最新燃燒科學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史

1、燃燒科學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史姓名：xx學(xué)號(hào)：xx引言燃燒現(xiàn)象是物理過(guò)程與化學(xué)過(guò)程復(fù)雜的相互作用的結(jié)果,它涉及許多學(xué)科,如化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué),熱力學(xué),氣體動(dòng)力學(xué),傳熱學(xué),光譜學(xué)等,由于燃燒現(xiàn)象的極端復(fù)雜性,發(fā)展速度緩慢。但在兩次世界大戰(zhàn)之間,特別是在過(guò)去50年中,一方面由于噴氣發(fā)動(dòng)機(jī),包括火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的迅速發(fā)展。另一方面由于能源危機(jī)和大氣污染的日益嚴(yán)重,使燃燒科學(xué)與技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)工作受到很大沖擊,從而使燃燒科學(xué)與技術(shù)獲得了空前的發(fā)展。燃燒科學(xué)的起源在中國(guó),雖然燃燒現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)早于歐洲,為人類作出了很大貢獻(xiàn),但是燃燒作為一門科學(xué)，起步比其他國(guó)家稍晚。恩格斯在自然辯證法一書(shū)中曾說(shuō)：“人們只有在學(xué)會(huì)摩擦起火

2、之后，才第一次使無(wú)窮無(wú)盡的自然力替自己服務(wù)”。到18世紀(jì)中葉，科學(xué)相對(duì)進(jìn)步的歐洲仍然被錯(cuò)誤的“燃素說(shuō)”所統(tǒng)治?！叭妓卣f(shuō)”是德國(guó)化學(xué)家斯塔爾在化學(xué)基礎(chǔ)一書(shū)中提出“火的微粒由燃素構(gòu)成，物質(zhì)燃燒釋放出燃素，有些物質(zhì)不能燃燒是因?yàn)槿鄙偃妓亍钡挠^點(diǎn)，這種觀點(diǎn)通知了歐洲將近一百年的時(shí)間。18世紀(jì)80年代，法國(guó)化學(xué)家拉瓦錫先后在“燃燒理論”和“化學(xué)綱要”兩部著作中對(duì)燃燒進(jìn)行了合理解釋，首次提出燃燒是一種“氧化反應(yīng)”的觀點(diǎn)，俄羅斯科學(xué)家羅蒙諾索夫根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果也得到了相同的結(jié)論。至此，人類才對(duì)燃燒有了真正的認(rèn)識(shí)。燃燒科學(xué)迅速崛起19世紀(jì)中葉，工業(yè)革命的成功促使了化學(xué)工業(yè)的蓬勃發(fā)展，分子學(xué)說(shuō)的建立，使得人們開(kāi)始使

3、用熱化學(xué)及熱力學(xué)的方法來(lái)研究燃燒現(xiàn)象，相繼發(fā)現(xiàn)了燃燒熱，絕熱燃燒溫度，燃燒產(chǎn)物平衡成分等燃燒特性。20世紀(jì)初期，蘇聯(lián)化學(xué)家謝苗諾夫和美國(guó)科學(xué)家劉易斯等發(fā)現(xiàn)燃燒具有分支連鎖反應(yīng)的特點(diǎn)。20世紀(jì)20年代，前蘇聯(lián)科學(xué)家則利多維奇，弗蘭克卡梅涅茨基及美國(guó)的劉易斯等人又進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)燃燒過(guò)程是化學(xué)動(dòng)力學(xué)與傳熱，傳質(zhì)等等物理因素的相互作用的過(guò)程，并建立了著火和火焰?zhèn)鞑ダ碚?。?0世紀(jì)中葉，在對(duì)預(yù)混火焰，擴(kuò)散火焰，層流火焰及湍流火焰，還有液滴及碳顆粒的燃燒進(jìn)行深入研究之后，科學(xué)家們才發(fā)現(xiàn)到主導(dǎo)燃燒過(guò)程的不僅僅是化學(xué)動(dòng)力學(xué)，流體動(dòng)力學(xué)也是重要的影響因素之一。至此，燃燒理論初步完成。20世紀(jì)50-60年代，航天航空

