《燃烧学》课程教学大纲

1、燃烧学课程教学大纲课程名称：燃烧学英文名称：Combustion Theory课程编码：x4031651学 时 数：32其中实践学时：0 课外学时：0学 分 数：2.0适用专业：化学工程与工艺一、课程简介燃烧学是化学工程与工艺专业的一门专业选修课程，涉及高等数学、大学物理、物理化学、化工原理等基础课程知识的实际应用。本课程的目的和任务是使学生获得燃烧化学热力学和燃烧动力学、燃烧化学反应计算、燃烧过程的传热与传质、燃烧流体力学等方面的知识，认识和掌握各种燃料性质、燃烧反应过程的机理和特性，各种因素对燃烧反应过程的影响；同时了解各种燃烧方法和燃烧装置的设计、现代燃烧新技术的开发与应用、降低燃烧污染

2、排放、计算燃烧研究以及燃烧诊断方法等内容。使学生掌握基本的燃烧理论，学会燃烧分析和计算，合理的组织燃烧，进行燃烧装置的初步设计及燃烧技术的应用。从而为今后高效、合理地利用燃料资源，保护人类生存环境，开发新材料和新能源打下工程应用和科学研究的基础。二、课程目标与毕业要求关系表课程目标毕业要求了解各种燃烧方法和燃烧装置的设计、现代燃烧新技术的开发与应用、降低燃烧污染排放的方法。为今后高效、合理地利用燃料资源，保护人类生存环境，开发新材料和新能源打下工程应用和科学研究的基础。7-2能够站在环境保护和可持续发展的角度思考化学工程与工艺实践的可持续性，评价化学产品生产过程中可能对人类和环境造成的损害和隐

3、患。三、课程教学内容、基本要求、重点和难点（一）绪论（1）1. 教学内容：燃烧概述；燃烧方式；能源分布概况。2. 基本要求：了解学习燃烧学的目的和意义，讲授燃烧学的研究内容和方法，对燃烧学所要讲述的内容进行简介，了解对世界能源的分布和使用情况，3. 难点：清洁能源、一次能源、二次能源概念的区分。4. 重点：燃烧学的研究方法、世界能源概况。（二）燃料（2）1. 教学内容：固体燃料概述；液体燃料；气体燃料；煤粉成分分析。2. 基本要求：基本掌握固体燃料、液体燃料、气体燃料的常见种类，化学组成，主要特性。在固体燃料应该对煤及相关知识有较详细了解；而在液体燃料中对石油类产品的一些重要特点要有清楚的认识

4、；对各种气体燃料的使用特性更要建立初步的概念。掌握煤粉各类基之间的换算。3. 难点：各种燃料特性的区别。4. 重点：掌握煤粉各类基之间的换算。（三）燃烧反应计算和化学热力学（2）1. 教学内容：空气过剩系数；化学当量比；烟气生成量；空气需要量；焓值计算；绝热火焰温度；理论燃烧温度；热力学第一定律；热力学第二定律。2. 基本要求：正确理解反应物和生成物的概念，熟练掌握燃料燃烧过程中空气过剩系数和化学当量比的重要概念，会计算烟气生成量，空气需要量。学会燃料中可燃物的绝对焓或标准焓、生成焓、燃烧焓、热值、绝热火焰温度和理论燃烧温度的计算方法。初步了解热力学第一定律和第二定律在燃烧学中的应用，一般了解

5、化学平衡和燃烧产物平衡的问题。3. 重点：计算烟气生成量，空气需要量。4. 难点：绝对焓或标准焓以及与传统计算方法的对比以及今后的灵活运用。（四）射流理论（2）1. 教学内容：射流的种类及特点；射流中的混合及传质；射流的影响。2. 基本要求：正确理解掌握自由射流与受限射流、直流射流与旋转射流、平行射流与相交射流、 环形射流与同轴射流、平面射流与圆形射流、层流射流与湍流射流的特点，影响射流核心长度的因素及射流对火焰形态的影响。3. 重点：射流理论4. 难点：对射流核心影响（五）燃烧化学反应动力学基础（2）1. 教学内容：化学反应速率；质量作用定律；反应级数；基元反应速率；多步反应机理。2. 基本

6、要求：正确理解化学反应速率、质量作用定律、反应级数的概念，重点掌握基元反应速率包括总包反应和基元反应问题，一般掌握多步反应机理的化学反应速率的概念，包括链和分支链反应，化学时间尺度等。3. 重点：基元反应速率中的双分子反应和碰撞理论。4. 难点：总包反应和基元反应、链和分支链反应。（六）着火过程（4）1. 教学内容：自燃着火；爆燃过程；强迫着火；着火理论。2. 基本要求：正确理解自燃着火、爆燃过程和强迫着火的概念，掌握热力着火理论、链式着火理论、链式热力着火（爆燃）理论、工业上的强制点火问题，以及热力着火的自燃范围和感应时期。熟练掌握燃烧室内的着火和燃烧稳定。3. 重点：各种着火理论的比较分析

