《燃燒學(xué)》課程教學(xué)大綱

1、燃燒學(xué)課程教學(xué)大綱課程名稱：燃燒學(xué)英文名稱：Combustion Theory課程編碼：x4031651學(xué) 時 數(shù)：32其中實踐學(xué)時：0 課外學(xué)時：0學(xué) 分 數(shù)：2.0適用專業(yè)：化學(xué)工程與工藝一、課程簡介燃燒學(xué)是化學(xué)工程與工藝專業(yè)的一門專業(yè)選修課程，涉及高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、物理化學(xué)、化工原理等基礎(chǔ)課程知識的實際應(yīng)用。本課程的目的和任務(wù)是使學(xué)生獲得燃燒化學(xué)熱力學(xué)和燃燒動力學(xué)、燃燒化學(xué)反應(yīng)計算、燃燒過程的傳熱與傳質(zhì)、燃燒流體力學(xué)等方面的知識，認(rèn)識和掌握各種燃料性質(zhì)、燃燒反應(yīng)過程的機理和特性，各種因素對燃燒反應(yīng)過程的影響；同時了解各種燃燒方法和燃燒裝置的設(shè)計、現(xiàn)代燃燒新技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用、降低燃燒污染

2、排放、計算燃燒研究以及燃燒診斷方法等內(nèi)容。使學(xué)生掌握基本的燃燒理論，學(xué)會燃燒分析和計算，合理的組織燃燒，進行燃燒裝置的初步設(shè)計及燃燒技術(shù)的應(yīng)用。從而為今后高效、合理地利用燃料資源，保護人類生存環(huán)境，開發(fā)新材料和新能源打下工程應(yīng)用和科學(xué)研究的基礎(chǔ)。二、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求關(guān)系表課程目標(biāo)畢業(yè)要求了解各種燃燒方法和燃燒裝置的設(shè)計、現(xiàn)代燃燒新技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用、降低燃燒污染排放的方法。為今后高效、合理地利用燃料資源，保護人類生存環(huán)境，開發(fā)新材料和新能源打下工程應(yīng)用和科學(xué)研究的基礎(chǔ)。7-2能夠站在環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展的角度思考化學(xué)工程與工藝實踐的可持續(xù)性，評價化學(xué)產(chǎn)品生產(chǎn)過程中可能對人類和環(huán)境造成的損害和隱

3、患。三、課程教學(xué)內(nèi)容、基本要求、重點和難點（一）緒論（1）1. 教學(xué)內(nèi)容：燃燒概述；燃燒方式；能源分布概況。2. 基本要求：了解學(xué)習(xí)燃燒學(xué)的目的和意義，講授燃燒學(xué)的研究內(nèi)容和方法，對燃燒學(xué)所要講述的內(nèi)容進行簡介，了解對世界能源的分布和使用情況，3. 難點：清潔能源、一次能源、二次能源概念的區(qū)分。4. 重點：燃燒學(xué)的研究方法、世界能源概況。（二）燃料（2）1. 教學(xué)內(nèi)容：固體燃料概述；液體燃料；氣體燃料；煤粉成分分析。2. 基本要求：基本掌握固體燃料、液體燃料、氣體燃料的常見種類，化學(xué)組成，主要特性。在固體燃料應(yīng)該對煤及相關(guān)知識有較詳細(xì)了解；而在液體燃料中對石油類產(chǎn)品的一些重要特點要有清楚的認(rèn)識

4、；對各種氣體燃料的使用特性更要建立初步的概念。掌握煤粉各類基之間的換算。3. 難點：各種燃料特性的區(qū)別。4. 重點：掌握煤粉各類基之間的換算。（三）燃燒反應(yīng)計算和化學(xué)熱力學(xué)（2）1. 教學(xué)內(nèi)容：空氣過剩系數(shù)；化學(xué)當(dāng)量比；煙氣生成量；空氣需要量；焓值計算；絕熱火焰溫度；理論燃燒溫度；熱力學(xué)第一定律；熱力學(xué)第二定律。2. 基本要求：正確理解反應(yīng)物和生成物的概念，熟練掌握燃料燃燒過程中空氣過剩系數(shù)和化學(xué)當(dāng)量比的重要概念，會計算煙氣生成量，空氣需要量。學(xué)會燃料中可燃物的絕對焓或標(biāo)準(zhǔn)焓、生成焓、燃燒焓、熱值、絕熱火焰溫度和理論燃燒溫度的計算方法。初步了解熱力學(xué)第一定律和第二定律在燃燒學(xué)中的應(yīng)用，一般了解

