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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5

1.3 燃烧方式与火焰种类5

1.4 学习方法6

1.5 参考文献7

第2章 燃烧与热化学8

2.1 概述8

2.2 热力学性质关系式回顾8

2.2.1 广延量和强度量8

2.2.2 状态方程9

2.2.3 状态的热方程9

2.2.4 理想气体混合物11

2.2.5 蒸发潜热12

2.3 热力学第一定律13

2.3.1 第一定律一定质量13

2.3.2 第一定律一控制体14

2.4 反应物和生成物的混合物15

2.4.1 化学计量学15

2.4.2 绝对（或标准）焓和生成焓19

2.4.3 燃烧焓和热值21

2.5 绝热燃烧温度24

2.6 化学平衡28

2.6.1 第二定律的讨论28

2.6.2 吉布斯函数29

2.6.3 复杂系统34

2.7 燃烧的平衡产物35

2.7.1 全平衡35

2.7.2 水煤气反应的平衡36

2.7.3 压力影响39

2.8 应用40

2.8.1 回热式热交换器和蓄热式热交换器40

2.8.2 烟气（尾气）再循环46

2.9 小结52

2.10 符号表52

2.11 参考文献54

2.12 复习题55

2.13 习题56

2.14 附录2A 一些燃料的化学性质62

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109

4.5 小结110

4.6 符号表110

4.7 参考文献112

4.8 思考题与习题113

第五章 一些重要的化学机理118

5.1 概述118

5.2 H2-O2系统118

5.3 一氧化碳的氧化121

5.4 高链烷烃的氧化121

5.4.1 概况121

5.4.2 总包和准总包机理124

5.5 甲烷燃烧126

5.5.1 复杂机理126

5.5.2 高温反应途径分析134

5.5.3 低温反应途径分析135

5.6 氮氧化物的形成137

5.7 小结139

5.8 参考文献140

5.9 思考题与习题142

第6章 反应系统化学与热力学分析的耦合145

6.1 概述145

6.2 定压-定质量反应器146

6.2.1 守恒定律的应用146

6.2.2 反应器模型小结148

6.3 定容-定质量反应器148

6.3.1 守恒方程的应用148

6.3.2 反应器模型小结149

6.4 全混流反应器154

6.4.1 守恒定律的应用155

6.4.2 反应器模型小结156

6.5 柱塞流反应器164

6.5.1 假设164

6.5.2 守恒方程的应用164

6.6 在燃烧系统建模中的应用167

6.7 小结167

6.8 符号表168

6.9 参考文献170

6.10 习题171

6.11 附录6A 关于质量分数、摩尔分数、浓度和混合物摩尔质量的换算关系式174

第7章 反应流的简化守恒方程176

7.1 概述176

7.2 总质量守恒（连续性方程）177

7.3 组分质量守恒（组分连续性方程）178

7.4 多组分扩散180

7.4.1 通用方程180

7.4.2 多元扩散系数的计算181

7.4.3 简化方法184

7.5 动量守恒186

7.5.1 一维形式186

7.5.2 二维形式187

7.6 能量守恒190

7.6.1 一维通用形式190

7.6.2 Shvab-Zeldovich形式193

7.6.3 用于火焰计算的形式195

7.7 守恒标量的概念195

7.7.1 混合物分数的定义196

7.7.2 混合物分数的守恒196

7.7.3 守恒标量能量方程200

7.8 小结200

7.9 符号表201

7.10 参考文献203

7.11 复习题204

7.12 习题204

第8章 层流预混火焰206

8.1 概述206

8.2 物理描述207

8.2.1 定义207

8.2.2 重要特征207

8.2.3 典型的实验室火焰208

8.3 简化分析212

8.3.1 假设212

8.3.2 守恒定律212

8.3.3 求解214

8.4 详细分析217

8.4.1 控制方程218

8.4.2 边界条件218

8.4.3 甲烷-空气火焰的结构219

8.5 影响火焰速度和火焰厚度的因素222

8.5.1 温度222

8.5.2 压力224

8.5.3 当量比224

8.5.4 燃料类型226

8.6 选定燃料的火焰速度计算式226

8.7 熄火、可燃性、点火228

8.7.1 冷壁熄火229

8.7.2 可燃极限232

8.7.3 点火234

8.8 火焰稳定237

8.9 小结239

8.10 符号表240

8.11 参考文献241

8.12 复习题244

8.13 习题244

第9章 层流扩散火焰246

9.1 概述246

9.2 无反应的恒定密度层流射流246

9.2.1 物理描述246

9.2.2 假设248

9.2.3 守恒定律248

9.2.4 边界条件248

9.2.5 求解249

9.3 射流火焰的物理描述253

9.4 简化理论描述255

9.4.1 基本假设256

9.4.2 基本守恒方程256

9.4.3 附加关系式257

9.4.4 守恒标量的推导257

9.4.5 各种不同的解法263

9.5 圆口和槽形口燃烧器的火焰长度266

