描述
开 本: 16开纸 张: 胶版纸包 装: 平装是否套装: 否国际标准书号ISBN: 9787030675941
内容简介
燃烧反应动力学主要关注燃烧体系中的反应动力学问题，其目的是发展具有高预测性的燃料燃烧反应机理，解释复杂燃烧过程中的反应动力学相关科学问题，并服务于动力装置燃烧室的设计与优化。《燃烧反应动力学=Combustion Reaction Kinetics》基于作者在燃烧反应动力学领域的长期研究经验，并参考国内外同行的研究成果，旨在介绍燃烧反应动力学实验、理论计算及模拟相关基础知识，并对各类燃料的燃烧反应动力学研究成果进行总结。《燃烧反应动力学=Combustion Reaction Kinetics》首先介绍燃烧反应动力学的基本概念，继而对燃烧反应动力学相关理论知识和研究中所涉及的实验、理论计算及模拟方法进行了详细介绍；其次，在此基础上，依据层级结构关系和燃料的类型分别介绍了C0～C4基础燃料机理、大分子碳氢燃料反应机理、含氧燃料反应机理及含杂原子化合物反应机理；后，介绍燃烧污染物生成机理以及新型燃烧技术中的反应动力学。
目 录
目录
序一
序二
前言
第1章 绪论 1
1.1 燃烧反应动力学简介 1
1.2 燃烧反应动力学研究简史 3
1.3 燃烧反应动力学主要研究方法 5
参考文献 7
第2章 化学热力学和反应动力学简介 10
2.1 化学热力学基本概念和定律 10
2.1.1 热力学定律、焓和热容 10
2.1.2 热力学第二定律、熵和熵增原理 12
2.1.3 吉布斯自由能和化学平衡常数 13
2.2 生成焓、燃烧热和绝热火焰温度 14
2.3 反应动力学的基本概念 16
2.3.1 单分子、双分子和三分子反应 16
2.3.2 速率常数表达形式 16
2.4 燃烧反应机理层级结构和反应类 19
2.4.1 燃烧反应机理层级结构 19
2.4.2 反应类和速率规则 22
参考文献 23
第3章 燃烧反应动力学实验和诊断方法 25
3.1 理想反应器和层流火焰 25
3.1.1 间歇反应器 26
3.1.2 充分搅拌反应器 27
3.1.3 活塞流反应器 27
3.1.4 层流预混火焰 28
3.1.5 层流扩散火焰 31
3.2 燃烧组分诊断方法 34
3.2.1 光谱诊断方法 34
3.2.2 取样分析法 37
参考文献 42
第4章 燃烧反应动力学理论与模拟方法 47
4.1 量子化学计算方法 47
4.1.1 基于波函数的从头计算法 49
4.1.2 密度泛函理论 52
4.2 速率常数计算方法 55
4.2.1 过渡态理论 55
4.2.2 碰撞能量转移 57
4.2.3 主方程 57
4.3 燃烧反应动力学模拟方法 59
4.3.1 模拟软件结构和数值计算方法 60
4.3.2 热力学、动力学和输运参数 61
4.3.3 主要实验类型的模拟方法 63
4.3.4 模型分析方法 68
4.4 不确定性分析方法 71
4.4.1 不确定性来源 73
4.4.2 不确定性定量分析 74
4.4.3 反向不确定性分析 75
4.5 模型简化方法 75
4.5.1 直接关系图法 77
4.5.2 敏感性分析法 79
4.5.3 计算奇异摄动法 79
4.5.4 其他模型简化方法 81
参考文献 82
第5章 C0～C4基础燃料反应机理 85
5.1 氢气机理 85
5.1.1 氢气机理中的基元反应 85
5.1.2 氢气的自燃和爆炸理论 91
5.1.3 氢气的预混燃烧 95
5.2 一氧化碳和合成气机理 99
5.2.1 一氧化碳的燃烧反应机理 99
5.2.2 合成气的燃烧反应机理 101
5.3 C1燃料机理 103
5.3.1 甲烷燃烧反应机理 104
5.3.2 甲醇燃烧反应机理 109
5.3.3 甲醛燃烧反应机理 110
5.4 C2燃料机理 111
5.4.1 乙烷燃烧反应机理 113
5.4.2 乙烯燃烧反应机理 115
5.4.3 乙炔燃烧反应机理 120
5.5 C3、C4燃料机理 121
5.5.1 丙烷燃烧反应机理 121
5.5.2 丙烯燃烧反应机理 123
5.5.3 丙二烯和丙炔燃烧反应机理 125
