普通高等教育“十二五”规划教材：燃烧与爆炸学 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

内容简介

《普通高等教育“十二五”规划教材：燃烧与爆炸学》从化学动力学基础、物理学基本方程、着火理论、可燃气体的燃烧与爆炸、可燃液体的燃烧、可燃固体的燃烧、粉尘爆炸、炸药爆炸、蒸气爆炸9个方面对燃烧与爆炸理论进行了全面系统的阐述。
《普通高等教育“十二五”规划教材：燃烧与爆炸学》主要作为高等院校安全工程及相关专业的本科教材使用，同时可供相关科技领域的专业技术人员、安全科研人员与安全管理人员参考查阅。

内页插图

目录

1 化学动力学基础
1.1 燃烧与爆炸的本质和条件
1.1.1 燃烧的本质
1.1.2 燃烧的条件
1.1.3 爆炸及其特征
1.1.4 爆炸的分类
1.1.5 爆炸发生的条件
1.1.6 燃烧与化学性爆炸的转化
1.2 化学反应速率
1.2.1 反应速率的基本概念
1.2.2 质量作用定律
1.2.3 阿累尼乌斯定律
1.2.4 燃烧反应速率方程
1.2.5 各种参数对化学反应速率的影响
1.3 链式反应
1.3.1 链式反应的步骤
1.3.2 直链反应
1.3.3 支链反应
1.4 燃烧的有关计算
1.4.1 燃烧时空气需要量计算
1.4.2 燃烧产物及其计算
1.4.3 燃烧热及燃烧温度的计算
课后习题

2 燃烧物理学基本方程
2.1 多组分气体基本参量
2.2 费克扩散定律
2.3 牛顿黏性定律
2.4 傅里叶导热定律
2.5 牛顿冷却公式
2.6 热辐射基本定律
2.6.1 热辐射与吸收的概念
2.6.2 热辐射基本定律
课后习题

3 着火理论
3.1 谢苗诺夫热自燃理论
3.1.1 热自燃理论
3.1.2 临界着火条件的定量关系
3.1.3 着火感应期
3.2 链式反应着火理论
3.2.1 链式自燃着火条件
3.2.2 链式反应理论中的着火感应期
3.2.3 着火半岛现象
3.3 强迫着火
3.3.1 高温质点强迫着火的物理描述
3.3.2 常用点火方法
3.4 其他着火理论
3.4.1 分子碰撞着火理论
3.4.2 活化能理论
3.4.3 过氧化物理论
课后习题

4 可燃气体的燃烧与爆炸
4.1 气体的燃烧形式
4.2 预混气中火焰的传播理论
4.2.1 物理模型与雨贡尼奥方程
4.2.2 正常火焰传播与爆轰
4.3 层流火焰传播速度及其传播机理
4.3.1 层流火焰传播机理概述
4.3.2 层流火焰传播速度——马兰特简化分析
4.3.3 影响火焰传播速度的因素
4.4 预混可燃气体中的湍流火焰传播
4.4.1 湍流燃烧的特点，
4.4.2 湍流火焰传播理论
4.5 扩散燃烧基础
4.5.1 层流扩散燃烧火焰
4.5.2 湍流扩散燃烧火焰
4.6 气体爆炸特性
4.6.1 气体混合物爆炸
4.6.2 分解爆炸
4.7 爆炸极限理论及计算
4.7.1 爆炸浓度极限概念
4.7.2 爆炸极限的影响因素
4.7.3 三元组分爆炸范围图
4.7.4 可燃混气爆炸极限的经验公式
4.8 爆轰
4.8.1 爆轰的概念与成因
4.8.2 爆轰形成条件
4.8.3 爆轰波波速
4.8.4 影响爆轰传播的因素
4.8.5 爆轰波的破坏作用
4.9 气体爆炸特性参数测定方法
4.9.1 爆炸极限
4.9.2 最小点火能量
4.9.3 自燃温度
4.9.4 最大试验安全间隙
4.9.5 爆炸指数
课后习题