9.5.1 罗帕关联式266

9.5.2 流量和几何形状的影响270

9.5.3 影响化学当量的因素270

9.6 碳烟的形成和分解274

9.7 对冲火焰278

9.7.1 数学描述278

9.7.2 甲烷-空气火焰结构280

9.8 小结283

9.9 符号表283

9.10 参考文献286

9.11 复习题288

9.12 习题289

第10章 液滴的蒸发与燃烧291

10.1 概述291

10.2 一些应用291

10.2.1 柴油发动机291

10.2.2 燃气轮机293

10.2.3 液体火箭发动机294

10.3 液滴蒸发的简单模型296

10.3.1 基本假设297

10.3.2 气相分析297

10.3.3 液滴寿命300

10.4 液滴燃烧的简化模型302

10.4.1 假设302

10.4.2 问题的表述304

10.4.3 质量守恒304

10.4.4 组分守恒304

10.4.5 能量守恒306

10.4.6 总结和求解311

10.4.7 燃烧速率常数和液滴寿命312

10.4.8 扩展到对流条件314

10.5 其他因素317

10.6 一维蒸发控制燃烧317

10.6.1 物理模型318

10.6.2 基本假设319

10.6.3 数学表述319

10.6.4 分析319

10.6.5 模型小结324

10.7 小结327

10.8 符号表328

10.9 参考文献330

10.10 习题333

10.11 大作业334

10.12 附录10A 哈里·R.里卡多爵士关于柴油机燃烧的描述335

第11章 湍流概论336

11.1 概述336

11.2 湍流的定义337

11.3 湍流的几何尺度338

11.3.1 4个几何尺度338

11.3.2 湍流雷诺数341

11.4 湍流流动分析344

11.4.1 雷诺平均和湍流应力344

11.4.2 封闭问题346

11.5 轴对称湍流射流349

11.6 最简化模型的扩展351

11.7 小结352

11.8 符号表353

11.9 参考文献354

11.10 思考题与习题356

第12章 湍流预混火焰357

12.1 概述357

12.2 一些应用357

12.2.1 火花点火发动机357

12.2.2 燃气轮机357

12.2.3 工业气体燃烧器359

12.3 湍流火焰速度定义360

12.4 湍流预混火焰结构361

12.4.1 实验观察361

12.4.2 三种火焰模式363

12.5 褶皱层流火焰模式366

12.6 分布反应模式369

12.7 旋涡内小火焰模式371

12.8 火焰稳定371

12.8.1 旁路喷口372

12.8.2 燃烧器耐火碹口372

12.8.3 钝体373

12.8.4 旋流和射流诱导回流流动374

12.9 小结375

12.10 符号表375

12.11 参考文献376

12.12 习题378

第13章 湍流非预混火焰381

13.1 概述381

13.2 射流火焰383

13.2.1 总论383

13.2.2 简化分析387

13.2.3 火焰长度390

13.2.4 火焰辐射395

13.2.5 推举和吹熄399

13.3 其他结构下的非预混火焰402

13.4 小结405

13.5 符号表405

13.6 参考文献407

13.7 复习题409

13.8 习题410

第14章 固体的燃烧411

14.1 概述411

14.2 燃煤锅炉411

14.3 非均相反应-412

14.4 碳的燃烧413

14.4.1 概述413

14.4.2 单膜模型414

14.4.3 双膜模型423

14.4.4 碳颗粒燃烧时间428

14.5 煤的燃烧429

14.6 其他固体430

14.7 小结430

14.8 符号表431

14.9 参考文献432

14.10 思考题和习题433

第15章 污染物排放435

15.1 概述435

15.2 污染物的危害436

15.3 排放的定量描述437

15.3.1 排放因子438

15.3.2 折算浓度439

15.3.3 各种特定的排放测量441

15.4 预混燃烧过程的排放442

15.4.1 氮氧化物442

15.4.2 一氧化碳448

15.4.3 未燃烃448

15.4.4 催化后处理技术450

15.4.5 颗粒物451

15.5 非预混燃烧的排放451

15.5.1 氮氧化物452

15.5.2 未燃烃和-氧化碳460

15.5.3 颗粒物461

15.5.4 硫氧化物461

15.6 小结462

15.7 符号表462

15.8 参考文献463

15.9 思考题和习题469

第16章 爆震燃烧472

16.1 概述472

16.2 物理描述472

16.2.1 定义472

16.2.2 主要特征472

16.3 一维分析473

16.3.1 假设473

16.3.2 守恒定律474

16.3.3 综合关系式475

16.4 爆震速度480

16.5 爆震波的结构483

16.6 小结486

16.7 符号表486

16.8 参考文献487

16.9 习题488

附录A C-H-O-N气体系统中的重要热力学性质表489

附录B 燃料特性509

附录C 空气、氮气、氧气的相关性质514

附录D 二元扩散系数及估计方法517

附录E 求解非线性方程的广义牛顿迭代法520

附录F 碳氢化合物-空气燃烧平衡产物的计算程序522

索引524