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什么是燃烧?其本质特征是什么?

王朝干货·作者佚名  2011-12-19
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燃烧就是一种剧烈的发光放热的现象

特征:物质间发生剧烈放热反应

燃烧是氧化还原反应,实质是电子的得失.通常伴有放热放光等现象.

燃烧是一种同时伴有放热和发光效应的激烈的化学反应。放热、发光、生成新物质(如木料燃烧后生成二氧化碳和水份并剩下碳和灰)是燃烧现象的三个特征。燃烧是一种氧化反应,其中氧气是最常见的氧化剂,但氧化剂并不限于氧气,氧化并不限于同氧的化合。

发生燃烧必须具备三个基本条件:(1)要有可燃物;如木材、天然气、石油等;(2)要有助燃物质,如氧气、氯酸钾等氧化剂;(3)要有一定温度,即能引起可燃物质燃烧的热能(点火源)。可燃物、氧化剂和点火源,称为燃烧三要素,当这三个要素同时具备并相互作用时就会产生燃烧。

燃烧是指燃料与氧化剂发生强烈化学反应,并伴有发光发热的现象。燃烧不单纯是化学反应,而是反应、流动、传热和传质并存、相互作用的综合现象。

远古时代,火的使用使人类从野蛮状态走向文明。十世纪以前,人们认为物质燃烧取决于一种特殊的“燃素”。18世纪中叶,法国化学家拉瓦锡和俄国科学家罗蒙诺索夫根据他们的实验,分别提出燃烧是物质氧化的理论。

19世纪,人们用热化学和热力学方法研究燃烧,发现了燃烧热、绝热燃烧温度和燃烧产物平衡成分等重要特性。20世纪初,苏联化学家谢苗诺夫和美国化学家刘易斯等人发现,影响燃烧速率的重要因素是反应动力学,而且燃烧反应有分枝链式反应的特点,即中间生成物可以加速燃烧过程。

20世纪20年代,苏联科学家泽利多维奇、弗兰克卡梅涅茨基和美国的刘易斯等又进一步发现:燃烧现象,无论是着火、熄灭和火焰传播,还是缓燃和爆震等,都是化学反应动力学和传热传质等物理因素的相互作用。

在研究了预混火焰和扩散火焰、层流燃烧、湍流燃烧、液摘燃烧和碳粒燃烧等基本规律之后,人们认识到,控制燃烧过程的主导因素往往不是化学反应动力学,而是流动和传热传质,于是初步形成燃烧理论。

20世纪40~50年代,由于航空、航天技术的发展,使燃烧的研究由一般动力机械扩展到喷气发动机、火箭和飞行器头部烧蚀等问题中,并取得了迅速的发展。因此,力学家卡门和中国的钱学森建议用连续介质力学方法来研究燃烧,提出了“化学流体力学”这一名称。许多人运用粘性流体力学和边界层理论对层流燃烧、湍流燃烧、着火、火焰稳定和燃烧振荡等问题进行了更深入的定量分析。

到了20世纪70年代初,由于高速电子计算机的出现,英国科学家斯波尔丁等人提出了一系列流动、传热传质和燃烧的数学模型和数值计算方法,把燃烧学的基本概念、化学流体力学理论、计算流体力学方法和燃烧室的工程设计有机地结合起来,开辟了研究燃烧理论及其应用的新途径。

70年代中期以来,应用激光技术测量燃烧过程中气体和颗粒的速度、温度和浓度等,加深了对燃烧现象的认识。

燃烧学是一门正在发展中的学科。能源、 航空航天、环境工程和火灾防治等方面都提出了许多有待解决的重大问题,诸如高强度燃烧、低品位燃料燃烧、煤浆(油-煤,水-煤,油-水-煤等)燃烧、流化床燃烧、催化燃烧,渗流燃烧、燃烧污染物排放和控制、火灾起因和防止等。

燃烧学的进一步发展将与湍流理论、多相流体力学、辐射传热学和复杂反应的化学动力学等学科的发展相互渗透 、相互促进。

燃烧是一种同时伴有放热和发光效应的激烈的化学反应。放热、发光、生成新物质(如木料燃烧后生成二氧化碳和水份并剩下碳和灰)是燃烧现象的三个特征。燃烧是一种氧化反应,其中氧气是最常见的氧化剂,但氧化剂并不限于氧气,氧化并不限于同氧的化合。

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