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第1章 导论1

1.1 学习燃烧学的动机1

1.2 燃烧的定义8

1.3 燃烧方式和火焰种类8

1.4 学习方法10

1.5 参考文献10

第2章 燃烧与热化学12

2.1 概述12

2.2 热力参数关系式回顾12

2.2.1 广延量和强度量12

2.2.2 状态方程13

2.2.3 状态的热方程13

2.2.4 理想气体混合物15

2.2.5 蒸发潜热16

2.3 热力学第一定律17

2.3.1 第一定律——定质量17

2.3.2 第一定律——控制体18

2.4 反应物和生成物的混合物19

2.4.1 化学计量学19

2.4.2 绝对（或标准）焓和生成焓23

2.4.3 燃烧焓和热值25

2.5 绝热燃烧温度28

2.6 化学平衡32

2.6.1 第二定律的讨论32

2.6.2 吉布斯函数33

2.6.3 复杂系统38

2.7 燃烧的平衡产物39

2.7.1 全平衡39

2.7.2 水煤气反应的平衡40

2.7.3 压力影响43

2.8 应用44

2.8.1 回热式热交换器和蓄热式热交换器44

2.8.2 烟气（尾气）再循环49

2.9 小结55

2.10 符号表56

2.11 参考文献58

2.12 复习题58

2.13 习题59

第3章 传质引论66

3.1 概述66

3.2 传质入门66

3.2.1 传质速率定律66

3.2.2 组分守恒71

3.3 传质的应用实例72

3.3.1 斯蒂芬问题72

3.3.2 液－气界面的边界条件73

3.3.3 液滴蒸发76

3.4 小结81

3.5 符号表81

3.6 参考文献83

3.7 复习题84

3.8 习题84

第4章 化学动力学87

4.1 概述87

4.2 总包反应与基元反应87

4.3 基元反应速率88

4.3.1 双分子反应和碰撞理论88

4.3.2 其他基元反应92

4.4 多步反应机理的反应速率93

4.4.1 净生成率93

4.4.2 净生成率的简洁表达式94

4.4.3 反应速率常数与平衡常数之间的关系96

4.4.4 稳态近似98

4.4.5 单分子反应机理99

4.4.6 链式反应和链式分支反应100

4.4.7 化学时间尺度104

4.4.8 部分平衡108

4.5 简化机理110

4.6 催化与异相反应110

4.6.1 表面反应111

4.6.2 复杂机理112

4.7 小结114

4.8 符号表114

4.9 参考文献116

4.10 思考题与习题117

第5章 一些重要的化学机理122

5.1 概述122

5.2 H2-O2系统122

5.3 一氧化碳的氧化125

5.4 碳氢化合物的氧化125

5.4.1 链烷烃概况125

5.4.2 总包和准总包机理128

5.4.3 实际燃料及其替代物130

5.5 甲烷燃烧131

5.5.1 复杂机理131

5.5.2 高温反应途径分析141

5.5.3 低温反应途径分析142

5.6 氮氧化物的形成144

5.7 甲烷燃烧和氮氧化物形成的一个简化机理147

5.8 小结148

5.9 参考文献149

5.10 思考题与习题152

第6章 反应系统化学与热力学分析的耦合155

6.1 概述155

6.2 定压－定质量反应器156

6.2.1 守恒定律的应用156

6.2.2 反应器模型小结158

6.3 定容－定质量反应器158

6.3.1 守恒定律的应用158

6.3.2 反应器模型小结159

6.4 全混流反应器164

6.4.1 守恒定律的应用165

6.4.2 反应器模型小结166

6.5 柱塞流反应器173

6.5.1 假设173

6.5.2 守恒定律的应用174

6.6 在燃烧系统建模中的应用177

6.7 小结177

6.8 符号表178

6.9 参考文献180

6.10 习题181

6.11 附录6A184

第7章 反应流的简化守恒方程186

7.1 概述186

7.2 总质量守恒（连续性方程）187

7.3 组分质量守恒（组分连续性方程）188

7.4 多组分扩散190

7.4.1 通用方程190

7.4.2 多元扩散系数的计算191

7.4.3 简化方法194

