课程简介
许多工程领域的学生对于燃烧和燃烧应用有着浓厚的兴趣。本课程提供一个学期的学习内容，共分十二讲，除第一讲引言外，其余课程分为二个大的部分：第一部分介绍燃烧所涉及的各种科学基础，包含6讲；第二部分介绍各种典型燃烧火焰的建模和实际应用的燃烧装置，包含5讲。第一讲定义了燃烧和火焰的种类，同时特别介绍了燃烧学的研究方法，引入了各种燃烧现象。燃烧学习所需的热化学知识在第二讲中引入。第三讲引入了燃烧过程最重要的传质现象，浓度梯度引起的表面蒸发和相变引起的斯蒂芬流现象的分析。第四、第五讲主要是提供化学动力学方面的内容，其中第四讲中引入最基本的概念，第五讲中引入燃烧中最重要的化学动力学反应。第六讲主要讲解如何将化学动力学与热力学进行融合，引入了定压、定容、均匀搅拌和塞状流四种典型的燃烧反应器模型。第七讲是反应流的简化守恒方程，这构成了后半部分的研究基础。第八讲到第十二讲介绍各种实际火焰的建模与分析处理方法。第八讲引入层流预混火焰，第九讲引入层流非预混火焰，这两章提供了分析所有火焰现象的基础。第十讲专门介绍液滴蒸发与燃烧的分析方法。第十一讲中引入了固体燃料的燃烧，其中最基础的是碳的燃烧。第十二讲简单介绍湍流燃烧的基本知识。
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课程章节
- 第一章 导论
- 1.1 我们为什么要学习燃烧理论
- 1.2 什么是燃烧：定义与现象
- 1.3 燃烧科学发展简史
- 1.4 燃烧科学的研究方法
- 1.5 课程的结构
- 第二章 燃烧与热化学
- 2.1 概述
- 2.2 状态参数复习
- 2.3 热力学第一定律
- 2.4 反应物和生成物的混合物
- 2.5 绝热燃烧温度
- 2.6 化学平衡
- 2.7 燃烧的平衡产物
- 2.8 应用
- 2.9 小结
- 第二章作业
- 第三章 传质引论
- 3.1 传质概述
- 3.2 传质理论基础
- 3.3 传质应用实例
- 3.4 小结
- 第三章作业
- 第四章 化学动力学
- 4.1 概述
- 4.2 总包反应与基元反应
- 4.3 基元反应速率
- 4.4 多步反应机理的反应速率
- 4.5 简化机理（选修）
- 4.6 催化和非均相反应（选修）
- 4.7 小结
- 第四章作业
- 第五章 一些重要的化学机理
- 5.1 概述
- 5.2 H2-O2系统
- 5.3 一氧化碳的氧化
- 5.4 高链烷烃的氧化
- 5.5 甲烷燃烧
- 5.6 氮氧化物
- 5.7 小结
- 第五章作业
- 第六章 反应系统化学与热分析的耦合
- 6.1 概述
- 6.2 定压-定质量反应器
- 6.3 定容-定质量反应器
- 6.4 全混流反应器
- 6.5 柱塞流反应器
- 6.6 燃烧系统建模中的应用及小结
- 第六章作业
- 第七章 反应流的简化守恒方程
- 7.1 概述和总质量守恒
- 7.2 组分质量守恒
- 7.3 多组分扩散（选修）
- 7.4 动量守恒方程（选修）
- 7.5 能量守恒方程-质量通量表达形式
- 7.6 守恒标量的概念-混合物分数定义
- 第七章作业
- 第八章 层流预混火焰
- 8.1 概述及物理描述
- 8.2 层流火焰分析
- 8.3 影响火焰速度和火焰厚度的因素
- 8.4 熄火、可燃性和点火
- 8.5 火焰稳定及小结
- 第八章作业
- 期中考试
- 期中考试
- 第九章 层流非预混火焰
- 9.1 概述
- 9.2 无反应的恒定密度层流射流
- 9.3 射流火焰的物理描述
- 9.4 简化理论描述
- 9.5 不同几何形状燃烧器的火焰长度
- 9.6 碳烟的形成和分解
