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文檔簡介

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。

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