5.5.4 丁烷燃烧反应机理 126
5.5.5 丁烯燃烧反应机理 128
5.5.6 丁二烯燃烧反应机理 130
5.6 基础燃料的燃烧反应规律 131
参考文献 133
第6章 大分子碳氢燃料反应机理 137
6.1 烷烃反应机理 137
6.1.1 烷烃主要高温反应类 138
6.1.2 烷烃主要中低温反应类 141
6.1.3 烷烃燃烧反应规律 144
6.2 环烷烃反应机理 148
6.2.1 环烷烃化学特性 148
6.2.2 环烷烃分解反应机理 151
6.2.3 环烷烃自由基反应机理 154
6.2.4 环烷烃和烷烃燃烧特性比较 157
6.3 芳香烃反应机理 158
6.3.1 苯和苯基反应机理 159
6.3.2 甲苯和苄基反应机理 162
6.3.3 乙基苯和苯乙烯反应机理 167
6.3.4 长支链烷基苯反应规律 170
6.3.5 多支链烷基苯反应机理和反应规律 173
6.3.6 芳香烃和烷烃燃烧特性比较 176
6.4 运输模型燃料反应机理 178
6.4.1 模型燃料构建策略 179
6.4.2 汽油模型燃料 183
6.4.3 柴油模型燃料 184
6.4.4 煤油模型燃料 186
参考文献 188
第7章 含氧燃料反应机理 195
7.1 含氧燃料简介 195
7.2 醇类燃料反应机理 196
7.2.1 醇类燃料 196
7.2.2 醇类燃料燃烧反应类 197
7.2.3 醇类燃料燃烧反应动力学规律 199
7.3 酯类燃料反应机理 202
7.3.1 酯类燃料 202
7.3.2 酯类燃料的燃烧反应类 204
7.3.3 酯类燃料的燃烧反应动力学规律 206
7.4 醚类燃料反应机理 207
7.4.1 醚类燃料 207
7.4.2 醚类燃料燃烧反应类 207
7.4.3 醚类燃料燃烧反应动力学规律 209
7.5 呋喃类燃料反应机理 211
7.5.1 呋喃类燃料 211
7.5.2 呋喃类燃料燃烧反应类 213
7.5.3 呋喃类燃料燃烧反应动力学规律 215
7.6 醛酮类燃料反应机理 217
7.6.1 醛酮类燃料 217
7.6.2 醛酮类燃料燃烧反应类 218
7.6.3 醛酮类燃料燃烧反应动力学规律 221
参考文献 223
第8章 含氮、硫、卤素化合物的燃烧反应机理 228
8.1 含氮化合物的燃烧反应机理 228
8.1.1 氨气 229
8.1.2 肼类化合物 231
8.1.3 胺类化合物 233
8.1.4 硝基化合物 236
8.1.5 含氮杂环化合物 240
8.1.6 含氮化合物燃烧中氮元素转化的一般规律 243
8.2 含硫化合物反应机理 244
8.2.1 硫化氢 245
8.2.2 二硫化碳 247
8.2.3 硫醚 249
8.2.4 硫醇 250
8.2.5 含硫杂环化合物 251
8.3 含卤素化合物燃烧反应机理 252
8.3.1 含氯化合物与H、O、OH的反应 253
8.3.2 氯原子的反应 255
8.3.3 氯氧化合物的反应 257
参考文献 259
第9章 燃烧污染物生成机理 265
9.1 燃烧污染物简介 265
9.2 氮氧化物生成机理 266
9.2.1 热力型NO生成机理 267
9.2.2 快速型NO生成机理 268
9.2.3 其他源于N2的NO生成机理 272
9.2.4 燃料型NO生成机理 273
9.2.5 NOx的原位控制方法 274
9.3 苯和多环芳烃的生成机理 277
9.3.1 苯的生成机理 278
9.3.2 多环芳烃的生成机理 280
9.4 碳烟生成机理 285
9.4.1 碳烟生成热力学分析 286
9.4.2 碳烟的成核或初生 286
9.4.3 碳烟表面生长 288
9.4.4 碳烟颗粒的凝并和团聚 288
9.4.5 碳烟的氧化 289
9.5 其他污染物生成机理 292
参考文献 293
第10章 新型燃烧技术中的反应动力学 298
10.1 等离子体辅助燃烧中的反应动力学 298
10.1.1 等离子体辅助燃烧原理 298
10.1.2 等离子体辅助点火机理 300
10.2 催化辅助燃烧中的反应动力学 302