7.5 动量守恒196

7.5.1 一维形式196

7.5.2 二维形式197

7.6 能量守恒200

7.6.1 一维通用形式200

7.6.2 Shvab-Zeldovich形式203

7.6.3 用于火焰计算的形式205

7.7 守恒标量的概念205

7.7.1 混合物分数的定义206

7.7.2 混合物分数的守恒206

7.7.3 守恒标量能量方程210

7.8 小结210

7.9 符号表211

7.10 参考文献213

7.11 复习题214

7.12 习题214

第8章 层流预混火焰216

8.1 概述216

8.2 物理描述217

8.2.1 定义217

8.2.2 重要特征217

8.2.3 典型的实验室火焰218

8.3 简化分析222

8.3.1 假设222

8.3.2 守恒定律222

8.3.3 求解224

8.4 详细分析227

8.4.1 控制方程228

8.4.2 边界条件228

8.4.3 甲烷－空气火焰的结构229

8.5 影响火焰传播速度和火焰厚度的因素232

8.5.1 温度232

8.5.2 压力234

8.5.3 当量比234

8.5.4 燃料类型236

8.6 选定燃料的火焰传播速度计算式236

8.7 熄火、可燃性、点火238

8.7.1 冷壁熄火239

8.7.2 可燃极限242

8.7.3 点火244

8.8 火焰稳定248

8.9 小结251

8.10 符号表251

8.11 参考文献253

8.12 复习题255

8.13 习题256

第9章 层流扩散火焰258

9.1 概述258

9.2 无反应的恒定密度层流射流258

9.2.1 物理描述258

9.2.2 假设260

9.2.3 守恒定律260

9.2.4 边界条件260

9.2.5 求解261

9.3 射流火焰的物理描述265

9.4 简化理论描述267

9.4.1 基本假设267

9.4.2 基本守恒方程268

9.4.3 附加关系式269

9.4.4 守恒标量的推导269

9.4.5 各种不同的解法275

9.5 圆口和槽形口燃烧器的火焰长度278

9.5.1 罗帕关联式278

9.5.2 流量和几何形状的影响281

9.5.3 影响化学当量的因素282

9.6 碳烟的形成和分解286

9.7 对冲火焰289

9.7.1 数学描述290

9.7.2 甲烷－空气火焰结构292

9.8 小结295

9.9 符号表295

9.10 参考文献298

9.11 复习题301

9.12 习题301

第10章 液滴的蒸发和燃烧304

10.1 概述304

10.2 一些应用304

10.2.1 内燃发动机304

10.2.2 燃气轮机306

10.2.3 液体火箭发动机307

10.3 液滴蒸发的简单模型310

10.3.1 基本假设310

10.3.2 气相分析311

10.3.3 液滴寿命313

10.4 液滴燃烧的简化模型315

10.4.1 假设316

10.4.2 问题的表述316

10.4.3 质量守恒317

10.4.4 组分守恒318

10.4.5 能量守恒319

10.4.6 总结和求解324

10.4.7 燃烧速率常数和液滴寿命325

10.4.8 扩展到对流条件328

10.5 其他因素330

10.6 一维蒸发控制燃烧331

10.6.1 物理模型331

10.6.2 基本假设332

10.6.3 数学表述332

10.6.4 分析333

10.6.5 模型小结337

10.7 小结340

10.8 符号表341

10.9 参考文献343

10.10 习题346

10.10.1 大作业347

10.11 附录10A348

10.11.1 哈利R里卡多爵士关于柴油机燃烧的描述348

第11章 湍流概论349

11.1 概述349

11.2 湍流的定义350

11.3 湍流的几何尺度351

11.3.1 4个几何尺度351

11.3.2 湍流雷诺数354

11.4 湍流流动分析357

11.4.1 雷诺平均和湍流应力357

11.4.2 封闭问题359

11.5 轴对称湍流射流362

11.6 最简化模型的扩展364

11.7 小结365

11.8 符号表366

11.9 参考文献367

