燃燒學導論：概念與套用（第3版）

《燃燒學導論：概念與套用（第3版）》是2015年5月21日清華大學出版社出版的圖書。

基本介紹

• 書名：燃燒學導論：概念與套用（第3版）
• 作者：[美] Stephen R Turns 著； 姚強、李水清、王宇 譯
• ISBN：9787302371908
• 定價：79元
• 出版社：清華大學出版社
• 出版時間：2015-5-21

第3版前言

與第1、2版一樣，第3版的目的有兩個： 首先是採用相對簡單和易於理解的分析來介紹燃燒的基本概念； 然後引入各種實際套用，並與各種理論概念相聯繫，以激發學習興趣。本書既可以用於機械工程和相關領域的本科教學及作為研究生的初級教程，又可供工程師們自學。

本版的主要修改內容集中在增加和更新了有關能源利用的特定主題、環境保護及氣候變化、燃料。最大的變化是增加了針對燃料的新章節。新版主要的變化和有關新增的一章的介紹如下。

第1章包括了能源、能源使用、發電和用電的更詳細資訊。第4章增加了新的小節，包括簡化機理、催化和非均相反應。由於燃燒和污染物形成的詳細化學機理變得越來越複雜，迫切需要切實有效的簡化模型，而催化尾氣後處理已成為電火花點火內燃機的標準污染控制方法和柴油機污染物的控制方法，某些套用也正在對催化燃燒產生興趣。這些都是第4章增加的內容。第5章的變化主要反映了實際運輸燃料的詳細機理的進展，另外還包括對甲烷燃燒詳細化學機理的更新(GRI Mech)，以包含詳細的氮化學機理，同時加了新的一節介紹甲烷燃燒和氮氧化物形成的簡化機理。第9章的變化主要反映了層流非預混火焰相關的實驗和模型的進展。第10章增加了有關燃氣輪機燃燒室設計和運行的新的實踐內容，還引用了在太空梭和國際空間站上開展的液滴燃燒的成果。第12章的修改反映了湍流預混燃燒的最新進展。第13章的修改包括了碳煙的形成與分解的新發現，並擴充和更新了湍流非預混火焰中對火焰輻射的論述。這兩章補充了幾張新圖和30多篇新的文獻。

第15章的題目從“污染物排放”改為了“排放”，在討論污染物排放的同時，納入了對溫室氣體的論述，這兩個方面同等重要。這一章加入了許多新的內容。包括但不限於： 增加了一節專門討論顆粒物對人類健康的影響以反映新的發現； 為反映最新氮化學研究成果，對NOx排放一節進行了修改； 增加了對均質壓燃發動機的論述； 新增了第2版出版後排放控制新發展的論述； 增加了電火花點火發動機催化轉化的論述； 汽油機和柴油機排放顆粒物的最新進展，主要集中在超細顆粒方面，並提供了顆粒物污染及其控制方面的論述； 引入了EPA污染指數； 增補與修改了NOx和SOx控制的論述； 增加了討論溫室氣體的一節。本章增加了73篇新的文獻。

對於全球氣候變暖、環境退化和國家能源安全連同其他問題的關注，引起了人們對燃料的重新關注，這就需要提供燃料的一些基本資料。第17章，燃料，就是來滿足這一需求的。這一章討論了碳氫燃料、醇和其他有機化合物的命名規則和分子結構及優質燃料的物性，論述包括了傳統的燃料，即不同的汽油、柴油和加熱用油、航空煤油、天然氣和煤，還有幾種替代燃料，包括生物柴油、乙醇(玉米製備的或是纖維素製備的)，來源於煤或生物質的費托合成燃料、氫等。這一章包括8張圖、22張表格和83篇文獻。

