当前课程知识点:燃烧理论 >  第十一章 固体燃烧 >  11.1 概述及燃煤锅炉 >  11.1.1 概述

返回《燃烧理论》慕课在线视频课程列表

11.1.1 概述在线视频

11.1.1 概述

下一节:11.1.2 燃煤锅炉

返回《燃烧理论》慕课在线视频列表

11.1.1 概述课程教案、知识点、字幕

各位同学大家好

今天我们讲的是第十一章

固体燃烧

这一章内容主要包括概述

对燃煤锅炉的认识

非定向反应

单颗粒碳的燃烧

包括单膜模型 双膜模型

颗粒燃烧速率

和燃烧寿命

最后我们对煤燃烧和热解

进行总结

我们先讲概述

在前面的学习过程中

我们主要讲的是气体燃料

包括甲烷 乙烯 乙炔

等燃料

在第九章

我们讲的是液体燃料

我问同学们

液体燃料的燃烧

经过汽化

也就是挥发之后

它的英文单词是evaporation

这时它其实变成了

气体燃料的形式在燃烧

固体燃料

是不一样的

根据右图我们可以看到

气体燃料的

各种

射流的火焰

我们可以看到

开始的颜色比较发黄

后来变得比较蓝

这是为什么

柴油机的气体燃料

根据第九章的内容

是比较发黄的火焰

而生物柴油

就比较容易产生发蓝的火焰

蓝的火焰

其实是因为碳烟的辐射

和发光特性造成的

这时我们可以想到碳烟

蓝的火焰

是由于

碳烟比较少 所以发蓝

而黄的火焰 是因为

含有碳烟颗粒

使得发光辐射特性改变

所以用生物柴油燃料

会使得

碳烟比较少

再回到固体燃料

固体燃料

和液体燃料有何不同

在我们的生活

和工业应用中

有哪些固体燃料

我们生活中的电

大部分是来自于煤粉的燃烧

也就是我们后面要讲的燃煤锅炉

燃煤锅炉

在现今中国能源里

占有大约百分之七十的

去年来看是百分之六十八的

能源消耗总量份额

在能源消耗中占百分之六十八

固体燃料还包括

垃圾焚烧

国家航空航天领域

火箭发动机的推进剂

它们的特性是相同的

大家看这个图

左边是煤燃烧

发光光谱的图像

可以看到

颗粒在流动的过程中燃烧

中间的图片是

一个锅炉里

通过观察孔

看到的火焰颜色

最右边的图

是推进剂的燃烧

它也是

发黄的火焰

以上燃烧的共性问题

在于固体燃料

与气体燃料和液体燃料

是不一样的

根据物理

和化学知识

气体燃料和液体燃料

最终都是以

分子碰撞的形式

发生反应

而煤的燃料是颗粒间的碰撞

我们经常把颗粒假设为球形

包括我们这本书的模型

都是球形假设

但是实际上

煤燃烧的

燃料属性

是非常复杂的

这方面我们可以

推荐一些书

包括徐旭常院士写的

燃煤锅炉设备燃烧 这本书

还有国外BYU的

道格拉斯写的

煤粉燃烧

和汽化这本书

大家有兴趣可以看

在这里我们用一个图

来表现它的复杂性

这是

燃煤的颗粒

在颗粒里面

根本不是一个真正的球形

它的形状

是各种各样的 特别复杂

但是我们为什么还要

建立简单的模型

这是因为我们要知道

煤燃烧的时间尺度

我们才能够进行燃烧设计

乃至锅炉设计

接下来

我给大家一些

国外的研究现状

早期的基础研究

煤燃烧方面都是国外

开始启动的

但是最近几年我们国内

因为国家的需求

我们的几大锅炉厂

和几大发电公司

我们的燃烧设备

包括我们的煤耗

都达到了国际先进水平

这同时也激励着我们的基础研究

在向前发展

同学们以后

要想能做出国际化的东西

可以参照这些标准

我们有一些标杆

比如第一个 Brian Haynes

他在澳大利亚悉尼大学

他曾任国际燃烧协会主席

他主要做的是

燃料氮

燃料的颗粒物生成

目前我们系里有一位

黄骞同学

他是我们课题组的

他学习了很多Haynes的思路

用中国目前一些比较特别的

煤种去做颗粒物的生成

应用了一些理论

你只有知道

他们先进的东西

才有可能去做的更深

Adel Sarofim

他是MIT的一位教授

他在和清华的合作研究中

给予了清华很大帮助

他也在做煤燃烧的颗粒物生成

煤燃烧的NOx

污染物 燃烧特性的研究

我们目前的

一些研究

也借鉴了他的思路

第三位是Essenhigh

他是Ohio州立大学的教授

他在煤的点燃方面做了很多研究

我们可以推荐两篇文章

同学们有兴趣可以看

我们不能教条的学习

我们更应该知道前沿

和我们课程学习的结合点

除了我推荐的Essenhigh的论文

最近我们在点燃上

有了新的思路突破

从单颗粒到颗粒流

点燃的特性表征

我们的袁野同学

他最近在Combustion Flame上

做出了一篇很好的论文

我也推荐给大家

后面的三位

我就不一一赘述

比如Calo

他在硫化燃烧应用这方面

也有一些不错的研究

Robert Hurt

他的经历

十分值得我们的学生学习

他在学习燃烧的时候

开始做焦炭的燃烧

但是他最近在国际上

最先把自己的工作

与碳纳米材料联系在一起

甚至他是Carbon

这个杂志的主编

这个转型我觉得做的特别好

这说明

做煤燃烧

其实是和整个的

化学和物理的学科联系在一起的

只要机理理解透彻了

再去做很多方面的研究

包括一些纳米材料

碳纳米管都可以联系上

Suuberg

他对于

反应特性参数有一些研究

Thomas Fletcher

他是我的一个很好的朋友

他也曾来清华

讲过煤燃烧的课程

在煤的热解模型

和煤的焦炭燃烧模型等方面

我认为他现在是

国际顶尖的学者之一

Stanford的Mitchell

在碳燃烧模型这个领域

也是顶尖的学者

大家有兴趣的话一定要看这些人的研究

结合我们的

工程应用的需求

和我们基础研究的要求

来做研究

这是第一小节煤燃烧概述

的第一部分

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

11.1.1 概述笔记与讨论

也许你还感兴趣的课程:

© 柠檬大学-慕课导航 课程版权归原始院校所有,
本网站仅通过互联网进行慕课课程索引,不提供在线课程学习和视频,请同学们点击报名到课程提供网站进行学习。