11.10 思考题与习题369

第12章 湍流预混火焰370

12.1 概述370

12.2 一些应用370

12.2.1 电火花点火发动机370

12.2.2 燃气轮机370

12.2.3 工业气体燃烧器372

12.3 湍流火焰传播速度定义373

12.4 湍流预混火焰结构374

12.4.1 实验观察374

12.4.2 三种火焰模式376

12.5 褶皱层流火焰模式379

12.6 分布反应模式383

12.7 旋涡内小火焰模式384

12.8 火焰稳定385

12.8.1 旁路喷嘴386

12.8.2 燃烧器耐火碹口386

12.8.3 钝体386

12.8.4 旋流和射流诱导回流流动388

12.9 小结388

12.10 符号表389

12.11 参考文献390

12.12 习题393

第13章 湍流非预混火焰395

13.1 概述395

13.2 射流火焰397

13.2.1 总论397

13.2.2 简化分析401

13.2.3 火焰长度405

13.2.4 火焰辐射410

13.2.5 推举和吹熄414

13.3 其他结构下的非预混火焰418

13.4 小结421

13.5 符号表422

13.6 参考文献423

13.7 复习题427

13.8 习题428

第14章 固体的燃烧429

14.1 概述429

14.2 燃煤锅炉429

14.3 非均相反应430

14.4 碳的燃烧431

14.4.1 概述431

14.4.2 单膜模型432

14.4.3 双膜模型441

14.4.4 碳颗粒燃烧时间446

14.5 煤的燃烧447

14.6 其他固体447

14.7 小结448

14.8 符号表448

14.9 参考文献449

14.10 思考题和习题450

第15章 污染物排放452

15.1 概述452

15.2 污染物的危害453

15.3 排放的量化描述454

15.3.1 排放因子455

15.3.2 折算浓度456

15.3.3 各种特定的排放测量458

15.4 预混燃烧过程的排放459

15.4.1 氮氧化物459

15.4.2 一氧化碳465

15.4.3 未燃烃466

15.4.4 催化后处理技术467

15.4.5 颗粒物468

15.5 非预混燃烧的排放469

15.5.1 氮氧化物469

15.5.2 未燃烃和一氧化碳481

15.5.3 颗粒物482

15.5.4 硫氧化物484

15.5.5 温室气体485

15.6 小结487

15.7 符号表488

15.8 参考文献489

15.9 思考题和习题498

第16章 爆震燃烧501

16.1 概述501

16.2 物理描述501

16.2.1 定义501

16.2.2 主要特征501

16.3 一维分析502

16.3.1 假设502

16.3.2 守恒定律503

16.3.3 综合关系式504

16.4 爆震速度509

16.5 爆震波的结构512

16.6 小结515

16.7 符号表515

16.8 参考文献516

16.9 习题517

第17章 燃料518

17.1 概述518

17.2 命名方法和分子结构518

17.2.1 碳氢化合物518

17.2.2 醇类521

17.2.3 其他有机化合物521

17.3 燃料的重要特性522

17.3.1 点火特性522

17.3.2 挥发性524

17.3.3 能量密度525

17.4 传统燃料526

17.4.1 汽油526

17.4.2 柴油燃料530

17.4.3 加热用油532

17.4.4 航空燃料532

17.4.5 天然气534

17.4.6 煤538

17.5 替代燃料542

17.5.1 生物燃料543

17.5.2 费－托合成液体燃料551

17.5.3 氢552

17.6 小结552

17.7 符号表553

17.8 参考文献554

17.9 习题559

附录A C-H-O-N气体系统中的重要热力学性质表560

附录B 燃料特性580

附录C 空气、氮气、氧气的相关性质585

附录D 二元扩散系数及估计方法588

附录E 求解非线性方程的广义牛顿迭代法591

附录F 碳氢化合物－空气燃烧平衡产物的计算程序593

索引595