第2版提供的計算機軟體光碟，現在可以在出版商的網站上下載。網站還提供了教師解題手冊和圖庫。

作者期待新的版本能繼續為前兩版本的讀者服務，並希望上述的改進能讓讀者更好地使用本書。

Stephen R.Turns

於美國賓夕法尼亞州大學城

目錄

第1章導論

1.1學習燃燒學的動機

1.2燃燒的定義

1.3燃燒方式和火焰種類

1.4學習方法

1.5參考文獻

第2章燃燒與熱化學

2.1概述

2.2熱力參數關係式回顧

2.2.1廣延量和強度量

2.2.2狀態方程

2.2.3狀態的熱方程

2.2.4理想氣體混合物

2.2.5蒸發潛熱

2.3熱力學第一定律

2.3.1第一定律——定質量

2.3.2第一定律——控制體

2.4反應物和生成物的混合物

2.4.1化學計量學

2.4.2絕對(或標準)焓和生成焓

2.4.3燃燒焓和熱值

2.5絕熱燃燒溫度

2.6化學平衡

2.6.1第二定律的討論

2.6.2吉布斯函式

2.6.3複雜系統

2.7燃燒的平衡產物

2.7.1全平衡

2.7.2水煤氣反應的平衡

2.7.3壓力影響

2.8套用

2.8.1回熱式熱交換器和蓄熱式熱交換器

2.8.2煙氣(尾氣)再循環

2.9小結

2.10符號表

2.11參考文獻

2.12複習題

2.13習題

第3章傳質引論

3.1概述

3.2傳質入門

3.2.1傳質速率定律

3.2.2組分守恆

3.3傳質的套用實例

3.3.1史蒂芬問題

3.3.2液氣界面的邊界條件

3.3.3液滴蒸發

3.4小結

3.5符號表

3.6參考文獻

3.7複習題

3.8習題

第4章化學動力學

4.1概述

4.2總包反應與基元反應

4.3基元反應速率

4.3.1雙分子反應和碰撞理論

4.3.2其他基元反應

4.4多步反應機理的反應速率

4.4.1淨生成率

4.4.2淨生成率的簡潔表達式

4.4.3反應速率常數與平衡常數之間的關係

4.4.4穩態近似

4.4.5單分子反應機理

4.4.6鏈式反應和鏈式分支反應

4.4.7化學時間尺度

4.4.8部分平衡

4.5簡化機理

4.6催化與異相反應

4.6.1表面反應

4.6.2複雜機理

4.7小結

4.8符號表

4.9參考文獻

4.10思考題與習題

第5章一些重要的化學機理

5.1概述

5.2H2O2系統

5.3一氧化碳的氧化

5.4碳氫化合物的氧化

5.4.1鏈烷烴概況

5.4.2總包和準總包機理

5.4.3實際燃料及其替代物

5.5甲烷燃燒

5.5.1複雜機理

5.5.2高溫反應途徑分析

5.5.3低溫反應途徑分析

5.6氮氧化物的形成

5.7甲烷燃燒和氮氧化物形成的一個簡化機理

5.8小結

5.9參考文獻

5.10思考題與習題

第6章反應系統化學與熱力學分析的耦合

6.1概述

6.2定壓定質量反應器

6.2.1守恆定律的套用

6.2.2反應器模型小結

6.3定容定質量反應器

6.3.1守恆定律的套用

6.3.2反應器模型小結

6.4全混流反應器

6.4.1守恆定律的套用

6.4.2反應器模型小結

6.5柱塞流反應器

6.5.1假設

6.5.2守恆定律的套用

6.6在燃燒系統建模中的套用

6.7小結

6.8符號表

6.9參考文獻

6.10習題

6.11附錄6A

第7章反應流的簡化守恆方程

7.1概述

7.2總質量守恆(連續性方程)

7.3組分質量守恆(組分連續性方程)

