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概述

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概述课程教案、知识点、字幕

好 同学们

我们今天开始的话

讲另外一个非常有趣的

这样一个火焰的现象

我们把它称之为

非预混火焰

那么以前我们把非预混火焰

又叫做扩散火焰

因为前面我们已经

学习了层流预混火焰 对吧

那么在预混火焰里边的话

实际上大家已经知道了

它里边实际上扩散

也可能起很大的作用

所以有人提出来

(命名为)扩散燃烧的话

不是特别精确

所以建议的话

还是用非预混火焰比较合适

所以我接下来的

讲解的话

通通用非预混火焰

做一个基本的这样一个术语

那么后面的三种火焰

包括我们这一讲要讲的

就是气体的

层流的非预混火焰

还有包括液滴的燃烧

实际上包括煤的燃烧

实际上都具有很特殊的

这样一个非预混性

那么非预混火焰

到底怎么样

我们就来看一看

在实际当中

最主要的可能的

非预混火焰包括哪些内容

首先一个当然就是

比如我们最最基本的

经常常用的就是燃料的射流火焰

也就是说我把一锅燃烧

喷射到空气当中

那我把它点着了

这就是非常典型的一种射流火焰

还有大家经常看到的

像蜡烛

还有比如像酒精灯

这种火焰也通通属于是

非预混火焰

那比如像上一堂课我们讲过了

本生灯

本生灯的外焰

那么它实际上

如果说我们的空气量

一开始预混的不够的话

或者是纯粹的只是给燃料的话

那实际上产生的火焰

实际上就是一个扩散的火焰

或者我们把它叫非预混火焰

那么非预混火焰里边

还有比较特殊的

它特别重要的

实际上就是所谓的碳烟的形成

所以我们专门会讲碳烟的形成

我们把它放在

非预混火焰里边来讲

当然预混火焰里边

也会有碳烟的形成

但是作为非预混火焰

它碳烟的形成

更加突出

所以我们专门来讲这个问题

当然包括比如非预混火焰

还有很可能其他的

容易形成的一些 一氧化碳

碳氢化合物

等等的这些问题都会存在

非预混火焰

在工业当中非常常用

那么主要是两个方面

一个的话是控制火焰的

尺寸和形状

那么比如很多的

像钢铁(冶炼)它的火焰要求很长

那我怎么去控制它

那么预混火焰可能有困难

非预混火焰就有这样的特性

我可以去控制它的长度

第二个的话

控制它的传热

也就是说由于有碳烟的形成

那么碳烟的形成的话

它的辐射传热就会大大加强

那我就可以很好的去

布置它的传热

这是为什么非预混火焰

它本身这么重要

那我们来看看

我们上一堂课已经讲了

预混火焰

我们这次要讲非预混火焰

大家都有一个火焰反应区

那么预混火焰的话

是反应区怎么样

把已经燃烧的东西

就是烧完的产物

和反应物

反应物里边有燃烧有氧化剂

它已经混好了

把它分开也是三个区域

一边的话是什么

一边是没有燃烧的

预混好的燃烧

加上氧化剂混合物

中间有一个反应区

最后面的话是怎么样

就是一个反应的产物

这就是这么一个特性

而非预混火焰也是三个区

但是它的特点

也是一个反应区

隔开的是什么

一个是燃料一个是氧化剂

那么烧出来的东西怎么样

是向两边扩散

所以实际上燃料这块

也不是简单的燃料 要加上产物

也就是说

燃料加上产物是一个区域

反应区是一个区域

再加上什么

氧化剂加上产物(第三个区域)

产物向两边扩散

大家有兴趣的话

C. K. Law教授

他在Combustion Physics上面

专门有详细的介绍

那就比较清楚

所以它也分三个区

但是三个区的情况就不一样

比如这张图

显示的就是一个非常典型的

一维的非预混火焰

它一方面是空气喷射过来

一方面燃烧喷射过来

这种我们把它称之为

对冲的火焰

火焰的话

我们会专门讲到

非常有意思的

它可以有一维性

火焰就是

也是薄薄的一片

跟预混火焰非常相近

所以这讲的话

我们会讲几个方面

第一个的话

我们首先引入一个

我们假设一个燃料

喷射到一个大的空气

或者是氧化剂里边

喷进去以后

它就会产生

很有意思的扩散的现象

那么扩散的过程

包括它的动量扩散

和质量扩散

就会形成一个非常有趣的

这么一个场

而的话

是作为射流火焰的一个基础

我们来研究这么一件事情

它时候

我们假设它没有燃烧

就光是它有扩散

有动量的扩散有质量的扩散

那么后面的话

我们就对这种射流的火焰

它的基本特性进行一个介绍

介绍完了以后

我们就对它进行理论的分析

理论分析

我们引入Burke-Schumann的

简化的方法

当然我们后面会讲到

Roper的方法

但是它的核心实际上

都是Burke-Schumann(理论)

这是1928年第一次

国际燃烧会议上公布的

第一次燃烧会议上

有很多经典的例子

这就是一个非常经典的

到现在我们还在用

当然后面有发展

但是它基本的假设

还是从这里边出来

我们有很详细的去介绍

它们的这么一个最基本的

怎么去对一个非预混火焰

进行描述的这么一套方法

后面当然我们会讲它

怎么求解

求解了以后

我们对于 比如一个圆的喷口

一个方的喷口

一个夹缝的喷口

它的火焰怎么去描述它

主要的一个特征

就是火焰长度

我们怎么去计算它的火焰长度

后面两个部分的话

一个讲一下碳烟的形成

碳烟是非常有趣的一种现象

包括它的形成怎么氧化

跨过火焰以后它会氧化掉

如果不氧化掉它会冒烟

像这样的现象

我们会做一个基本的分析

这现在是非常热的一个热点

我也会介绍一些

最新的一些研究的成果

最后的话

讲一下对冲火焰

它怎么形成的

以及怎么来求解

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

概述笔记与讨论

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