燃烧学课程教学大纲

1、燃烧学课程教学大纲课程名称：燃烧学英文名称：Cornerstone of Combustion课程编号：x3010061学时数： 56学时 其中实验学时数：10学时需要课外学时数：大约10学时学分数：3.5适用专业：热能与动力工程（A1/A2/B）课程的性质、目的和任务本课程是热能与动力工程等专业在能源转换和利用方面的技术基础课程。其目的和任务是使学生获得燃烧化学热力学和燃烧动力学、燃烧化学反应计算、燃烧过程的传热与传质、燃烧流体力学等方面的知识，认识和掌握各种燃料性质、燃烧反应过程的机理和特性，各种因素对燃烧反应过程的影响；同时了解各种燃烧方法和燃烧装置的设计、现代燃烧新技术的开发与应用、降

2、低燃烧污染排放、计算燃烧研究以及燃烧诊断方法等内容。使学生掌握基本的燃烧理论，学会燃烧分析和计算，合理的组织燃烧，进行燃烧装置的初步设计及燃烧技术的应用。从而为今后高效、合理地利用燃料资源，保护人类生存环境，开发新材料和新能源打下工程应用和科学研究的基础。二、课程教学内容的基本要求、重点和难点（一）燃料基本掌握固体燃料、液体燃料、气体燃料的常见种类，化学组成，主要特性。在固体燃料应该对煤及相关知识有较详细了解；而在液体燃料中对石油类产品的一些重要特点要有清楚的认识；对各种气体燃料的使用特性更要建立初步的概念。难点：各种燃料特性的区别。重点：燃料的发热量的计算，特别对气体燃料，首先遇到的是干湿成

3、分的换算问题。（二）燃烧反应计算和化学热力学正确理解反应物和生成物的概念，熟练掌握理想气体混合物的摩尔分数、质量分数、摩尔质量以及燃料燃烧过程中空气过剩系数和化学当量比的重要概念，学会燃料中可燃物的绝对焓或标准焓、生成焓、燃烧焓、热值、绝热火焰温度和理论燃烧温度的计算方法。初步了解热力学第一定律和第二定律在燃烧学中的应用，一般了解化学平衡和燃烧产物平衡的问题。重点：绝对焓或标准焓、生成焓、燃烧焓、热值的概念和静力燃烧反应计算方法。难点：绝对焓或标准焓以及与传统计算方法的对比以及今后的灵活运用。（三）质量传输初步正确理解费克扩散定律和分子扩散的概念，较好的分析燃烧领域中液气传输的斯蒂芬问题，掌握

4、液体与蒸汽界面上边界条件、液滴蒸发及蒸发速率、液滴质量守恒的计算方法，一般了解其它领域的传质扩散问题。重点：液气传输的斯蒂芬问题的计算。难点：费克扩散定律及其应用。（四）燃烧化学反应动力学基础正确理解化学反应速率、质量作用定律、反应级数的概念，重点掌握基元反应速率包括总包反应和基元反应问题，一般掌握多步反应机理的化学反应速率的概念，包括链和分支链反应，化学时间尺度等。重点：基元反应速率中的双分子反应和碰撞理论。难点：总包反应和基元反应、链和分支链反应。（五）一些重要的化学反应机理较熟练的掌握H2-O2系统的化学反应机理、CO燃烧反应机理、CH4燃烧的化学反应机理、NOx的形成及其分解机理以及C

5、的化学反应主要机理。一般了解复杂反应过程如CH4燃烧在高温和低温下的具体反应路径。重点：CO燃烧、CH4燃烧以及C燃烧的化学反应机理。难点：NOx的形成及其分解机理。（六）反应系统模型和简化守恒方程熟练掌握反应系统模型，包括常压固定质量反应系统、定容固定质量反应器系统、均匀搅拌反应器系统和柱塞流反应器系统模型。一般了解和掌握反应流动的简化守恒方程。重点：反应系统模型类型特征。难点：反应系统模型在工业炉窑中的综合应用。（七）湍射流混合问题深入了解和掌握燃料燃烧过程中湍射流流动方式和特征，包括向静止气体中的自由射流、同向相遇射流、交叉射流、反向射流、环状射流、同心射流、旋转射流等。重点：各种流动的