5、化學(xué)平衡和燃燒產(chǎn)物平衡的問題。3. 重點：計算煙氣生成量，空氣需要量。4. 難點：絕對焓或標(biāo)準(zhǔn)焓以及與傳統(tǒng)計算方法的對比以及今后的靈活運用。（四）射流理論（2）1. 教學(xué)內(nèi)容：射流的種類及特點；射流中的混合及傳質(zhì)；射流的影響。2. 基本要求：正確理解掌握自由射流與受限射流、直流射流與旋轉(zhuǎn)射流、平行射流與相交射流、 環(huán)形射流與同軸射流、平面射流與圓形射流、層流射流與湍流射流的特點，影響射流核心長度的因素及射流對火焰形態(tài)的影響。3. 重點：射流理論4. 難點：對射流核心影響（五）燃燒化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)基礎(chǔ)（2）1. 教學(xué)內(nèi)容：化學(xué)反應(yīng)速率；質(zhì)量作用定律；反應(yīng)級數(shù)；基元反應(yīng)速率；多步反應(yīng)機理。2. 基本

6、要求：正確理解化學(xué)反應(yīng)速率、質(zhì)量作用定律、反應(yīng)級數(shù)的概念，重點掌握基元反應(yīng)速率包括總包反應(yīng)和基元反應(yīng)問題，一般掌握多步反應(yīng)機理的化學(xué)反應(yīng)速率的概念，包括鏈和分支鏈反應(yīng)，化學(xué)時間尺度等。3. 重點：基元反應(yīng)速率中的雙分子反應(yīng)和碰撞理論。4. 難點：總包反應(yīng)和基元反應(yīng)、鏈和分支鏈反應(yīng)。（六）著火過程（4）1. 教學(xué)內(nèi)容：自燃著火；爆燃過程；強迫著火；著火理論。2. 基本要求：正確理解自燃著火、爆燃過程和強迫著火的概念，掌握熱力著火理論、鏈?zhǔn)街鹄碚摗㈡準(zhǔn)綗崃χ穑ū迹├碚?、工業(yè)上的強制點火問題，以及熱力著火的自燃范圍和感應(yīng)時期。熟練掌握燃燒室內(nèi)的著火和燃燒穩(wěn)定。3. 重點：各種著火理論的比較分析

7、。4. 難點：燃燒室內(nèi)的著火和燃燒穩(wěn)定理論的靈活運用。（七）燃燒傳播過程與火焰的結(jié)構(gòu)及其穩(wěn)定（6）1. 教學(xué)內(nèi)容：層流火焰結(jié)構(gòu)；湍流火焰結(jié)構(gòu)；火焰穩(wěn)定性；火焰前沿；回火；脫火。2. 基本要求：了解層流預(yù)混火焰經(jīng)典實驗的內(nèi)容和結(jié)論，熟悉火焰前沿的概念，預(yù)混可燃物層流火焰?zhèn)鞑ニ俣群屯牧骰鹧媲把氐膫鞑ァＪ炀氄莆諏恿黝A(yù)混火焰結(jié)構(gòu)、湍流火焰結(jié)構(gòu)及其它們的穩(wěn)定性概念。一般掌握各種火焰爐窯中的火焰結(jié)構(gòu)特征和組織穩(wěn)定火焰的方法。3. 重點：掌握層流和湍流火焰結(jié)構(gòu)及穩(wěn)定性。4. 難點：回火、脫火的解決措施。（八）燃燒方法與裝置（8）1. 教學(xué)內(nèi)容：有焰燃燒裝置；無焰燃燒裝置；霧化機理；液滴的擴散燃燒理論；燃燒器

8、的設(shè)計。2. 基本要求：掌握各種煤燃燒裝置和技術(shù)。了解液體燃料燃燒特點、霧化機理和技術(shù)、液滴的擴散燃燒理論，初步掌握液體燃料的燃燒技術(shù)。了解氣體燃料的燃燒特點、混合方法；初步掌握有焰燃燒裝置和無焰燃燒裝置的特點和應(yīng)用。了解氣體燃料燃燒器及火焰的穩(wěn)定性，學(xué)會設(shè)計氣體燃燒器。3. 重點：掌握有焰燃燒裝置和無焰燃燒裝置的特點和應(yīng)用。4. 難點：燃燒器的設(shè)計。（九）燃燒污染物控制技術(shù)（5）1. 教學(xué)內(nèi)容：NOx生成機理；SOx生成機理；低氮燃燒。2. 基本要求：掌握各種燃料燃燒過程中，SOx和NOx等污染物的生成機理和消減方法。3. 重點：掌握低氮燃燒的措施與技術(shù)、煙氣脫硫技術(shù)。4. 難點：NOx的生