4、技術(shù)的發(fā)展使得燃燒學(xué)的研究擴(kuò)展到噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，火箭等問(wèn)題中，美國(guó)力學(xué)家馮卡門與中國(guó)的錢學(xué)森提出了使用連續(xù)介質(zhì)力學(xué)方法來(lái)研究燃燒問(wèn)題。另外，許多科學(xué)家運(yùn)用粘性流體力學(xué)和邊界層理論對(duì)層流燃燒，湍流燃燒，著火，滅火，火焰穩(wěn)定和燃燒震蕩等問(wèn)題進(jìn)行了定量分析，最終發(fā)展成為“反應(yīng)流體力學(xué)”。20世紀(jì)后期，英國(guó)科學(xué)家斯堡爾汀等人用計(jì)算流體力學(xué)方法來(lái)研究燃燒問(wèn)題，將燃燒學(xué)，反應(yīng)流體力學(xué)，計(jì)算流體力學(xué)和燃燒室工程設(shè)計(jì)有效地結(jié)合起來(lái)，開(kāi)辟了研究燃燒理論及其應(yīng)用的新途徑，之后，應(yīng)用激光技術(shù)和氣體分析技術(shù)開(kāi)始用于直接測(cè)量燃燒過(guò)程中氣體和顆粒的溫度，速度，組分濃度等參數(shù)，而這些測(cè)量結(jié)果加深了人們對(duì)燃燒現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)。隨后，燃

5、燒學(xué)開(kāi)始與湍流理論，多相流體力學(xué)，輻射傳熱學(xué)和復(fù)雜反應(yīng)的化學(xué)動(dòng)力學(xué)等學(xué)科交叉滲透，以致將燃燒理論發(fā)展到了更高的階段。我國(guó)的燃燒科學(xué)的發(fā)展在中國(guó),雖然燃燒現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)早于歐洲,為人類作出了很大貢獻(xiàn),但是燃燒作為一門科學(xué),作為一個(gè)學(xué)科來(lái)研究和發(fā)展,還是在新中國(guó)成立以后,特別在1987年中國(guó)工程熱物理學(xué)會(huì)及其燃燒分會(huì)成立以后。1980年我國(guó)又參加了國(guó)際燃燒學(xué)會(huì)而成為國(guó)際燃燒學(xué)會(huì)的中國(guó)分會(huì)。從此,我國(guó)燃燒科技人員,不僅可以在一年一度在國(guó)內(nèi)召開(kāi)的燃燒會(huì)議上發(fā)表論文,進(jìn)行學(xué)術(shù)交流,而且還開(kāi)始參加每?jī)赡暾匍_(kāi)一次的國(guó)際燃燒會(huì)議,與各國(guó)燃燒科學(xué)家和工程師進(jìn)行學(xué)術(shù)交流,從而了解和學(xué)習(xí)國(guó)外最新科研成果和燃燒

6、科學(xué)的發(fā)展動(dòng)態(tài),80年代以來(lái),我國(guó)先后成立了兩個(gè)煤燃燒國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,一個(gè)內(nèi)燃機(jī)燃燒國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和一個(gè)火災(zāi)科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,極大地促進(jìn)了我國(guó)燃燒科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展。4.1在燃燒技術(shù)取得的進(jìn)展80年代后,我國(guó)在電力系統(tǒng)范圍內(nèi)曾開(kāi)展了改善鍋爐燃燒、降低煤耗率的各種煤粉燃燒技術(shù)的研究和推廣工作,取得了很大成績(jī)。先后研制出煤粉旋流預(yù)燃室、鈍體穩(wěn)燃器、夾心風(fēng)燃燒器、船型穩(wěn)燃器、大速差射流及雙通道燃燒器、扁平射流燃燒器、反吹射流燃燒器、濃淡分離燃燒器等,這些新型燃燒技術(shù)已在我國(guó)火電廠得到不同規(guī)模的應(yīng)用,取得不同程度的效果,產(chǎn)生了較大的經(jīng)濟(jì)效益。在內(nèi)燃機(jī)燃燒技術(shù)方面,在新中國(guó)成立以來(lái)也出現(xiàn)了一批新的燃燒系