6、特征及参数描述。难点：燃烧过程的湍流流动机理。（八）燃料的着火理论正确理解自燃着火、爆燃过程和强迫着火的概念，掌握热力着火理论、链式着火理论、链式热力着火（爆燃）理论、工业上的强制点火问题，以及热力着火的自燃范围和感应时期。熟练掌握燃烧室内的着火和燃烧稳定。重点：各种着火理论的比较分析。难点：燃烧室内的着火和燃烧稳定理论的灵活运用。（九）燃烧传播过程与火焰的结构及其稳定了解层流预混火焰经典实验的内容和结论，熟悉火焰前沿的概念，预混可燃物层流火焰传播速度和湍流火焰前沿的传播。熟练掌握层流预混火焰结构、湍流火焰结构及其它们的稳定性概念。一般掌握各种火焰炉窑中的火焰结构特征和组织稳定火焰的方法。（十

7、）煤的燃烧理论和技术了解C的动力扩散燃烧、C的燃烧化学反应、C球的燃烧速度以及各种因素对煤燃烧的影响，初步掌握各种煤燃烧装置和技术。（十一）液体燃料的燃烧特点和技术了解液体燃料燃烧特点、雾化机理和技术、液滴的扩散燃烧理论，初步掌握液体燃料的燃烧技术。（十二）气体燃料的燃烧方法和燃烧装置了解气体燃料的燃烧特点、混合方法；初步掌握有焰燃烧装置和无焰燃烧装置的特点和应用。三、教学方式及学时分配序号主要内容主要教学方式学时分配辅导答疑比例一燃料讲授+实验4+22 ：1二燃烧反应计算和化学热力学讲授+实验5+22 ：1三质量传输初步讲授42 ：1四燃烧化学反应动力学基础讲授52 ：1五一些重要的化学反应

8、机理讲授52 ：1六湍射流混合问题讲授52 ：1七燃料的着火理论讲授52 ：1八燃烧传播过程与火焰的结构及其稳定讲授5+42 ：1九煤的燃烧理论和技术讲授+实验3+22 ：1十液体燃料的燃烧特点和技术讲授22 ：1十一气体燃料的燃烧方法和燃烧装置讲授32 ：146+10四、课程各教学环节的要求（一）实验环节实验一：燃料油粘度的测量 要求：掌握测量方法及其油温度对粘度的影响。实验二：燃料油闪火点及燃烧点的测量 要求：掌握闪火点及燃烧点的测试方法以及现实意义。该实验为验证性实验。实验三：固液体燃料发热量的测定 要求：掌握氧弹测试仪的测试方法，自制燃料，测量发热量并加以分析。该实验为设计性实验。实验

9、四：气体燃料燃烧过程的NOx成分测量分析 要求：掌握KM9106仪器使用方法，用耐火材料等自制简易燃烧器，用管道城市煤气组织燃烧，测量各种燃烧产物及NOx含量。该实验为设计性实验。实验五：气体燃料的部分预混试验 要求：了解部分预混燃烧器的结构特点，掌握燃烧室的设计、化学当量比的改变对燃烧过程和燃烧效率的影响。该实验为设计性实验。（二）实验要求：实验室老师将实验设备和材料准备好，并讲授有关实验设备的使用方法及注意事项，其余由学生独立完成。 五、本课程与其他课程的联系 本课程先修课程为工程热力学、传热学、工程流体力学。 六、 教学参考书目燃料与燃烧学基础（第二版） 邢桂菊编著，辽宁科技大学出版印刷，鞍山 2009燃料及燃烧(第二版) 韩昭沧编，冶金工