 一个化学反应从反应物分子转化为产物分子往往需经历若干个基元反应才能完成，这些基元反应描述了反应所经历的真实途径，在化学动力学中称之为反应历程，也叫做反应机理。
    • 化学反应速率
      • 指单位时间内反应物或生成物浓度的变化。一般常用符号w来表示，表达式为：
      • 采用不同的浓度单位，化学反应速率可分别表示为： wc=±dc/dt [mol/(m3∙s)] wρ=±dρ/dt [kg/(m3∙s)]
      • 在化学反应中有几种反应物同时参与反应生成一种或多种生成物。在反应过程中反应物的浓度不断减少，生成物的浓度不断增加，生成物的生成与反应物的消耗是相适应的，故化学反应速度可选用任一参与反应的物质的浓度变化来表示。虽然计算出来的数值有所不同，但它们之间存在一定的比例关系。
      • 对反应
      • 可得出如下关系：
    • 质量作用定律
      • 19世纪中期，G.M.古德贝格和P.瓦格提出：化学反应速度与反应物的有效质量成正比。此即质量作用定律，其中的有效质量实际是指浓度。
      • 质量作用定律也表述为当温度不变时，化学反应的反应速率与该瞬间各反应物浓度的乘积成正比。
      • 如果该反应按化学反应方程式的关系进一步完成，则每种反应物浓度的方次等于化学方程式中反应物化学计量数。
      • 下列化学反应： aA + bB → eE + fF 则质量作用定律可表示为：w=kcA^acB^b 式中：k为反应速率常数，它与反应物的浓度无关。n=a+b称为该反应的反应级数。
  • 2.3 影响化学反应速率的因素
    • 反应速率常数k
      • 当各反应物的浓度等于1时，则反应速率常数k在数值上等于化学反应速率，所以k也称为比速率。 不同的反应有不同的反应速率常数，它的大小直接反映了速率的快慢和反应的难易； 大小取决于反应温度以及反应物的物理化学性质。
      • 近代证明：质量作用定律只适用于基元反应，因此该定律可以更严格完整地表述为：基元反应的反应速度与各反应物的浓度的幂的乘积成正比，其中各反应物的浓度的幂的指数即为基元反应方程式中该反应物化学计量数的绝对值。 根据质量作用定律，基元反应的级数与反应的分子数是相等的，也可以确定化学反应中各反应物和生成物的活性质量之间的联系。
      • 对于复杂反应来说，由于反应历程比较复杂，因而动力学方程式也较复杂。一般说来，对于复杂反应，仅仅知道它的化学反应式并不能预言其反应速度的表达式，必须通过实验来决定。
      • 例如：
      • 虽然它们具有相似的化学反应式，但它们的速度表达式却十分不同。
    • 温度的影响
    • 压力的影响
      • 在一个大气压下的标准反应自由能是一个常数，因此方程右侧为零。也就是说 Kp 与压力无关。 应注意：平衡成分与总压有关（对总压的依赖性已由Dulton(道尔顿)定律隐含地引用了），但平衡常数与总压无关。
      • 子主题
      • 子主题
  • 2.4 反应速度理论及复杂反应
    • 有效碰撞理论
    • 过渡状态理论
    • 链式反应
      • 链式反应特征与分类
        • 分支链反应
        • 不分支链反应
          • 链的产生
            • 由反应物分子生成最初链载体的过程
          • 链的传递
            • 自由基或自由原子与分子相互作用的交替过程
          • 链的终止
            • 自由原子或自由基如果与容器壁面碰撞而形成稳定的分子，或者两个自由基与第三个惰性分子相撞后失去能量而成为稳定分子，则链中断
        • 有焰燃烧都存在链式反应。当某种可燃物受热，它不仅会汽化，而且该可燃物的分子会发生热烈解作用从而产生自由基。自由基是一种高度活泼的化学形态，能与其他的自由基和分子反应，而使燃烧持续进行下去，这就是燃烧的链式反应。