7、。4. 难点：燃烧室内的着火和燃烧稳定理论的灵活运用。（七）燃烧传播过程与火焰的结构及其稳定（6）1. 教学内容：层流火焰结构；湍流火焰结构；火焰稳定性；火焰前沿；回火；脱火。2. 基本要求：了解层流预混火焰经典实验的内容和结论，熟悉火焰前沿的概念，预混可燃物层流火焰传播速度和湍流火焰前沿的传播。熟练掌握层流预混火焰结构、湍流火焰结构及其它们的稳定性概念。一般掌握各种火焰炉窑中的火焰结构特征和组织稳定火焰的方法。3. 重点：掌握层流和湍流火焰结构及稳定性。4. 难点：回火、脱火的解决措施。（八）燃烧方法与装置（8）1. 教学内容：有焰燃烧装置；无焰燃烧装置；雾化机理；液滴的扩散燃烧理论；燃烧器

8、的设计。2. 基本要求：掌握各种煤燃烧装置和技术。了解液体燃料燃烧特点、雾化机理和技术、液滴的扩散燃烧理论，初步掌握液体燃料的燃烧技术。了解气体燃料的燃烧特点、混合方法；初步掌握有焰燃烧装置和无焰燃烧装置的特点和应用。了解气体燃料燃烧器及火焰的稳定性，学会设计气体燃烧器。3. 重点：掌握有焰燃烧装置和无焰燃烧装置的特点和应用。4. 难点：燃烧器的设计。（九）燃烧污染物控制技术（5）1. 教学内容：NOx生成机理；SOx生成机理；低氮燃烧。2. 基本要求：掌握各种燃料燃烧过程中，SOx和NOx等污染物的生成机理和消减方法。3. 重点：掌握低氮燃烧的措施与技术、烟气脱硫技术。4. 难点：NOx的生

9、成机理。四、教学方式及学时分配教学方式主要采用CAI教学+实践训练+过程考核。为了提高学生的学习兴趣和锻炼学生理论联系实际的能力，强化学生课堂教学的主体地位，让学生完成预习课程内容、查阅分析文献、团队完成项目课题和课堂报告等内容。序号主要内容主要教学方式学时分配辅导答疑比 例一1. 绪论1.1 燃烧概述1.2 燃烧方式1.3 能源分布概况讲授/讨论12 ：1二2. 燃料2.1 固体燃料2.2 液体燃料2.3 气体燃料2.4 煤粉成分分析讲授22 ：1三 3. 燃烧反应计算和化学热力学3.1 空气过剩系数3.2 化学当量比3.3 烟气生成量；3.4 空气需要量3.5 焓值计算3.6 绝热火焰温度

10、3.7 理论燃烧温度3.8 热力学第一定律3.9 热力学第二定律讲授/讨论22 ：1四4. 射流理论4.1 射流的种类及特点4.2 射流中的混合及传质4.3 射流的影响讲授/讨论22 ：1五5. 燃烧化学反应动力学基础5.1 化学反应速率5.2 质量作用定律5.3 反应级数5.4 基元反应速率5.5 多步反应机理讲授/讨论22 ：1六6. 着火过程6.1 自燃着火6.2 爆燃过程6.3 强迫着火6.4 着火理论讲授/讨论42 ：1七7. 燃烧传播过程与火焰的结构及其稳定7.1 层流火焰结构7.2 湍流火焰结构7.3 火焰稳定性7.4 火焰前沿7.5 回火7.6 脱火讲授/讨论62 ：1八8.

11、燃烧方法与装置8.1 有焰燃烧装置8.2 无焰燃烧装置8.3 雾化机理8.4 液滴的扩散燃烧理论8.5 燃烧器的设计讲授/讨论82 ：1九9. 燃烧污染物控制技术9.1 NOx生成机理9.2 SOx生成机理9.3 低氮燃烧9.4 燃烧新技术专题讲授/讨论52 ：1合计32五、课程其他教学环节要求（一）课堂报告要求：学生团队完成燃烧学课程相关选题的文献查询、组内讨论、论文编写、课堂报告等任务。（二）计算软件编制要求：熟练掌握Excel制表和计算；初步掌握FLUENT的操作和基本优化，会利用CAD制图和PPT制作。（三）专业英语训练要求：学生掌握化学工程与工艺专业、燃烧课程相关的专业英语词汇和基本

12、概念，能够应用英语阅读专业工具书籍和文献；（四）文件检索能力要求：学会文献检索，查阅整理，形成论文的能力。五、本课程与其他课程的联系在学习本课程之前，学生应先修课程是：高等数学、大学物理、物理化学、化工原理。本课程需要热物理基础知识及较高的数理基础为前提，为炼焦学、洁净煤技术等后续课程学习、科技文献阅读、进一步科学研究奠定基础。六、建议教材及教学参考书目建议教材燃烧学理论及应用李先春主编，冶金工业出版社，2019。参考书目燃烧学徐通模编，机械工业出版社，2017。燃烧理论与污染控制岑可法，姚 强，骆仲泱，高翔编，机械工业出版社，2003。An Introduction To Combustion Stephen R.Turns，Printed in Singapore, International Editions, 2000。燃烧学导论姚强编，清华大学出版社，2015。工程燃烧学汪军编，中国电力出版社，2008。