燃烧学 第3版

本书共三篇，内容编排按三篇九章展开。第一篇为学习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、煤燃烧的过程和特点；第三篇为启迪读者深入思考的几个科学问题：燃烧过程中NOx的生成和控制、催化燃烧、富氧燃烧、化学链燃烧，燃烧数值模拟及燃烧实验的相似原理和模化方法等。全书各章都附有思考题和习题，有些扫描二维码可查看参考答案和提示，以帮助读者理解和掌握书中的核心内容。本书可作为高等学校能源与动力工程专业本科生的教材，也可作为燃烧科技领域的研究生和工程技术人员以及广大燃烧科学爱好者有益的参考书。

第3版前言
第2版前言
第1版前言
第一篇燃烧科学基础
第一章绪论2
第一节燃烧概述2
第二节常见的燃烧设备3
一、煤粉炉3
二、链条炉3
三、内燃机4
四、燃气轮机4
五、火箭发动机5
第三节常见的燃料6
思考题和习题6
参考文献7
第二章燃烧化学反应动力学基础8
第一节燃烧化学反应动力学概述8
第二节燃烧化学反应速率8
一、浓度9
二、化学反应速率9
三、基元反应与总包反应11
四、质量作用定律11
五、反应级数12
六、基元反应的化学反应速率14
七、总包反应的化学反应速率15
第三节影响化学反应速率的因素16
一、温度对化学反应速率的影响——阿累尼乌斯定律16
二、活化能E对化学反应速率的影响19
三、压力对化学反应速率的影响20
四、反应物浓度和摩尔分数对化学反应速率的影响21
五、催化作用对化学反应速率的影响22
第四节链式化学反应23
一、链式反应的特点23
二、不分支链式反应24
三、分支链式反应26
四、分支链式反应的孕育与爆炸特点30
第五节燃烧化学反应中的化学平衡31
思考题和习题32
参考文献33
第三章燃烧空气动力学基础——混合与传质34
第一节湍流的物理本质和数学描写34
一、湍流脉动34
二、湍流的数学描写——雷诺方程组38
三、湍流附加应力的假定41
第二节动量、热量和质量传递的比拟45
一、分子运动扩散和湍流运动扩散45
二、热量交换和质量交换的比拟48
第三节湍流射流中的积分守恒条件50
一、湍流自由射流的特性50
二、伴随流射流中的积分守恒条件53
三、自由射流的积分守恒条件56
四、“三传”过程中普遍适用的二元微分方程组56
第四节湍流自由射流中的混合与传质57
一、湍流自由射流轴心线上参数的变化规律57
二、大温差不等温自由射流的湍流混合与传质63
三、射流本身因燃烧而不断升温情况下的混合与传质65
四、气-固（液）两相射流中的混合与传质68
第五节旋转射流中的混合与传质70
一、旋转射流的动力学特性70
二、旋转射流的特征参数及流动形式72
三、旋转射流的一些实验研究结果介绍74
第六节钝体射流中的混合与传质79
一、钝体射流的流动结构79
二、钝体射流的流动特性80
第七节平行与相交射流中的混合与传质81
一、混合与传质的动力参数条件81
二、平行射线83
三、相交射流90
四、横向射流95
思考题和习题99
参考文献101
第二篇燃烧科学技术基本原理
第四章着火理论103
第一节着火的基本概念103
一、着火过程103
二、着火方式与机理103
三、着火条件的数学描述105
第二节热自燃理论105
一、热自燃条件105
二、热自燃温度108
三、热自燃界限110
四、热自燃孕育期113
第三节链锁自燃理论116
一、链锁自燃与热自燃116
二、链锁自燃条件117
三、链锁自燃孕育期119
第四节强迫点燃理论119
一、强迫点燃与热自燃119
二、强迫点燃方法120
三、炽热物体点燃理论120
第五节火焰传播125
一、火焰传播现象125
二、正常火焰传播125
三、正常火焰传播速度的理论求解及分析128
四、正常火焰传播速度的主要影响因素133
第六节燃烧热工况137
一、零元系统的燃烧热工况137
二、一元系统的燃烧热工况142
思考题和习题144
参考文献145