- 9.7 对冲火焰（选修）
- 9.8 小结
- 第九章作业
- 第十章 液滴的蒸发与燃烧
- 10.1 概述
- 10.2 液滴蒸发的简单模型
- 10.3 液滴燃烧的简化模型
- 10.4 一维蒸发控制燃烧
- 10.5 小结
- 第十章作业
- 第十一章 固体燃烧
- 11.1 概述及燃煤锅炉
- 11.2 非均相反应
- 11.3 单颗粒碳的燃烧-单膜模型
- 11.4 单颗粒碳的燃烧-双膜模型
- 11.5 颗粒燃烧速度
- 11.6 煤的热解及燃烧
- 第十一章作业
- 第十二章 湍流燃烧入门（选修）
- 12.1 概述
- 12.2 湍流现象与描述
- 12.3 湍流尺度
- 12.4 湍流模型
- 12.5 湍流预混火焰
- 12.6 湍流非预混火焰
- 12.7 湍流燃烧小结
- 课程总结
- 课程总结
- 期末考试
- 期末考试
授课教师
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姚强 清华大学 热能工程系 教授
清华大学热能工程系教授、博导，长江学者，煤的清洁燃烧技术国家工程研究中心主任，清华大学低碳能源实验室常务副主任，燃烧能源中心副主任。主要从事燃烧理论和燃烧技术的研究工作，包括洁净煤燃烧技术、煤粉燃烧、水煤浆燃烧、燃煤污染控制、太阳能及生物质能利用及固体废弃物焚烧能源化技术等方面的研究工作。目前重点在燃煤污染的形成与控制的基础研究和控制技术方面开展研究，在颗粒物形成与控制、二氧化硫的形成与控制和氮氧化物的形成与控制方面开展相应的研究工作方面已经形成一定的特色。 近年共发表相关的研究论文200余篇，获得国家发明专利20余项，获得各种奖励10多次。开设的《燃烧理论》课程为国家级精品课程。
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李水清 清华大学 热能工程系 教授
清华大学热能工程系教授、博导，国际燃烧协会 会员、第33届会议组委会成员，中国颗粒协会 青年理事，美国气溶胶协会(AAAR) 会员，国际颗粒介质离散元模型会议 学术委员会 理事。主要从事颗粒流和颗粒动力学、非均相燃烧机理、煤清洁燃烧基础，围绕热能学科中多相流离散颗粒介质和非均相燃烧两大科学问题开展研究，构建了多场耦合多相反应体系中离散颗粒动力学的理论体系。在燃烧污染控制方面具有一定建树，先后主持完成和在研的国家自然科学基金项目4项，国际合作项目1项，主持航天五院科研项目4项。已共同完成剑桥大学出版社学术专著1部，已发表SCI收录论文37篇，他引约360次，已获得授权发明或使用新型专利8项。
精华笔记
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常见问题
是否有教材？
Stephen T. Turns著，姚强、李水清、王宇:《燃烧学导论：概念与应用》清华大学出版社.2009（这是第二版，第三版即将出版）
参考书有哪些？
徐旭常《燃烧理论与燃烧设备》；K.K.Kuo,《燃烧原理》(Principle of Combustion)；Glassman, 《燃烧学》(Combustion)；F.A.Williams,《燃烧理论》(Combustion Theory)；傅维标，《燃烧学》；岑可法，姚强等，燃烧理论与污染控制；C.K.Law, Combustion Physics
课程是否有线下教学或辅导？
清华大学学生设4次线下教学和辅导。
课程成绩如何构成？
作业20分，期中考试40分（前7章），期末考试40分（后5章）。成绩满分为100分，60分通过，可获得MOOC课程修课证明。
