“工程燃烧学I”课程教学大纲

课 程号:0183100310

课程名称:工程燃烧学I

英文名称Engineering Combustion

总 学分2      总学时34     授课学时30     实验学时4   上机学时0

适用对象:热能与动力工程专业

先修课程:大学物理  高等数学  热工学  流体力学

使用教材及参考书   

1、汪军,工程燃烧学,中国电力出版社,2008.7

2、霍然等,工程燃烧概论,中国科学技术大学出版社,2001.9

3、岑可法等,高等燃烧学,浙江大学出版社,2002.12

4、严传俊,范玮等,燃烧学(第2版),西北工业大学出版社,2008.7

5、刘联胜,燃烧理论与技术,化学工业出版社,2008.6

6、黄勇,燃烧与燃烧室,北京航空航天大学出版社,2009.9

7、(美)特纳斯著,姚强,李水清,王宇译,燃烧学导论:概念与应用(第2版),清华大学出版社,2009.4

8C. K. Law, Combustion Physics, Cambridge University Press, 2006.

9Poinsot, T. and Veynante, D., Theoretical and Numerical Combustion, 2005.

10Irvin Glassman, Richard A. Yetter, Combustion, 4th Edition- Elsevier,2008

11、徐通模,燃烧学,机械工业出版社,2010.7

*  在教材及主要参考资料中第1项为教材,其它为主要参考资料。

一、课程教学目的

工程燃烧学是热能与动力工程专业的一门重要的技术基础课,也是该专业的必修主干课。本课程的授课对象是热能与动力工程专业本科生,属热动类专业基础必修课。课程主要任务是通过各个教学环节,运用各种教学手段和方法,使学生对燃烧现象和基本理论的认识。通过本课程的学习掌握燃烧技术中所必须的热化学、燃烧动力学及燃烧过程的基本知识与基本理论。掌握热能与动力机械工程中典型燃料的特性、燃烧特点和规律,包括着火的形式和条件、火焰的传播、燃烧产物的生成机理、新型燃烧技术等。通过本课程的学习,能对锅炉、内燃机、涡轮机、火灾、家用炉灶、焊枪等燃烧现象从宏观上能有所认识,微观上能有所解释。为改进燃烧设备、提高能源利用率、分析有害排放物的生成机理和过程、避免不正常的燃烧现象、控制和降低有害排放物的生成,具有一定的基本理论知识。为今后从事工程技术工作、科学研究及开拓新技术领域,打下坚实的基础。

二、课程教学基本内容和要求

本课程由燃烧热力学、燃烧反应动力学、着火理论、火焰传播与稳定性、煤燃烧原理与技术、燃烧污染物控制技术、新型燃烧技术等部分组成。学完本大纲规定的内容后,应达到下列基本要求:

[1]掌握燃烧过程基本概念和基本原理,以及燃料燃烧的基本计算与分析;

[2]掌握燃烧过程中着火、火焰传播的规律;

[3]熟悉和了解基本的燃烧方法和装置;

[4]重点掌握煤燃烧原理和技术,污染物生成机理与排放控制理论;

[5]了解新型燃烧技术与装置;

[6]应用基本概念和原理分析判断燃烧过程,掌握燃烧领域节能减排的基础理论和基本技能。为相关专业学习提供基础知识。

 

三、课程学时分配

章目

       

  

实验

上机

0

绪论

1

1

 

 

1

燃烧物理学基础

1

1

 

 

2

燃烧热力学基础

1

1

 

 

3

燃烧化学反应动力学基础

2

2

 

 

4

着火理论

4

4

 

 

5

火焰的传播与稳定性

6

6

 

 

6

煤的燃烧

9

9

2

 

7

燃烧污染物形成与控制

4

4

2

 

8

新型燃烧技术进展

2

2

 

 

9

 

 

 

 

 

10

 

 

 

 

 

11

 

 

 

 

 

课程考试

 

 

 

 

 

    

 

30

30

4

 

 

 

 

 

 

 

. 教学内容要点及教学要求

 

0    绪论

教学内容要点

1、能源现状、燃烧概念,燃烧与能源利用的关系

2、燃烧学发展历程,燃烧本质

3、燃烧设备的特点

4、燃烧学的研究内容及研究方法

【教学要求】

1、了解能源现状,燃烧学发展历程,燃烧设备的特点,燃烧在能源利用过程中的地位

2、理解燃烧的概念、燃烧的本质、明确燃烧的研究内容,熟悉研究方法

 

第一章  燃烧物理学基础

教学内容要点

1、多组分气体基本参量

2、分子疏运定律及三传比拟

3、多组分反应流体的守恒方程

【教学要求】

1、明确多组分气体的概念及参量定义

2、理解Fourier导热定律、Fick扩散定律、Newton粘性定律,热量与质量交换的比拟

3、理解质量、动量、能量守恒方程

 