第五章气体燃料燃烧146
第一节扩散火焰与预混火焰146
一、燃烧方式与火焰结构146
二、气体燃料的预混燃烧147
三、气体燃料的扩散燃烧151
第二节火焰稳定的原理和方法156
一、火焰稳定的基本条件157
二、火焰稳定机理159
三、高速气流中火焰的稳定161
四、火焰稳定的主要方法164
第三节湍流燃烧火焰特点168
一、湍流火焰传播的皱折表面燃烧理论169
二、湍流火焰传播的容积燃烧理论172
三、湍流扩散燃烧172
思考题和习题175
参考文献175
第六章液体燃料燃烧177
第一节液体燃料的雾化177
一、雾化过程及机理177
二、喷嘴179
三、液体燃料雾化性能181
第二节液滴的蒸发184
一、液滴蒸发时的斯蒂芬流184
二、相对静止环境中液滴的蒸发185
三、强迫气流中液滴的蒸发188
四、液滴群的蒸发189
第三节液滴燃烧190
一、静止液滴的燃烧191
二、强迫气流中液滴的燃烧194
三、液滴群的燃烧198
四、合理配风199
第四节内燃机燃烧200
一、内燃机基本结构200
二、汽油机燃烧202
三、柴油机燃烧204
四、内燃机新概念燃烧206
五、发动机燃烧后处理208
思考题和习题210
参考文献210
第七章煤的燃烧211
第一节煤的燃烧过程、特点及其热解211
一、煤的燃烧过程211
二、水分的蒸发过程及对燃烧的影响212
三、煤的热解与挥发分的燃烧213
四、煤粒的着火220
五、煤粒燃烧的一些实验研究结果223
六、影响煤粒着火的因素224
七、焦炭的燃烧特性225
第二节碳燃烧化学反应的过程226
一、碳燃烧化学反应的步骤226
二、碳燃烧过程中的吸附和解吸227
三、碳燃烧过程中的扩散230
第三节碳的动力燃烧与扩散燃烧233
第四节碳的燃烧化学反应237
一、碳的晶格结构239
二、碳与氧的反应机理239
三、碳与二氧化碳的反应机理242
四、碳与水蒸气的反应242
五、表面反应的碳球燃烧速率243
六、二次反应对碳燃烧过程的影响245
七、具有空间二次反应的碳球燃烧速率249
第五节多孔性碳球的燃烧256
第六节灰分对焦炭燃烧的影响260
一、碳粒燃烧过程的物理模型260
二、不同燃烧温度下灰分对燃烧的影响262
三、灰分对焦炭燃烧的其他影响264
第七节煤粉燃烧265
一、煤粉气流的着火265
二、旋转射流中煤粉的着火270
三、直流射流中煤粉的着火274
四、煤粉气流的燃尽过程275
思考题和习题278
参考文献279
第八章航空发动机中的燃烧280
第一节航空发动机主燃烧室280
一、概述280
二、燃烧室的结构281
三、燃烧室的类型282
四、油气比、余气系数及当量比285
五、主燃烧室燃烧过程的组织287
第二节航空发动机的加力燃烧室297
一、概述297
二、加力燃烧室的结构298
三、加力燃烧室的主要性能301
思考题和习题302
参考文献302
第三篇燃烧科学技术新发展
第九章燃烧科学技术发展中的几个科学问题304
第一节氮氧化物的生成机理及燃烧控制304
一、概述304
二、煤燃烧过程中NOx的生成机理305
三、煤燃烧过程中NOx的破坏机理309
四、影响煤粉炉内NOx生成的因素311
第二节催化燃烧313
一、催化燃烧控制NOx和CO生成的原理313
二、典型催化燃烧室314
三、催化燃烧催化剂的研究进展316
第三节富氧燃烧321
一、煤粉在富氧燃烧条件下的着火和燃烧特性322
二、富氧燃烧污染物释放和控制322
三、富氧燃烧方式下矿物质转化及灰熔融特征323
四、经济性评价323
第四节化学链燃烧324
一、氧载体324
二、化学链燃烧反应器325
三、化学链燃烧系统与其他系统耦合326
第五节燃烧过程的相似与模化327
一、相似理论在燃烧过程中的应用327
二、燃烧空气动力过程的物理模化336
第六节燃烧过程数值模拟337
一、基本原理、算法与程序特点338
二、数值模拟的结果342
思考题和习题344
参考文献345