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1.3 燃烧科学发展简史在线视频

1.3 燃烧科学发展简史

下一节:1.4 燃烧科学的研究方法

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1.3 燃烧科学发展简史课程教案、知识点、字幕

我们已经知道了什么是燃烧

燃烧为什么重要

那我们下面来看一看

人类对燃烧的探索的整个过程

以及燃烧科学

现在已经发展到什么程度了

应该说恩格斯有一句话

是最最典型的叫摩擦生火

使得人类支配了一种自然力

从而区别了人和动物

那么实际上也就是说

我们人虽然早期

还不知道火是什么

但已经学会了控制火

比如保留火种

现在的考古已经证明

我们人类很早就学会了保留火种

所以火的使用

是人类文明的一个标志

包括我们刚才已经提到了

包括第一次工业革命

第二次工业革命

都是什么呢

都是人类对火 或者叫燃烧现象

长期的经验积累的一个结果

但是应该说

真正对燃烧的理解

实际上是从十六 十七世纪才开始的

那么最早的话

我们常常去批判的一种学说

我们可能听说过叫燃素说

实际上十七世纪中叶的时候

有一个科学家叫斯嗒尔

他提出来就燃素说

来解释这个

作为一个燃烧理论

来解释这个现象

那么他怎么说的呢

他说一切物质为什么会燃烧

因为它里面含有一种

叫做燃素的这么一种东西存在

OK 那么这燃素是什么呢

就说不清楚了

这个理论后来显然是证明

就完全不存在的

那后来慢慢的

就证明了这一点

但是呢

我觉得斯嗒尔这种注意观察

和实验总结的这种研究方法

为后代的这个科学发展

提供了非常好的范例

也正是这种精神

为后来的正确的

燃烧的学说的获得

带来了一个非常好的基础

所以燃素说虽然本身它是错误的

但是燃素说所产生的这种科学的

这种基础我觉得是非常好的

非常好的

比如当时就是用燃素说

实际上和空气引起的燃烧

他实际上是解释了很多的现象

比如他说为什么有的东西

容易燃烧

他说燃烧燃素就多

为什么不容易燃烧

他说燃素少

所以对这些现象他解释了

但是有一些现象他解释不了

他说为什么呢

如果是按照燃烧(是因为)有燃素的话

为什么有的物质烧了

反而会重了

比如说我们有很多固体

像铁的一烧变成氧化铁

那肯定重了 对吧

他就没法解释了

还有一些呢

他观察到燃烧

会使空气就减少了

这也没法理解

因为燃素烧出来到空气中

应该增加了对不对

像这样一些现象

没法解释的话

为正确的燃烧学说提出了挑战

那么正确的燃烧的学说

实际上大家都知道

是十八世纪的拉瓦锡

作为他最最重要的一个贡献

那么这是1772年的11月1日

他是一个法国科学家

他发表了一篇论文

专门来论述

为什么燃烧会引起重量的增加

而他对已经提出来这种重量的增加

是由于空气当中

有一部分物质

化合到里面去了

所以他证明了

燃烧是一种化合的现象

但这种空气

当中的这种物质是什么

他当时实际上没有搞清楚

那谁把他搞清楚呢

实际上就两年以后

就一个英国科学家

普利斯特列

他发现了这种氧

那拉瓦锡就马上去做这样一个实验

他发现了这种物质

在空气当中比例多少

就五分之一

而且呢把它命名为氧

现在我们用氧 oxygen

实际上就是这个来源

那么它的原来意思就是酸之源

而应该说拉瓦锡的

正确的燃烧的学说

得到了确立

而因此的话呢

揭开了我们整个化学

或者说整个燃烧的

最基本的东西

我们理解了

燃烧是什么

氧化反应

但是这仅仅揭示了这个燃烧的本质

就是燃烧的本质是什么

搞清楚了

但燃烧的过程的理解

还不够

那么真正的燃烧科学的建立

实际上一直到了十九世纪

那么十九世纪实际上整个的科学都在进步

首先就是热力学和热化学的发展

那么这个时候对燃烧的系统

是作为一个热力学的平衡体系来进行研究

那么这个时候

就搞清楚了燃烧当中的

一些最基本的 重要的

平衡的热力学特性

比如燃烧会产生热效应

它的热效应多少

比如某一种燃料

它烧会放出多少热

这件事情呢

通过研究把它搞清楚了

第二个的话呢

燃烧的产物的平衡组成

最后产物是什么样子

那么有了热效应

有了产物以后

我们就能够知道

他最终的温度

包括着火温度

燃烧的最终温度等等这些现象

都可以把它

从热力学的角度去阐述

这也是后面我们会作为

最早的这个讲解的内容

那么进入第二个阶段呢

实际上就进入二十世纪了

二十世纪三十年代

美国的科学家刘易斯

还有俄国的化学家就谢苗诺夫

我刚才已经提到了

他们把化学动力学的一些机理