第二章  燃烧热力学基础

教学内容要点

1、燃烧反应计算:燃烧空气量的计算、燃烧产物的组成

2、基本概念:标准生成焓、反应焓、燃烧焓、化学计量学

3、热力学第一定律及绝热燃烧温度

4、热力学第二定律及化学反应平衡

【教学要求】

1、掌握燃烧反应计算

2、理解标准生成焓、反应焓、燃烧焓基本概念,掌握化学计量学计算

3、理解绝热燃烧温度,掌握其计算

4、了解热力学第二定律及化学反应平衡

 

第三章  燃烧化学反应动力学基础

教学内容要点

1、化学反应速率及其基本概念:反应速率、基元反应、总包反应、质量作用定律、反应级数

2、影响化学反应速率的因素:温度的影响(阿累尼乌斯定律),活化能、压力、反应物浓度、催化作用对反应速率的影响

3、链锁反应:概念及特点,支链反应的爆炸界限

【教学要求】

1、理解化学反应速率及基本概念

2、理解与分析影响化学反应速率的因素

3、理解与分析链锁反应及其爆炸界限

 

第四章  着火理论

教学内容要点

1、着火过程及方式:着火过程、方式与机理

2、热自燃理论:热自燃条件、热自燃温度、热自燃界限、热自燃孕育期

3、链锁自燃理论:链锁自燃条件、链锁自燃条件、链锁自燃孕育期

4、强迫点燃理论:强迫点燃方法、炽热物体点燃理论、点火的可燃界限

【教学要求】

1、理解着火过程、方式及机理

2、理解热自燃理论,并学会运用分析实际问题

3、理解链锁自燃理论,并学会运用分析实际问题

4、明确点燃的方法、掌握推导炽热物体点燃理论,掌握分析影响可燃界限的影响

第五章  火焰的传播与稳定性

教学内容要点

1、层流预混火焰传播:预混火焰、层流火焰传播理论、层流火焰传播速度的测定,影响层流火焰传播速度的因素

2、湍流预混火焰传播:基本概念、湍流火焰传播理论、影响湍流火焰传播速度的因素

3、扩散燃烧火焰:扩散火焰、层流扩散燃烧、湍流扩散燃烧

4、火焰稳定:火焰稳定的基本条件、火焰稳定机理、高速气流火焰稳定条件及方法

【教学要求】

1、理解层流预混火焰传播概念及理论、掌握层流火焰传播速度的测定,能够分析影响层流火焰传播速度的因素

2、理解湍流预混火焰传播概念及理论、能够分析影响湍流火焰传播速度的因素

3、理解扩散火焰,层流扩散燃烧、湍流扩散燃烧

4、理解掌握火焰稳定的基本条件、火焰稳定机理、高速气流火焰稳定条件及方法,并会分析问题

第六章  煤的燃烧

教学内容要点

1、煤粒的燃烧:煤粒的燃烧过程、煤粒的热分解、碳粒燃烧的异相化学反应速度、碳粒的动力扩散燃烧区、碳粒的燃烧反应机理与燃尽时间、碳的气化反应及其对燃烧的影响、焦炭的燃烧

2、煤的燃烧方式与技术:层状燃烧、沸腾燃烧、悬浮燃烧

3、煤粉射流燃烧与稳燃:影响煤粉气流着火的因素、影响煤粉燃尽的因素、煤粉燃烧机理与技术

【教学要求】

1、了解煤粒燃烧过程、煤的热解过程与影响因素、

2、掌握碳粒异相化学反应速度及其推导、碳燃烧的三种类型及其推导

3、理解碳粒的燃烧反应机理,能够推导计算碳粒燃尽时间

4、理解和分析影响碳燃烧的因素

5、能够分析碳的气化反应对燃烧的影响

6、能够推导焦炭的燃尽时间,分析灰壳对焦炭燃烧的影响

7、了解层状燃烧、沸腾燃烧、悬浮燃烧,各自燃烧特点,及其相应设备

8、掌握并分析影响煤粉气流着火的因素,影响煤粉燃尽的因素

9、掌握煤粉稳燃机理与方法,并能分析实际问题

 

第七章  燃烧污染物形成与控制

教学内容要点

1、燃烧污染物及其对空气的污染

2、烟尘的生成机理与排放控制

3、硫氧化物的生成机理与排放控制

4、氮氧化物的生成机理及排放控制

【教学要求】

1、了解燃烧污染物的分类及其危害,以及各污染物排放标准

2、了解烟尘的生成机理与排放控制方法

3、理解硫氧化物的生成机理,了解典型的脱硫方法与工艺

4、理解氮氧化物的生成机理,掌握低氮燃烧原理,低氮燃烧技术,了解常用的脱硝工艺及原理。

 

第八章  新型燃烧技术进展

教学内容要点

1、富氧燃烧、MILD燃烧、催化燃烧、脉动燃烧、化学链燃烧等

2、新型民用燃气灶及技术

3、生物质燃烧、水煤浆燃烧、垃圾焚烧等

【教学要求】

1、了解新型燃烧技术的概念、燃烧特点

2结合工程实际分析新型燃烧技术原理及应用

3、了解新型燃料及废弃物的燃烧原理及技术

五、实践教学

燃烧特性的热重分析          4学时