10.2.1 催化辅助燃烧 302
10.2.2 催化反应动力学 303
10.2.3 微观催化反应动力学 310
10.2.4 平均场近似 311
10.2.5 表面反应与热力学一致性 313
10.3 废气再循环中的反应动力学 315
10.4 其他燃烧技术中的反应动力学 317
10.4.1 柔和燃烧 317
10.4.2 富氧燃烧 321
10.4.3 化学链燃烧 323
参考文献 328
组分列表 331
序一
序二
前言
第1章 绪论 1
1.1 燃烧反应动力学简介 1
1.2 燃烧反应动力学研究简史 3
1.3 燃烧反应动力学主要研究方法 5
参考文献 7
第2章 化学热力学和反应动力学简介 10
2.1 化学热力学基本概念和定律 10
2.1.1 热力学定律、焓和热容 10
2.1.2 热力学第二定律、熵和熵增原理 12
2.1.3 吉布斯自由能和化学平衡常数 13
2.2 生成焓、燃烧热和绝热火焰温度 14
2.3 反应动力学的基本概念 16
2.3.1 单分子、双分子和三分子反应 16
2.3.2 速率常数表达形式 16
2.4 燃烧反应机理层级结构和反应类 19
2.4.1 燃烧反应机理层级结构 19
2.4.2 反应类和速率规则 22
参考文献 23
第3章 燃烧反应动力学实验和诊断方法 25
3.1 理想反应器和层流火焰 25
3.1.1 间歇反应器 26
3.1.2 充分搅拌反应器 27
3.1.3 活塞流反应器 27
3.1.4 层流预混火焰 28
3.1.5 层流扩散火焰 31
3.2 燃烧组分诊断方法 34
3.2.1 光谱诊断方法 34
3.2.2 取样分析法 37
参考文献 42
第4章 燃烧反应动力学理论与模拟方法 47
4.1 量子化学计算方法 47
4.1.1 基于波函数的从头计算法 49
4.1.2 密度泛函理论 52
4.2 速率常数计算方法 55
4.2.1 过渡态理论 55
4.2.2 碰撞能量转移 57
4.2.3 主方程 57
4.3 燃烧反应动力学模拟方法 59
4.3.1 模拟软件结构和数值计算方法 60
4.3.2 热力学、动力学和输运参数 61
4.3.3 主要实验类型的模拟方法 63
4.3.4 模型分析方法 68
4.4 不确定性分析方法 71
4.4.1 不确定性来源 73
4.4.2 不确定性定量分析 74
4.4.3 反向不确定性分析 75
4.5 模型简化方法 75
4.5.1 直接关系图法 77
4.5.2 敏感性分析法 79
4.5.3 计算奇异摄动法 79
4.5.4 其他模型简化方法 81
参考文献 82
第5章 C0～C4基础燃料反应机理 85
5.1 氢气机理 85
5.1.1 氢气机理中的基元反应 85
5.1.2 氢气的自燃和爆炸理论 91
5.1.3 氢气的预混燃烧 95
5.2 一氧化碳和合成气机理 99
5.2.1 一氧化碳的燃烧反应机理 99
5.2.2 合成气的燃烧反应机理 101
5.3 C1燃料机理 103
5.3.1 甲烷燃烧反应机理 104
5.3.2 甲醇燃烧反应机理 109
5.3.3 甲醛燃烧反应机理 110
5.4 C2燃料机理 111
5.4.1 乙烷燃烧反应机理 113
5.4.2 乙烯燃烧反应机理 115
5.4.3 乙炔燃烧反应机理 120
5.5 C3、C4燃料机理 121
5.5.1 丙烷燃烧反应机理 121
5.5.2 丙烯燃烧反应机理 123
5.5.3 丙二烯和丙炔燃烧反应机理 125
5.5.4 丁烷燃烧反应机理 126
5.5.5 丁烯燃烧反应机理 128
5.5.6 丁二烯燃烧反应机理 130
5.6 基础燃料的燃烧反应规律 131
参考文献 133
第6章 大分子碳氢燃料反应机理 137
6.1 烷烃反应机理 137
6.1.1 烷烃主要高温反应类 138
6.1.2 烷烃主要中低温反应类 141
6.1.3 烷烃燃烧反应规律 144
6.2 环烷烃反应机理 148
6.2.1 环烷烃化学特性 148
6.2.2 环烷烃分解反应机理 151
6.2.3 环烷烃自由基反应机理 154