7.4多組分擴散

7.4.1通用方程

7.4.2多元擴散係數的計算

7.4.3簡化方法

7.5動量守恆

7.5.1一維形式

7.5.2二維形式

7.6能量守恆

7.6.1一維通用形式

7.6.2ShvabZeldovich形式

7.6.3用於火焰計算的形式

7.7守恆標量的概念

7.7.1混合物分數的定義

7.7.2混合物分數的守恆

7.7.3守恆標量能量方程

7.8小結

7.9符號表

7.10參考文獻

7.11複習題

7.12習題

第8章層流預混火焰

8.1概述

8.2物理描述

8.2.1定義

8.2.2重要特徵

8.2.3典型的實驗室火焰

8.3簡化分析

8.3.1假設

8.3.2守恆定律

8.3.3求解

8.4詳細分析

8.4.1控制方程

8.4.2邊界條件

8.4.3甲烷空氣火焰的結構

8.5影響火焰傳播速度和火焰厚度的因素

8.5.1溫度

8.5.2壓力

8.5.3當量比

8.5.4燃料類型

8.6選定燃料的火焰傳播速度計算式

8.7熄火、可燃性、點火

8.7.1冷壁熄火

8.7.2可燃極限

8.7.3點火

8.8火焰穩定

8.9小結

8.10符號表

8.11參考文獻

8.12複習題

8.13習題

第9章層流擴散火焰

9.1概述

9.2無反應的恆定密度層流射流

9.2.1物理描述

9.2.2假設

9.2.3守恆定律

9.2.4邊界條件

9.2.5求解

9.3射流火焰的物理描述

9.4簡化理論描述

9.4.1基本假設

9.4.2基本守恆方程

9.4.3附加關係式

9.4.4守恆標量的推導

9.4.5各種不同的解法

9.5圓口和槽形口燃燒器的火焰長度

9.5.1羅帕關聯式

9.5.2流量和幾何形狀的影響

9.5.3影響化學當量的因素

9.6碳煙的形成和分解

9.7對沖火焰

9.7.1數學描述

9.7.2甲烷空氣火焰結構

9.8小結

9.9符號表

9.10參考文獻

9.11複習題

9.12習題

第10章液滴的蒸發和燃燒

10.1概述

10.2一些套用

10.2.1內燃發動機

10.2.2燃氣輪機

10.2.3液體火箭發動機

10.3液滴蒸發的簡單模型

10.3.1基本假設

10.3.2氣相分析

10.3.3液滴壽命

10.4液滴燃燒的簡化模型

10.4.1假設

10.4.2問題的表述

10.4.3質量守恆

10.4.4組分守恆

10.4.5能量守恆

10.4.6總結和求解

10.4.7燃燒速率常數和液滴壽命

10.4.8擴展到對流條件

10.5其他因素

10.6一維蒸發控制燃燒

10.6.1物理模型

10.6.2基本假設

10.6.3數學表述

10.6.4分析

10.6.5模型小結

10.7小結

10.8符號表

10.9參考文獻

10.10習題

10.10.1大作業

10.11附錄10A

10.11.1哈利R.里卡多爵士關於柴油機燃燒的描述

第11章湍流概論

11.1概述

11.2湍流的定義

11.3湍流的幾何尺度

11.3.14個幾何尺度

11.3.2湍流雷諾數

11.4湍流流動分析

11.4.1雷諾平均和湍流應力

11.4.2封閉問題

11.5軸對稱湍流射流

11.6最簡化模型的擴展

11.7小結

11.8符號表

11.9參考文獻

11.10思考題與習題

第12章湍流預混火焰

12.1概述

12.2一些套用

12.2.1電火花點火發動機

12.2.2燃氣輪機

12.2.3工業氣體燃燒器

12.3湍流火焰傳播速度定義

12.4湍流預混火焰結構

12.4.1實驗觀察

12.4.2三種火焰模式

12.5褶皺層流火焰模式

12.6分布反應模式

12.7旋渦內小火焰模式

12.8火焰穩定

12.8.1旁路噴嘴

12.8.2燃燒器耐火碹口

12.8.3鈍體

12.8.4旋流和射流誘導回流流動

12.9小結

12.10符號表

12.11參考文獻

12.12習題

第13章湍流非預混火焰

13.1概述

13.2射流火焰

13.2.1總論

13.2.2簡化分析

13.2.3火焰長度

13.2.4火焰輻射

13.2.5推舉和吹熄

13.3其他結構下的非預混火焰

13.4小結

13.5符號表

13.6參考文獻

13.7複習題

13.8習題

第14章固體的燃燒

14.1概述

14.2燃煤鍋爐

14.3非均相反應

14.4碳的燃燒

14.4.1概述

14.4.2單膜模型

14.4.3雙膜模型

14.4.4碳顆粒燃燒時間

14.5煤的燃燒

14.6其他固體

14.7小結

14.8符號表

14.9參考文獻

14.10思考題和習題

第15章污染物排放

15.1概述

15.2污染物的危害

15.3排放的量化描述

15.3.1排放因子

15.3.2折算濃度

15.3.3各種特定的排放測量

15.4預混燃燒過程的排放

15.4.1氮氧化物

15.4.2一氧化碳

15.4.3未燃烴

15.4.4催化後處理技術

15.4.5顆粒物

15.5非預混燃燒的排放

15.5.1氮氧化物

15.5.2未燃烴和一氧化碳

15.5.3顆粒物

15.5.4硫氧化物

15.5.5溫室氣體

15.6小結

15.7符號表

15.8參考文獻

15.9思考題和習題

第16章爆震燃燒

16.1概述

16.2物理描述

16.2.1定義

16.2.2主要特徵

16.3一維分析

16.3.1假設

16.3.2守恆定律

16.3.3綜合關係式

16.4爆震速度

16.5爆震波的結構

16.6小結

16.7符號表

16.8參考文獻

16.9習題

第17章燃料

17.1概述

17.2命名方法和分子結構

17.2.1碳氫化合物

17.2.2醇類

17.2.3其他有機化合物

17.3燃料的重要特性

17.3.1點火特性

17.3.2揮發性

17.3.3能量密度

17.4傳統燃料

17.4.1汽油

17.4.2柴油燃料

17.4.3加熱用油

17.4.4航空燃料

17.4.5天然氣

17.4.6煤

17.5替代燃料

17.5.1生物燃料

17.5.2費托合成液體燃料

17.5.3氫

17.6小結

17.7符號表

17.8參考文獻

17.9習題

附錄ACHON氣體系統中的重要熱力學性質表

附錄B燃料特性

附錄C空氣、氮氣、氧氣的相關性質

附錄D二元擴散係數及估計方法

附錄E求解非線性方程的廣義牛頓疊代法

附錄F碳氫化合物空氣燃燒平衡產物的計算程式

索引