    • 催化反应
• 第一章 概述 了解燃烧科学的基本内容及发展历程，掌握燃烧的基本概念。
  • 1.1 燃烧概述
    • 燃烧一般性化学定义：燃烧是一种发光、发热、剧烈的化学反应。燃烧是可燃物跟助燃物（氧化剂）发生的一种剧烈的、发光、发热的化学反应。燃烧的广义定义：燃烧是指任何发光发热的剧烈的反应，不一定要有氧气参加。
    • 燃烧是可燃物质(气体、液体或固体)与助燃物(氧或氧化剂)发生的伴有放热和发光的一种激烈的化学反应。它具有发光、发热、生成新物质三个特征。最常见、最普通的燃烧现象是可燃物在空气或氧气中燃烧。燃烧就是一个释热的化学过程，燃烧的一个副产物是碳烟。
    • 燃烧必须同时具备下述三个条件：可燃性物质、助燃性物质、点火源。每一个条件要有一定的量，相互作用，燃烧方可产生。 (1)可燃物 (2)助燃物 (3)点火源
  • 1.2 常见燃烧设备
    • 其型式多种多样，有以烧煤为主的层燃炉，如抛煤机炉、往复推动炉排炉等，还有可以燃用劣质煤的沸腾炉，燃料在炉腔中处于悬浮状态燃烧的悬燃炉，以及各种加热炉、干燥炉、焚烧炉等。
  • 1.3 燃烧学发展史
    • 人类认识火的过程是一个漫长的过程，“火”对人类而言，是一种非常重要，却又难以驾驭的自然力量。
    • 燃烧热力学的提出 19世纪，人们将燃烧作为热力学平衡体系来研究，阐明了燃烧过程中重要的平衡热力学特性。
    • 燃烧反应动力学与燃烧学 20世纪30年代，美国化学家刘易斯和俄国谢苗诺夫将化学动力学的机理引入燃烧研究，并确认燃烧的化学反应动力学是影响燃烧速率的重要因素，且发现燃烧反应具有链锁反应的特点，初步奠定了燃烧理论的基础。
    • 化学（反应）流体力学 30～50年代，人们认识到燃烧是化学反应动力学、气体流动、传热、传质等物理因素的综合作用。卡门、钱学森提出用连续介质力学研究燃烧—“反应流体力学”。
    • 计算燃烧流体力学 Spalding20世纪60年代后首先得到了层流边界层燃烧过程控制微分方程数值解，此后引入湍流模型，形成了“计算燃烧学”。
    • 燃烧的激光诊断学 燃烧过程测试手段的进展，特别是先进的激光技术，现代质谱、色谱、红外等光学和化学分析仪器的问世，改进了燃烧实验的方法、提高了测试准确度，从而可以更深入、全面、精确地研究燃烧过程的各种机理，使燃烧学在深度和广度上都有了飞跃性的发展。
    • 钱学森（1911.12.11－2009.10.31），汉族，吴越王钱镠第33世孙，生于上海，祖籍浙江省杭州市临安。世界著名科学家，空气动力学家，中国载人航天奠基人，中国科学院及中国工程院院士，中国两弹一星功勋奖章获得者，被誉为“中国航天之父”“中国导弹之父”“中国自动化控制之父”和“火箭之王”，由于钱学森回国效力，中国导弹、原子弹的发射向前推进了至少20年。 1934年，毕业于国立交通大学机械与动力工程学院，曾任美国麻省理工学院和加州理工学院教授。1955年，在毛泽东主席和周恩来总理的争取下回到中国。
    • 燃烧技术的四次大发展 从18世纪中叶开始产业革命时期蒸汽机的发明和19世纪60年代以来活塞式内燃机问世，燃烧技术得到了第一次飞速的发展； 第二次世界大战中制空权及远程打击的重要性，促使航空航天技术飞速发展，燃烧技术得到了第二次快速发展； 1973年爆发的能糠危机，边使人类追求能源的高效利用，从而导致燃烧技术的第三次大发展； 当前环境危机及外太空生存空间的进一步探索促进了燃烧技术的第四次快速发展。
  • 1.4 燃烧学的基本内容
    • 燃烧计算
      • 主要是应用燃烧理论的研究结果来解决工程技术中的各种工程实际问题。如燃烧技术的合理改进，燃烧过程的有效组织，新的燃烧方法的建立，燃烧效率的提高。
    • 燃烧基本理论
      • 主要以燃烧过程涉及的基本过程为对象。如燃烧反应的动力学机理，燃料的着火、熄灭、火焰传播、火焰稳定、预混火焰、扩散火焰、层流和湍流燃烧、催化燃烧、液滴燃烧、碳粒燃烧、煤的热解和燃烧、燃烧产物的形成机理等。