沈阳工程学院：《锅炉原理》课程教学资源（PPT课件讲稿）第五章 燃烧过程及理论基础

第五章燃烧理论基 础

第五章 燃烧理论基 础

复习 令1,几种热损失。为了减小热损失,锅炉燃烧需要作到: 稳定着火、快速燃尽。 2,为实现该目的,需寻找强化燃烧的方法,这就要认 识燃烧过程的本质。从而,需要学习基础燃烧理论

复 习 ❖ 1，几种热损失。为了减小热损失，锅炉燃烧需要作到： 稳定着火、快速燃尽。 ❖ 2，为实现该目的，需寻找强化燃烧的方法，这就要认 识燃烧过程的本质。从而，需要学习基础燃烧理论

前言燃烧概述 、燃烧本质 燃烧是气体、液体或固体燃料与氧化剂之间发生的一种强烈的化 学反应; 流动、传热、传质和化学反应同时发生有相互作用的综合现象; 令典型的物理化学过程; 令化学反应动力学、流体力学、传热传质学是研究燃烧反应过程的 基础知识;

前言 燃烧概述 一、燃烧本质 ❖ 燃烧是气体、液体或固体燃料与氧化剂之间发生的一种强烈的化 学反应； ❖ 流动、传热、传质和化学反应同时发生有相互作用的综合现象； ❖ 典型的物理化学过程； ❖ 化学反应动力学、流体力学、传热传质学是研究燃烧反应过程的 基础知识；

二、燃烧学的发展历史 令直至18世纪中以前,发展缓慢,对燃烧现象的本质几乎 无所知。 令之后:燃素的概念出现(物质是否燃烧被归于是否含有燃 素) 令→1765年燃烧是物质的氧化(燃烧理论的萌芽) 19世纪出现热化学和化学热力学(将燃烧作为热力学系 统,考察其初态和终态,静态特性的研究)

二、燃烧学的发展历史 ❖ 直至18世纪中以前，发展缓慢，对燃烧现象的本质几乎一 无所知。 ❖ 之后：燃素的概念出现（物质是否燃烧被归于是否含有燃 素） ❖ →1765年燃烧是物质的氧化（燃烧理论的萌芽） ❖ →19世纪出现热化学和化学热力学（将燃烧作为热力学系 统，考察其初态和终态，静态特性的研究）

☆→20世纪初燃烧反应动力学(研究燃烧过程的动态过程的 理论) 令→30~40年代火焰传播的概念→湍流燃烧理论(认识燃烧过 程的限制因素往往不是反应动力学,而是传热传质,即受 限于物理过程) 5060年代德国人 Von Karmen(对宇航也有巨大的贡献) 提出用连续介质力学来研究燃烧,称为化学流体力学或反 应流体力学

❖ →20世纪初燃烧反应动力学（研究燃烧过程的动态过程的 理论） ❖ →30~40年代火焰传播的概念→湍流燃烧理论（认识燃烧过 程的限制因素往往不是反应动力学，而是传热传质，即受 限于物理过程） ❖ →50~60年代德国人Von Karmen（对宇航也有巨大的贡献） 提出用连续介质力学来研究燃烧，称为化学流体力学或反 应流体力学

将经典流体力学的方法、边界层、射流理论等应用与研究 燃烧 令→70年代初,大型电子计算机出现,形成计算流体(计算 燃烧)学,建立了燃烧的数学模拟方法和数值计算方法; 令激光测量技术的出现,使精密测量成为现实。 基本理论+数学模型和数值计算+先进的测量技术

❖ 将经典流体力学的方法、边界层、射流理论等应用与研究 燃烧 ❖ →70年代初，大型电子计算机出现，形成计算流体（计算 燃烧）学，建立了燃烧的数学模拟方法和数值计算方法； ❖ 激光测量技术的出现，使精密测量成为现实。 ❖ 基本理论+数学模型和数值计算+先进的测量技术

当代对燃烧应用的要求 令要求燃烧不断强化和趋于更高能量水平; 令探讨高温、高压、髙速、强湍流条件下的燃烧 令要求燃烧过程高效率,节省燃料等; 令洁净燃烧,减轻环境污染 火灾的起因与防治

三、当代对燃烧应用的要求 ❖ 要求燃烧不断强化和趋于更高能量水平； ❖ 探讨高温、高压、高速、强湍流条件下的燃烧 ❖ 要求燃烧过程高效率，节省燃料等； ❖ 洁净燃烧，减轻环境污染 ❖ 火灾的起因与防治

第一节、燃烙反应速度及其影响因素 令燃烧反应和化学反应一样,根据参加反应的物质不同分为: 均相燃烧—气体燃料在空气中燃烧 异相燃烧—固体燃料在空气中燃烧,煤粉燃烧

第一节、燃烧反应速度及其影响因素 ❖ 燃烧反应和化学反应一样，根据参加反应的物质不同分为： 均相燃烧—气体燃料在空气中燃烧 异相燃烧—固体燃料在空气中燃烧，煤粉燃烧

、反应速度的定义 令根据质量作用定律,反应速度有不同的定义方式 令第一种定义:单位时间内和单位体积内燃烧掉的燃料量或消耗的 氧量 aA+bB→gG+hH c a dc B b dt 单位:可以用摩尔浓度表示,mOl/m3s

一、反应速度的定义 ❖ 根据质量作用定律，反应速度有不同的定义方式： ❖ 第一种定义：单位时间内和单位体积内燃烧掉的燃料量或消耗的 氧量 aA+ bB → gG + hH dt dC b a dt dC w A B A = − = − 单位：可以用摩尔浓度表示， mol m s 3 /

举例 2H,+O2→2H2O 2 令在锅炉燃烧技术采用炉膛容积热负荷来表示燃烧反应速度: 令单位时间内和单位体积内燃烧掉的燃料所释放出的热量 BO c,kcal∥hm),kW/m

❖ 举例： ❖ 在锅炉燃烧技术采用炉膛容积热负荷来表示燃烧反应速度： ❖ 单位时间内和单位体积内燃烧掉的燃料所释放出的热量 2H2 + O2 → 2H2 O 2 2 wH = 2wO 3 3 , kcal/ h m , k W / m V BQ q y dw V =