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课程总结课程教案、知识点、字幕

好 同学们

到现在为止呢

我们总共十二讲的

所有的这个内容的话呢

已经全部完成

那我们上半个学期

主要讲了一些燃烧涉及的

最基本的物理化学过程

以及他们的基本方程的这个理解

我们呢做了一个比较系统的介绍

所以我们花了半个学期

是研究这件事情

比如化学热力学

通过化学热力学

我们知道了燃烧的最终的状态

包括它的温度 压力等等

这些我们能够计算

而且也知道了燃烧过程

它的热效应

以及它最终会达到什么样的

一燃烧的最终的程度

这些的话呢

都是我们燃烧热力学

所能够解决的问题

我们后面讲了燃烧

化学里边的动力学问题

这是一个最最有意思的

我们刚才讲的湍流里边

大家也知道了

湍流实际上它就是

化学和流动的一个相互作用

而化学的话呢

我们从最基元的反应说起

我们实际的化学过程

比如我们实际上燃烧

主要是碳氢化合物

和氧的燃烧

看起来我们以前基本上变成

二氧化碳和水

但实际上这个过程

我们通过这个讲解

大家知道了

它不是一步完成的

它经过了非常非常复杂的过程

那我们已经知道了

任何一个碳氢化合物

它是大概的一个氧化的过程

什么样子的

它可能会经过几百个步骤

比如我们一个一氧化碳的燃烧

一氧化碳

大家记得最重要的是什么

这个羟基

或者是含氢的这个燃料

在这里边起关键的作用

那后面我们讲的甲烷的燃烧

甲烷的燃烧有三百多个反应

七八十种物质

在里边在存在

当然还有氮氧化物的形成

包括高碳氢化合物

它一步步怎么变成了最后的

这样一个过程

像这些东西

实际上为我们后面的学习

打下了非常良好的基础

那么在燃烧过程当中

实际上我们为了组织燃烧

我们必须让液体或者是固体

或者是气体的燃料怎么样

能够跟氧气怎么样

有充分的接触和混合

它才可能燃烧

燃烧需要他们两个化学反应

而这个过程是什么

实际上是一个质量的传递的过程

所以我们专门有一章

来研究这个什么

质量传递

我们后面的话呢

花了两章的时间

来研究什么

一些特殊的反应器

比如像定压定质量

定容定质量

全混流反应器

还有什么 柱塞流反应器

这样一些特殊的反应器

里边的燃烧的一些基本的过程

化学反应和热力学的一个耦合

这是非常非常重要的

我们前面讲的化学反应

和热力学分开讲的

而在这里边呢

我们想办法

给它耦合起来来研究

这是我们专门有一章的内容

我们再下一章的话呢

实际上我们也知道

如果要使得氧化剂和燃料

能够真正的在一个

燃烧室里面反应

我们需要什么

组织流动

也就是我们需要

把流动的因素要考虑进去

这就是我们第七章的内容

怎么样让流动的因素考虑进去

我们就需要建立

建立这种流动的方程

那我们引入了

连续性方程 动量方程

组分守恒方程

和能量方程

那么把这些方程

随着整个时空的这个变化规律

搞清楚了以后

情况就大大不一样

我们就拿这样的武器呢

就可以来解决

我们后面的各种燃烧的现象

而下半个学期的话呢

我们实际上讲了五种燃烧的现象

层流预混燃烧

层次非预混燃烧

液滴燃烧 固体燃料燃烧

或者我们叫碳的燃烧

以及什么

以及我们刚刚结束的这个

湍流的燃烧

湍流燃烧

对于预混燃烧来说

我们最最重要的

引入两个最重要的概念

就是层流预混火焰的速度

和层流预混的这个

火焰的厚度

对于层流非预混火焰来说

我们最最重要的概念是什么

就是火焰长度

那么对于液滴燃烧来说

我们最最重要得到的是什么

得到的它这个液滴的

这个蒸发的速率

以及这个直径

比如说D平方的关系等等

它的寿命等等

那么对于碳的燃烧

我们引入了什么

非均相反应

这是一个非常非常重要的概念

它实际上碳的表面

氧气会扩散到这个表面上

发生吸附

反应解吸附的

这么一个复杂的过程

那么能够去描述

碳的燃烧

当然固体燃料

不仅仅是碳

它可能会 比如煤

它可能会里边有灰

还有挥发份

那么很复杂的过程

我们做了一个简单的介绍

当然湍流燃烧

就更加复杂

它不光是燃烧本身

和湍流的相互作用

比如像预混燃烧

我们原来预混的

这个层流燃烧的话

刚才说的那两个参数

只跟它的物性有关

一旦湍流就不一样

它跟流动有关

实际上这一些概念的建立

是非常非常重要的

那么大家怎么去学习

怎么去复习这个

整个的这个课程的内容

我希望大家就从四个角度去思考

第一个呢一定要概念清楚

你看我每一章基本上

就是首先是讲它的最基本的概念

比如什么是层流预混燃烧

什么是层流的非预混燃烧

再引入它为什么要引入

比如火焰速度

火焰厚度 火焰长度

这些最最基本的概念

这些概念的正确建立非常(重要)

这是我们的基础

第二个的话呢

当然就是建模

到现在为止

我们燃烧的研究

还没有办法

还没有办法非常简单

我全部数学化

我霹雳啪啦就算出来就行了

还没到这个程度

要怎么样呢

要针对一个物理过程

要建立它特定的模型

建立特定的方程

来求解出我们特定

需要的这些参数

来解释我们这样一个燃烧现象

那么大家想一想

我们在下半个学期

每一个主题里边

都是有建模的这样一个过程

那么建模过程呢

基本上就是对物理过程的描述

再做一些假设

再建立它的基本方程

再想办法去封闭

最后呢计算就求解

求解了再去分析它的结果

那你看基本上这样一个逻辑

所以建模

模型的工作

是第二个非常重要的概念

那第三个的话呢

我们毕竟是比如像燃烧

我们还是属于

工程领域的一门学科

大家还是要学会去建立

一些数量级的概念

学会进行计算

比如我们刚才说了

火焰厚度 火焰长度

怎么算

什么条件下

他用什么样的公式进行计算

算了以后大概量级

是什么样的概念

应该有判断

而且在这个过程当中

大家要积累一些数量级的概念

比如我们的火焰传播速度

对层流来说

大概一般来说不会超过一米

这种判断应该有

比如我们在算火焰的

这个温度的时候

大概不会大概在两千K左右

碳氢燃料

一般正常燃烧

这一些概念要慢慢建立起来

这是数量级的概念建立起来

同时要学会计算

那最后的话呢

当然第四个方面去学会分析

这种分析是不光是

对这种物理过程的分析

而且对结果的分析

我记得我们在讲一些内容的时候

我计算的时候

可能计算的结果

比如是跟我实际的

或者不同的结算

不同的假设计算的结果有差别

那为什么出现这样的差别

或者我们算出来一个

数量级差的很多

那我们怎么来理解

为什么会出现这样的过程

像这一些回归到

对它物理过程的理解的这种分析

非常非常重要

我相信就说大家能够有

如果对基本概念

基本建模方法

那么学会一些计算

慢慢的积累

学会分析

那我们这个燃烧的学习呢

就可以做到非常好

好 我们整门课的话

就全部讲完了

谢谢大家

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

课程总结笔记与讨论

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