5 可燃液体的燃烧
5.1 可燃液体的燃烧特点
5.2 液体的蒸发
5.2.1 蒸发过程
5.2.2 蒸气压
5.2.3 蒸发热
5.2.4 液体的沸点
5.3 闪点与爆炸温度极限
5.3.1 闪燃与闪点
5.3.2 I司类液体闪点变化规律
5.3.3 混合液体闪点
5.3.4 闪点计算
5.3.5 爆炸温度极限
5.4 液体着火
5.4.1 乏体引燃
5.4.2 液体的自燃
5.5 丁燃液体的稳定燃烧
5.5.1 液体的燃烧速度
5.5.2 液体稳定燃烧的火焰特征
5.6 沸溢和喷溅
5.6.1 基本概念
5.6.2 单组分液体燃烧时热量在液层的传播特点
5.6.3 原油燃烧时热量在液层中的传播特点
5.6.4 重质油品的沸溢和喷溅
5.7 液滴的蒸发和燃烧
5.7.1 液滴蒸发的简单模型
5.7.2 液滴燃烧的简化模型
5.7.3 液雾（液滴群）的燃烧及火焰传播
课后习题

6.可燃固体的燃烧
6.1 丁燃固体的着火
6.1.1 '燃固体的燃烧特点
6.1.2 可燃固体的燃烧过程
6.2 可燃固体的燃烧形式
6.2.1 蒸发燃烧
6.2.2 表面燃烧
6.2.3 分解燃烧
6.2.4 阴燃
6.3 固体的燃烧速度
6.3.1 固体燃烧速度的表示方法
6.3.2 固体燃烧速度的主要影响因素
6.4 典型固体物质的燃烧
6.4.1 木材的燃烧
6.4.2 高聚物的燃烧
6.4.3 金属的燃烧
课后习题

7 粉尘爆炸
7.1 粉尘爆炸基础知识
7.1.1 粉尘的分类
7.1.2 可燃粉尘的特性
7.1.3 常见的可燃粉尘
7.2 粉尘爆炸机理及过程描述
7.2.1 粉尘爆炸的条件
7.2.2 粉尘爆炸机理
7.2.3 爆炸发展过程
7.2.4 粉尘爆炸特性参数
7.3 粉尘爆炸特性参数测试方法及危险等级划分
7.3.1 粉尘爆炸特性参数测试方法
7.3.2 粉尘爆炸危险等级划分
7.4 粉尘爆炸的影响因素
7.4.1 粉尘的理化性能
7.4.2 外部条件
7.5 煤尘燃烧与爆炸
7.5.1 煤尘燃烧与爆炸的原因和过程
7.5.2 煤尘爆炸的必要条件
7.5.3 煤尘爆炸的主要特征及效应
7.5.4 影响煤尘爆炸的主要因素
课后习题

8 炸药爆炸
8.1 炸药的种类及其主要化学变化
8.1.1 炸药的种类
8.1.2 炸药的主要化学变化形式
8.2 炸药的燃烧和爆轰
8.2.1 炸药的燃烧特点
8.2.2 炸药的爆轰
8.3 炸药的爆炸性能
8.3.1 炸药的敏感度
8.3.2 炸药的热化学参数
8.3.3 炸药的威力和猛度
8.3.4 炸药的氧平衡
8.4 炸药起爆机理
8.4.1 热起爆机理
8.4.2 机械起爆
8.4.3 冲击波起爆
8.5 化学爆炸时破坏能力的理论估算
8.5.1 化学爆炸时的作功能力与TNT当量的理论估算
8.5.2 化学爆炸时空气冲击波超压的理论估算
课后习题

9 蒸气爆炸
9.1 液体沸腾
9.1.1 液体过热现象
9.1.2 各种沸腾现象
9.2 熔融物水蒸气爆炸
9.2.1 熔融金属水蒸气爆炸
9.2.2 熔融盐水蒸气爆炸
9.3 低温液化气蒸气爆炸
9.4 高压过热液体蒸气爆炸
课后习题
参考文献