9、成機理。四、教學(xué)方式及學(xué)時分配教學(xué)方式主要采用CAI教學(xué)+實踐訓(xùn)練+過程考核。為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和鍛煉學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力，強化學(xué)生課堂教學(xué)的主體地位，讓學(xué)生完成預(yù)習(xí)課程內(nèi)容、查閱分析文獻(xiàn)、團隊完成項目課題和課堂報告等內(nèi)容。序號主要內(nèi)容主要教學(xué)方式學(xué)時分配輔導(dǎo)答疑比 例一1. 緒論1.1 燃燒概述1.2 燃燒方式1.3 能源分布概況講授/討論12 ：1二2. 燃料2.1 固體燃料2.2 液體燃料2.3 氣體燃料2.4 煤粉成分分析講授22 ：1三 3. 燃燒反應(yīng)計算和化學(xué)熱力學(xué)3.1 空氣過剩系數(shù)3.2 化學(xué)當(dāng)量比3.3 煙氣生成量；3.4 空氣需要量3.5 焓值計算3.6 絕熱火焰溫度

10、3.7 理論燃燒溫度3.8 熱力學(xué)第一定律3.9 熱力學(xué)第二定律講授/討論22 ：1四4. 射流理論4.1 射流的種類及特點4.2 射流中的混合及傳質(zhì)4.3 射流的影響講授/討論22 ：1五5. 燃燒化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)基礎(chǔ)5.1 化學(xué)反應(yīng)速率5.2 質(zhì)量作用定律5.3 反應(yīng)級數(shù)5.4 基元反應(yīng)速率5.5 多步反應(yīng)機理講授/討論22 ：1六6. 著火過程6.1 自燃著火6.2 爆燃過程6.3 強迫著火6.4 著火理論講授/討論42 ：1七7. 燃燒傳播過程與火焰的結(jié)構(gòu)及其穩(wěn)定7.1 層流火焰結(jié)構(gòu)7.2 湍流火焰結(jié)構(gòu)7.3 火焰穩(wěn)定性7.4 火焰前沿7.5 回火7.6 脫火講授/討論62 ：1八8.

11、燃燒方法與裝置8.1 有焰燃燒裝置8.2 無焰燃燒裝置8.3 霧化機理8.4 液滴的擴散燃燒理論8.5 燃燒器的設(shè)計講授/討論82 ：1九9. 燃燒污染物控制技術(shù)9.1 NOx生成機理9.2 SOx生成機理9.3 低氮燃燒9.4 燃燒新技術(shù)專題講授/討論52 ：1合計32五、課程其他教學(xué)環(huán)節(jié)要求（一）課堂報告要求：學(xué)生團隊完成燃燒學(xué)課程相關(guān)選題的文獻(xiàn)查詢、組內(nèi)討論、論文編寫、課堂報告等任務(wù)。（二）計算軟件編制要求：熟練掌握Excel制表和計算；初步掌握FLUENT的操作和基本優(yōu)化，會利用CAD制圖和PPT制作。（三）專業(yè)英語訓(xùn)練要求：學(xué)生掌握化學(xué)工程與工藝專業(yè)、燃燒課程相關(guān)的專業(yè)英語詞匯和基本

12、概念，能夠應(yīng)用英語閱讀專業(yè)工具書籍和文獻(xiàn)；（四）文件檢索能力要求：學(xué)會文獻(xiàn)檢索，查閱整理，形成論文的能力。五、本課程與其他課程的聯(lián)系在學(xué)習(xí)本課程之前，學(xué)生應(yīng)先修課程是：高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、物理化學(xué)、化工原理。本課程需要熱物理基礎(chǔ)知識及較高的數(shù)理基礎(chǔ)為前提，為煉焦學(xué)、潔凈煤技術(shù)等后續(xù)課程學(xué)習(xí)、科技文獻(xiàn)閱讀、進一步科學(xué)研究奠定基礎(chǔ)。六、建議教材及教學(xué)參考書目建議教材燃燒學(xué)理論及應(yīng)用李先春主編，冶金工業(yè)出版社，2019。參考書目燃燒學(xué)徐通模編，機械工業(yè)出版社，2017。燃燒理論與污染控制岑可法，姚 強，駱仲泱，高翔編，機械工業(yè)出版社，2003。An Introduction To Combustion Stephen R.Turns，Printed in Singapore, International Editions, 2000。燃燒學(xué)導(dǎo)論姚強編，清華大學(xué)出版社，2015。工程燃燒學(xué)汪軍編，中國電力出版社，2008。