引入到燃烧的研究

而这个时候就能够

不光知道我们最终的产物

最终的温度是多少

而且慢慢的知道了

燃烧化学的反应速度

也就是说燃烧的速度实际上是由

燃烧的化学反应动力学

是最主要的控制燃烧速率的因素

而且

发现了燃烧化学的反应

带有这种链锁反应的

非常特殊的这样一个现象

而这个呢

为怎么把化学用到燃烧理论

打下了一个良好基础

这应该说是第二个阶段

那么第三个阶段

人们慢慢发现了

就是从化学和物理的因素

包括气体流动 传热 传质的

物理因素的组合

才能够解决燃烧的现象

而燃烧是这些因素的

综合的一个结果

这样的两个因素搞清楚了以后

就建立了着火 火焰传播 火焰稳定

等等的一些规律

那么到了上个世纪

五十年代 六十年代的时候

那美国力学家冯·卡门

包括我们国家的钱学森先生

他们当时发展了连续介质的力学

研究燃烧的基本过程

而且创建了反应流体力学

也就是说把流动 传热 传质和化学

作为一个体系

建立了一个基本的体系来进行研究

那么这是一个第三阶段的过程

那第四个阶段

应该说是现在就燃烧化学

和流体力学实现了完美的结合

对燃烧现象进一步深入的理解

正像十年前在国际燃烧学会

这个成立50周年的时候

当时第30届国际燃烧会议上

我印象很深

当时的燃烧学会的主席叫

罗忠敬先生 C. K. Law

他提出来

以前当实验和理论的结果

发现对不上的时候

我们总是相信实验

他说今天我们应该开始相信理论

这也就是说标志着什么呢

燃烧已经从一个实验的科学

走向了一个理论的科学

这就是我们燃烧的四个阶段

现在的话呢

我们可以把它作为一个

理论科学来看

燃烧理论课程列表:

第一章 导论

-1.1 我们为什么要学习燃烧理论

--1-1:我们为什么要学习燃烧理论

-1.2 什么是燃烧:定义与现象

--1.2 什么是燃烧:定义与现象

-1.3 燃烧科学发展简史

--1.3 燃烧科学发展简史

-1.4 燃烧科学的研究方法

--1.4 燃烧科学的研究方法

-1.5 课程的结构

--1.5 课程的结构

第二章 燃烧与热化学

-2.1 概述

--概述

-2.2 状态参数复习

--状态参数复习

-2.3 热力学第一定律

--热力学第一定律

-2.4 反应物和生成物的混合物

--反应物与生成物的组成

--绝对(或标准)焓和生成焓

--燃烧焓与热值

--例题

-2.5 绝热燃烧温度

--定压绝热燃烧温度

--定容绝热燃烧温度

-2.6 化学平衡

--第二定律的讨论

--吉布斯函数

--复杂系统(选修)

-2.7 燃烧的平衡产物

--全平衡(选修)

--水煤气反应的平衡

--压力影响

-2.8 应用

--回热式和蓄热式交换器

--例题

--烟气再循环

-2.9 小结

--小结

-第二章 燃烧与热化学--第二章作业

第三章 传质引论

-3.1 传质概述

--3.1.1传质概述

-3.2 传质理论基础

--3.2.1菲克扩散定律

--3.2.2扩散的分子基础-分子动力学

--3.2.3扩散系数的微观推导(选修)

--3.2.4组分守恒方程推导

-3.3 传质应用实例

--3.3.1应用实例一:液面蒸发

--3.3.2蒸汽界面边界条件

--3.3.3液滴蒸发

-3.4 小结

--3.4.1液滴质量守恒+小结

-第三章 传质引论--第三章作业

第四章 化学动力学

-4.1 概述

--概述

-4.2 总包反应与基元反应

--总包反应与基元反应

-4.3 基元反应速率

--双分子反应和碰撞理论

--其他基元反应

-4.4 多步反应机理的反应速率

--净生成率

--反应速率常数与平衡常数关系

--稳态近似

--单分子反应机理

--链式反应和链式分支反应(一)

--链式反应和链式分支反应(二)

--化学时间尺度(一)

--化学时间尺度(二)

--部分平衡

-4.5 简化机理(选修)

--简化机理(选修)

-4.6 催化和非均相反应(选修)

--催化和非均相反应(选修)

-4.7 小结

--小结

-第四章 化学动力学--第四章作业

第五章 一些重要的化学机理

-5.1 概述

--概述

-5.2 H2-O2系统

--H2-O2系统

--H2-O2系统爆炸特性

-5.3 一氧化碳的氧化

--一氧化碳的氧化

-5.4 高链烷烃的氧化

--三步机理

--八步机理

--总包反应和准总包机理

-5.5 甲烷燃烧

--复杂机理和起源

--甲烷燃烧动力学

--高温反应途径分析

--低温反应途径分析

-5.6 氮氧化物

--氮氧化物的形成(一)

--氮氧化物的形成(二)

