燃燒學的研究簡史

2021-03-03 21:32:43 字數 1048 閱讀 5402

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遠古時代,火的使用使人類從野蠻狀態走向文明。十世紀以前,人們認為物質燃燒取決於一種特殊的「燃素」。18世紀中葉,法國化學家拉瓦錫和**科學家羅蒙諾索夫根據他們的實驗,分別提出燃燒是物質氧化的理論。

19世紀,人們用熱化學和熱力學方法研究燃燒,發現了燃燒熱、絕熱燃燒溫度和燃燒產物平衡成分等重要特性。20世紀初,蘇聯化學家謝苗諾夫和美國化學家劉易斯等人發現,影響燃燒速率的重要因素是反應動力學,而且燃燒反應有分枝鏈式反應的特點,即中間生成物可以加速燃燒過程。

20世紀20年代,蘇聯科學家澤利多維奇、弗蘭克·卡梅涅茨基和美國的劉易斯等又進一步發現:燃燒現象,無論是著火、熄滅和火焰傳播,還是緩燃和爆震等,都是化學反應動力學和傳熱傳質等物理因素的相互作用。

在研究了預混火焰和擴散火焰、層流燃燒、湍流燃燒、液摘燃燒和碳粒燃燒等基本規律之後,人們認識到,控制燃燒過程的主導因素往往不是化學反應動力學,而是流動和傳熱傳質,於是初步形成燃燒理論。

20世紀40~50年代,由於航空、航天技術的發展,使燃燒的研究由一般動力機械擴充套件到噴氣發動機、火箭和飛行器頭部燒蝕等問題中,並取得了迅速的發展。因此,力學家卡門和中國的錢學森建議用連續介質力學方法來研究燃燒,提出了「化學流體力學」這一名稱。許多人運用粘性流體力學和邊界層理論對層流燃燒、湍流燃燒、著火、火焰穩定和燃燒振盪等問題進行了更深入的定量分析。

到了20世紀70年代初,由於高速電子計算機的出現,英國科學家斯波爾丁等人提出了一系列流動、傳熱傳質和燃燒的數學模型和數值計算方法,把燃燒學的基本概念、化學流體力學理論、計算流體力學方法和燃燒室的工程設計有機地結合起來,開闢了研究燃燒理論及其應用的新途徑。

70年代中期以來,應用鐳射技術測量燃燒過程中氣體和顆粒的速度、溫度和濃度等,加深了對燃燒現象的認識。

燃燒學是一門正在發展中的學科。能源、 航空航天、環境工程和火災防治等方面都提出了許多有待解決的重大問題,諸如高強度燃燒、低品位燃料燃燒、煤漿(油-煤,水-煤,油-水-煤等)燃燒、流化床燃燒、催化燃燒,滲流燃燒、燃燒汙染物排放和控制、火災起因和防止等。

燃燒學的進一步發展將與湍流理論、多相流體力學、輻射傳熱學和複雜反應的化學動力學等學科的發展相互滲透 、相互促進。

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