6.2.4 环烷烃和烷烃燃烧特性比较 157
6.3 芳香烃反应机理 158
6.3.1 苯和苯基反应机理 159
6.3.2 甲苯和苄基反应机理 162
6.3.3 乙基苯和苯乙烯反应机理 167
6.3.4 长支链烷基苯反应规律 170
6.3.5 多支链烷基苯反应机理和反应规律 173
6.3.6 芳香烃和烷烃燃烧特性比较 176
6.4 运输模型燃料反应机理 178
6.4.1 模型燃料构建策略 179
6.4.2 汽油模型燃料 183
6.4.3 柴油模型燃料 184
6.4.4 煤油模型燃料 186
参考文献 188
第7章 含氧燃料反应机理 195
7.1 含氧燃料简介 195
7.2 醇类燃料反应机理 196
7.2.1 醇类燃料 196
7.2.2 醇类燃料燃烧反应类 197
7.2.3 醇类燃料燃烧反应动力学规律 199
7.3 酯类燃料反应机理 202
7.3.1 酯类燃料 202
7.3.2 酯类燃料的燃烧反应类 204
7.3.3 酯类燃料的燃烧反应动力学规律 206
7.4 醚类燃料反应机理 207
7.4.1 醚类燃料 207
7.4.2 醚类燃料燃烧反应类 207
7.4.3 醚类燃料燃烧反应动力学规律 209
7.5 呋喃类燃料反应机理 211
7.5.1 呋喃类燃料 211
7.5.2 呋喃类燃料燃烧反应类 213
7.5.3 呋喃类燃料燃烧反应动力学规律 215
7.6 醛酮类燃料反应机理 217
7.6.1 醛酮类燃料 217
7.6.2 醛酮类燃料燃烧反应类 218
7.6.3 醛酮类燃料燃烧反应动力学规律 221
参考文献 223
第8章 含氮、硫、卤素化合物的燃烧反应机理 228
8.1 含氮化合物的燃烧反应机理 228
8.1.1 氨气 229
8.1.2 肼类化合物 231
8.1.3 胺类化合物 233
8.1.4 硝基化合物 236
8.1.5 含氮杂环化合物 240
8.1.6 含氮化合物燃烧中氮元素转化的一般规律 243
8.2 含硫化合物反应机理 244
8.2.1 硫化氢 245
8.2.2 二硫化碳 247
8.2.3 硫醚 249
8.2.4 硫醇 250
8.2.5 含硫杂环化合物 251
8.3 含卤素化合物燃烧反应机理 252
8.3.1 含氯化合物与H、O、OH的反应 253
8.3.2 氯原子的反应 255
8.3.3 氯氧化合物的反应 257
参考文献 259
第9章 燃烧污染物生成机理 265
9.1 燃烧污染物简介 265
9.2 氮氧化物生成机理 266
9.2.1 热力型NO生成机理 267
9.2.2 快速型NO生成机理 268
9.2.3 其他源于N2的NO生成机理 272
9.2.4 燃料型NO生成机理 273
9.2.5 NOx的原位控制方法 274
9.3 苯和多环芳烃的生成机理 277
9.3.1 苯的生成机理 278
9.3.2 多环芳烃的生成机理 280
9.4 碳烟生成机理 285
9.4.1 碳烟生成热力学分析 286
9.4.2 碳烟的成核或初生 286
9.4.3 碳烟表面生长 288
9.4.4 碳烟颗粒的凝并和团聚 288
9.4.5 碳烟的氧化 289
9.5 其他污染物生成机理 292
参考文献 293
第10章 新型燃烧技术中的反应动力学 298
10.1 等离子体辅助燃烧中的反应动力学 298
10.1.1 等离子体辅助燃烧原理 298
10.1.2 等离子体辅助点火机理 300
10.2 催化辅助燃烧中的反应动力学 302
10.2.1 催化辅助燃烧 302
10.2.2 催化反应动力学 303
10.2.3 微观催化反应动力学 310
10.2.4 平均场近似 311
10.2.5 表面反应与热力学一致性 313
10.3 废气再循环中的反应动力学 315
10.4 其他燃烧技术中的反应动力学 317
10.4.1 柔和燃烧 317
10.4.2 富氧燃烧 321
10.4.3 化学链燃烧 323
参考文献 328
组分列表 331
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