--氮氧化物的危害

-5.7 小结

--小结

-第五章 一些重要的化学机理--第五章作业

第六章 反应系统化学与热分析的耦合

-6.1 概述

--6.1 概述

-6.2 定压-定质量反应器

--6.2 定压-定质量反应器

-6.3 定容-定质量反应器

--6.3 定容-定质量反应器

-6.4 全混流反应器

--6.4 全混流反应器

-6.5 柱塞流反应器

--6.5 柱塞流反应器

-6.6 燃烧系统建模中的应用及小结

--6.6 燃烧系统建模中的应用及小结

-第六章 反应系统化学与热分析的耦合--第六章作业

第七章 反应流的简化守恒方程

-7.1 概述和总质量守恒

--7.1 概述和总质量守恒

-7.2 组分质量守恒

--7.2 组分质量守恒

-7.3 多组分扩散(选修)

--7.3 多组分扩散(选修)

-7.4 动量守恒方程(选修)

--7.4 动量守恒方程(选修)

-7.5 能量守恒方程-质量通量表达形式

--7.5 能量守恒方程-质量通量表达形式

-7.6 守恒标量的概念-混合物分数定义

--7.6 守恒标量的概念-混合物分数定义

-第七章 反应流的简化守恒方程--第七章作业

第八章 层流预混火焰

-8.1 概述及物理描述

--8.1 定义及重要特征与实验室典型火焰

-8.2 层流火焰分析

--8.2.1 简化分析

--8.2.1 简化分析(续)

--8.2.2 详细分析

-8.3 影响火焰速度和火焰厚度的因素

--8.3.1 温度、压力和当量比,燃料选型及火焰速度选型

--8.3.2 火焰速度测量

-8.4 熄火、可燃性和点火

--8.4.1 冷壁熄火

--8.4.2 可燃极限和点火

-8.5 火焰稳定及小结

--8.5 火焰稳定及小结

-第八章 层流预混火焰--第八章作业

第九章 层流非预混火焰

-9.1 概述

--概述

-9.2 无反应的恒定密度层流射流

--物理描述

--求解

--两个例子

-9.3 射流火焰的物理描述

--射流火焰的物理描述

-9.4 简化理论描述

--概述

--守恒标量

--状态关系式

--各种不同的解法(一)(选修)

--9.4.5 各种不同的解法(二)(选修)

-9.5 不同几何形状燃烧器的火焰长度

--圆口和槽型口燃烧器火焰长度

--火焰长度的影响因素

--两个例子

-9.6 碳烟的形成和分解

--碳烟的形成和分解

-9.7 对冲火焰(选修)

--对冲火焰(选修)

-9.8 小结

--小结

-第九章 层流非预混火焰--第九章作业

第十章 液滴的蒸发与燃烧

-10.1 概述

--概述

-10.2 液滴蒸发的简单模型

--基本假设

--气相分析

--气液界面能量平衡

--液滴寿命

-10.3 液滴燃烧的简化模型

--假设

--质量守恒和组分守恒

--温度分布

--液滴表面能量守恒

--火焰面处能量守恒

--液气平衡 总结和求解

--燃烧速率常数和液滴寿命

--例题

--扩展到对流条件

-10.4 一维蒸发控制燃烧

--物理模型和假设

--液滴数目和液滴相守恒

--总守恒方程

--气相成分和气相能量守恒

--液滴动量守恒 模型总结

--例题

-10.5 小结

--小结

-第十章 液滴的蒸发与燃烧--第十章作业

第十一章 固体燃烧

-11.1 概述及燃煤锅炉

--11.1.1 概述

--11.1.2 燃煤锅炉

-11.2 非均相反应

--11.2.1 非均相反应及表面化学反应

--11.2.2 碳反应的半总包机理反应

-11.3 单颗粒碳的燃烧-单膜模型

--11.3.1 模型建立

--11.3.2 质量与组分守恒与表面化学动力学

--11.3.3 电路比拟与碳燃烧控制

--11.3.4 能量守恒

-11.4 单颗粒碳的燃烧-双膜模型

--11.4.1 模型建立

--11.4.2 组分守恒、封闭性和表面化学反应

-11.5 颗粒燃烧速度

--11.5 颗粒燃烧速度

-11.6 煤的热解及燃烧

--11.6 煤的热解及燃烧

-第十一章 固体燃烧--第十一章作业

第十二章 湍流燃烧入门(选修)

-12.1 概述

--概述

-12.2 湍流现象与描述

--湍流的现象与描述

-12.3 湍流尺度

--湍流尺度

-12.4 湍流模型

--湍流模型方法(1)

--湍流模型方法(2)

-12.5 湍流预混火焰

--湍流火焰速度

--湍流火焰结构与模式

--12.5.3 例题

--层流火焰折皱模式

--分布式反应区模式和漩涡小火焰模式

--火焰稳定

-12.6 湍流非预混火焰

--射流火焰

--火焰长度

-12.7 湍流燃烧小结

--湍流燃烧小结

课程总结

-课程总结

--课程总结

1.3 燃烧科学发展简史笔记与讨论

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