前言/序言

深入探索材料科学与工程前沿：燃烧、爆炸及相关领域的多维透视 本书旨在为高等工科院校相关专业的学生及研究人员提供一个全面、深入且与时俱进的知识框架，涵盖材料在极端条件下的反应行为、能量释放过程的机理分析以及工程应用中的安全控制。我们摒弃了传统教材中偏重单一理论模型的局限性，力求构建一个多学科交叉的知识体系，重点突出实验现象与理论模型的紧密结合，以及在实际工程问题中的指导意义。 第一部分：基础热力学与动力学原理的严谨回顾与深化 本部分将从能量守恒与熵增定律出发，对燃烧与爆炸现象背后的热力学基础进行详尽的阐述。我们不仅会复习理想气体的状态方程和化学平衡理论，更会深入探讨非理想系统（如高压、高温等离子体）的热力学特性。 1. 反应速率与化学动力学： 详细解析碰撞理论、过渡态理论，并引入更先进的量子化学计算方法在反应速率常数确定中的应用。重点讨论多相反应（固-气、液-气界面）的复杂动力学过程，特别是催化剂表面反应的机制分析。 2. 输运现象的精细描述： 气体动力学理论将作为分析传质、传热和动量传递的基础。本章将着重探讨在强梯度场（如火焰前沿、激波后）中，扩散系数、热导率和粘度的非线性变化规律，并介绍有限元法（FEM）和计算流体力学（CFD）在求解耦合输运方程中的最新进展。 第二部分：火焰传播与燃烧特性：从分子到宏观系统的演变 本部分聚焦于不同燃料体系（如碳氢化合物、金属粉末、高能含能材料）的燃烧特性研究，强调火焰的结构、稳定性与污染物生成。 1. 经典火焰理论的拓展： 对Zeldovich-von Neumann-Döring (ZND) 理论进行系统梳理，并结合现代实验数据，分析激波与反应耦合的非绝热效应。引入火焰面（Flame Surface）概念，用于描述湍流燃烧中的反应速率增强机制。 2. 湍流燃烧的复杂性： 湍流不仅影响火焰的传播速度，更是决定污染物排放和燃烧效率的关键因素。本章将详细介绍涡旋理论在描述火焰卷吸、拉伸和火焰面破碎过程中的作用。讨论如扩散火焰（如射流燃烧器）、预混火焰（如内爆式燃烧室）在不同雷诺数下的结构差异。 3. 污染物生成与控制： 深入分析热力学路径和动力学路径对 $ ext{NO}_x$、$ ext{CO}$ 和未燃碳氢化合物（UHCs）形成的影响。重点介绍选择性催化还原（SCR）和非选择性催化还原（NSCR）技术在高温燃烧环境下的适用性与局限性。 第三部分：爆炸现象的物理化学机制与冲击波动力学 本部分是全书的难点与重点，旨在揭示高能材料在快速压缩下的能量释放过程及其伴随的物理效应。 1. 含能材料的分解与能量释放： 探讨固态、液态高能分子（如硝酸酯类、氮杂环化合物）在热、机械或电磁激励下的初始裂解路径。分析晶格缺陷、晶界对起爆敏感性的影响。 2. 冲击波传播与耦合： 详细推导和应用 Hugoniot 关系式，分析爆炸物（炸药）在不同密度和约束条件下的起爆过程。重点讲解激波的自持传播机制，包括激波与反应区之间的稳定耦合条件。引入延迟点火模型（Delayed Initiation Model）以更准确地描述低速起爆过程。 3. 爆炸产物的状态方程（EOS）： 爆炸结束后，产物的温度和压力可达数千开尔文和数十万个大气压。本章将批判性地评价如 Jones-Wilkins-Lee (JWL) 模型、BKW 模型等常用 EOS 的适用范围，并介绍如何利用低温/高温数据校正参数，以提升对爆炸产物膨胀做功的预测精度。 第四部分：工程应用中的安全、测试与先进诊断技术 本部分将理论知识应用于工程实践，强调实验验证和安全设计的重要性。 1. 燃烧与爆炸的实验诊断： 介绍现代高时间分辨率诊断技术在燃烧和爆炸研究中的应用，包括： 光谱技术： Rayleigh、Raman 散射用于温度和组分测量；Laser-Induced Fluorescence (LIF) 用于自由基成像。 速度测量： 利用 PIV（粒子图像测速）和 LDA（激光多普勒测速）技术获取速度场。 高压/高温测试： 弹道测试系统、高速摄像机在冲击波可视化中的应用。 2. 燃烧系统的安全与风险评估： 讨论火灾和爆炸的预防设计，包括惰化保护、泄爆装置的设计原理（基于爆炸压力上升速率 $ ext{dP}/ ext{dt}$ 的计算）。引入了对粉尘爆炸的特殊分析，包括最小点火能（MIE）和最大爆炸压力（$ ext{P}_{ ext{max}}$）的测试与工程应用。 3. 推进与能源系统中的挑战： 结合实际案例，探讨在燃气轮机、火箭发动机和内燃机中，如何通过优化燃烧室设计和燃料雾化过程，实现高效率与低排放的平衡，同时规避燃烧不稳定（如喘振、回火）的风险。 本书强调对经典理论的深刻理解，同时积极引入计算模拟的前沿成果和精密的实验方法，确保读者能够掌握分析和解决当代燃烧与爆炸领域复杂工程问题的必要工具和思维方式。内容结构严谨，逻辑递进，力求在深度和广度上达到新的高度。