7、統(tǒng),如復(fù)合式燃燒系統(tǒng)，周向分層燃燒系統(tǒng)、射流燃燒系統(tǒng)、UCIC燃燒系統(tǒng)、碗形燃燒系統(tǒng)等。最近幾年來(lái),開(kāi)展了進(jìn)氣道噴射和直接噴射火花點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)分層稀燃系統(tǒng),取得了一定進(jìn)展。4.2在燃燒過(guò)程基礎(chǔ)研究中的進(jìn)展在國(guó)際上首次研究了火花點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)在不同運(yùn)轉(zhuǎn)條件下,穩(wěn)定火焰核心的臨界尺寸及判定方法,建立了初期火焰循環(huán)變動(dòng)的計(jì)算模型和整個(gè)燃燒過(guò)程循環(huán)變動(dòng)的計(jì)算模型;并通過(guò)了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。首次在直噴式發(fā)動(dòng)機(jī)上采用不均勻噴孔油嘴實(shí)現(xiàn)周向分層燃燒系統(tǒng)。在煤的燃燒特性研究中,提出了關(guān)于煤焦表面反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的新思想,揭示出煤焦著火燃燒中的一系列的宏觀通用規(guī)律;從而揭示了煤焦著火與燃燒中的一系列內(nèi)存物理規(guī)律;并首次提出關(guān)于

8、計(jì)算焦煤燃燒速率的通用曲線法,從而使復(fù)雜的煤焦燃燒速率的計(jì)算方法變得簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確、適合于工程應(yīng)用。燃燒科學(xué)展望現(xiàn)代燃燒系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，污染物排放的控制是主要因素。所謂的污染物包括碳煙，飛灰，金屬煙霧和各種氣溶膠等顆粒物；硫氧化物，未燃盡的碳?xì)浠衔铮趸镆谎趸技岸趸?。在早期人們關(guān)注的僅僅是排放到大氣中的顆粒物，知道19世紀(jì)中葉，人們弄清楚了洛杉磯盆地光化學(xué)煙霧是由機(jī)動(dòng)車排放的未然碳?xì)浠衔锛暗趸镌斐傻摹６鴮?duì)于各類排放物的含量，透過(guò)對(duì)燃燒化學(xué)反應(yīng)的機(jī)理了解，能夠有效地控制氮氧化物的排放問(wèn)題，因此，對(duì)于環(huán)境污染控制過(guò)程不僅僅是在事后對(duì)排放物進(jìn)行處理，而是在使用燃料前或者使用過(guò)程中對(duì)其進(jìn)行處

9、理及控制，以期達(dá)到直接控制氮氧化物的行程。我國(guó)燃燒科學(xué)與技術(shù)在新中國(guó)成立以后,獲得了很大發(fā)展,但與國(guó)際先進(jìn)水平相比,仍有較大差距,主要原因有三:一是原來(lái)基礎(chǔ)太差,解放前幾乎沒(méi)有進(jìn)行這方面的科研工作;二是由于國(guó)家財(cái)力有限,科研經(jīng)費(fèi)投人不足;三是長(zhǎng)期依靠進(jìn)口,阻礙了自主研究開(kāi)發(fā),影響了科技人員的積極性。今后應(yīng)該針對(duì)目前存在的上述兩大問(wèn)題,組織全國(guó)有關(guān)高等學(xué)校、科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)單位,集中力量,大力開(kāi)展研究開(kāi)發(fā)工作,以便早日得到解決。在煤的燃燒方面,要著重研究適合中國(guó)國(guó)情的高效率、低污染、低成本、運(yùn)行費(fèi)用低而操作又簡(jiǎn)便的燃燒技術(shù)及其理論。排煙循環(huán)流化床煙氣脫硫技術(shù)就是屬于這種技術(shù)。循環(huán)流化床鍋爐的大型化也是巫待解決的問(wèn)題。我國(guó)燃煤電站平均發(fā)電效率僅為29%,最高36%,為提高熱效率和減少污染,要繼續(xù)開(kāi)展先進(jìn)的清潔發(fā)電技術(shù)。整體煤氣聯(lián)合循環(huán)(IGCC和增壓流化床燃燒聯(lián)合循環(huán)P(FBC-CC是其中最有發(fā)展前途的新技術(shù)。結(jié)束語(yǔ)綜上可見(jiàn)，燃燒學(xué)雖是一門古老的學(xué)科，但是她的最大進(jìn)展卻是在最近30年才完成的。而且，在此時(shí)，人們對(duì)它的認(rèn)識(shí)至今尚不完善，不少的