1.2 什么是燃烧：定义与现象

好 我们接下来，我们一起来研究一下，到底什么是燃烧？

刚才介绍了很多燃烧的作用，我们为什么学燃烧，那么燃烧到底是什么，我们怎么来定义它，当然大家一听燃烧，它就太熟悉了，燃烧不就是燃烧吗对吧 对，但是你要看看，到底燃烧的最基本的过程是什么？

首先我们看这个蜡烛的燃烧，大家可以看出来，它就是一个锥形的火焰，燃烧应该说，我们基本的从这个现象来看，是一个释热的化学的过程，那么燃烧的另外一个特点，实际上我们从前面的讲解，我们可以知道，它会产生各种各样的产物，也就是说它一个是会放出能量，也就是热，第二个它会有各种各样的产物，而这个产物呢，有的甚至是有害的，比如像碳烟 氮氧化物，二氧化碳 二氧化硫等等，这些有害的，这就是燃烧的可能两个，最最本质的东西，我们关注的，可能也是这两个方面。

那么燃烧到底怎么来组织呢，通常它是由两个重要的现象，对它产生作用，一个就是流动，一个当然就是化学反应，我们为了保证燃烧，需要什么，需要有燃料，需要有氧化剂，那么怎么样让氧化剂和燃料，进行混合，那么就需要通过流动，混合的这种组织，也就是说燃烧的本质是什么呢，是燃料和氧化剂的流动混合，强烈放热的一种化学反应。

那么我们要研究它，需要两方面的本领，一个是流体力学，一个是化学，所以这两个方面的能力，体现了我们对燃烧的理解，我们真正来看一看，燃烧到底怎么定义，大家可以去查各种各样的字典，都会有定义，那么真正的定义是什么，产生热，或者产生光也同时产生热的，这种快速的氧化过程，我们把它称之为燃烧，那么一般，更广的定义还包括，包括产生很少的热，但是不发光的，这种慢速的氧化过程，我们也把它称之为燃烧，但是我们这个课程，只讲快速氧化这个概念的燃烧，所以是快速的这种氧化过程，同时发光同时发热的这么一种现象，我们把它称之为燃烧。

那么这个过程，实际上这个热哪里来的，那我们接下来，可能就知道，燃烧实际上是将化学里边的，键里面的能量，通过化学反应转化成热，而这个热正是我们要利用的，当然有的燃烧过程，它是利用产物，但是我们燃烧的最重要的，实际上是为了能量，也就是首先产生热，OK 那我们再仔细看，想一想。

燃烧过程如果从分子的角度，内在的这个角度，它到底发生了什么事情，实际上它是两个最最基本的现象，一个现象要通过混合，而这种混合，使得它内在的各种组分，也就是说整个燃烧所产生的，比如原来是氧气加上燃料，而这些都发生变化了，而且这种变化是在分子层面上发生的，比如它会产生二氧化碳 水，这些都是分子层面发生的，各种各样的变化，这是第一个大的特征，第二个大的特征，是比较弱的这种化学键，它发生了断裂，而被强的化学键所替代，这个强键去替代弱键的时候，它的能量就会多出来，而这个多出来的能量，就跑到整个系统里边去，而这个系统里边去了以后，使得这个系统的温度，大大的提高，所以实际上，这还是刚才说的两个问题，一个的话，它里边的组成发生了变化，第二 它的温度发生了变化，而且这种变化，在非常短的时间之内发生的，也就是说会发生的，非常非常快速，非常快速，而这种过程，通常还会产生光，这是高温辐射的现象，所以这是它的基本的两个现象。

那我们来看看燃烧，有各种各样的方式，大家可以看到各种，而且像火灾那么大 很火，比如火柴就很稳定，那么它到底是什么呢，有些燃烧会冒烟，有些燃烧很干净，那么从燃烧的角度来说，我们有很多很多的燃烧方式，比如完全燃烧，就烧的很干净，我们把它称之为完全燃烧，还有不完全燃烧，像火灾这种燃烧，通常是不完全，可以冒很多的烟，产生了很多很多其他的物质，还有些燃烧现象，很有趣的现象，像阴燃，阴燃就是，如果大家有烤肉的经验，这个碳的燃烧，它并没有明显的火焰，但是你可以看到它红，就是碳在烧，比如我们抽香烟，香烟的燃烧实际上是一种阴燃，它是一种比较缓慢的燃烧现象，还有一些非常非常快速的燃烧，比如这种发动机，发动机大概在毫秒级，所有的燃烧都要完成，而且还要做功，还有些现象 比如自燃，很多很多东西闷在一起，一段时间，如果有燃料的话，如果通风不好 突然会自己烧起来，这种现象就称之为自燃，当然以后呢，我们还会看到，还有一些很有趣的现象，比如湍流燃烧，这是一个非常特别的燃烧，我们正常的都是湍流燃烧，还有一个现象，就是微重力燃烧，以前我们所知道的燃烧都在地球上，地球上的燃烧，比如一个蜡烛的火焰，大家都知道火是锥形的 对吧，那为什么会是锥形的呢，实际上它主要是因为有浮力，燃烧所产生的温度差会产生浮力，就变成锥形了，但是如果我们想一想，把一个蜡烛放在太空中烧，它会是怎么样子的，它的火焰就不是锥形了，它就变成一个球形，那跟地面的感觉就完全不同，这种就是微重力的非常特殊的现象，还有 比如有MEMS，（Micro Electro Mechanical Systems，微机电系统），也就是非常小的动力装置，它靠什么动力呢，可能弄个电池什么的，也有用微型的燃烧装置，它的动力非常高，那么怎么样在微小的尺度里边，保证燃烧，这又是一个非常有趣的现象，而且会有很多新的现象，而这些的话呢，是我们正要探索的，各种各样的燃烧方式。

我们有看到过很多火焰，我刚才提到有层流火焰，也就是说我们按照流动，我们学过流体力学，有层流 湍流，层流的时候，它的火焰看上去很稳定，而湍流的火焰 你就会看到经常在变，比如说你像火灾那个火焰，它不是很稳定的，但是你看蜡烛的火焰，或者酒精灯的火焰，它就很稳定，一个锥形不变的，这实际上就是，一个是层流一个是湍流。

还有一种现象呢，我们把它叫做，通氧化剂（的方式）不一样，有的燃料和氧化剂先混在一起以后再烧，这叫做预混燃烧，还有非预混燃烧，还有一种叫部分预混燃烧，先混一部分空气，这个情况不一样，看这张图就可以看出来，这张图里边就是，最左边可能就是非预混燃烧，它的火焰比较长，而且可能会产生碳烟，而中间就是部分预混，到右边可能就是预混，预混了以后 火焰就很短，就变成蓝色了，就不会产生像碳烟这样的现象。

我们还有不同的燃料，比如我们液体燃料，那产生了液体燃料的火焰，气体燃料有气体燃料的火焰，固体燃料有固体燃料的火焰，所以不同的燃料，也可能产生不同的火焰，还有火焰的传播速度也不一样，我们正常的传播速度，比如一般的正常的火焰传播，大概每秒钟也就是几百个毫米，也就是零点几米的速度，如果真要是层流燃烧，比如那个发生火灾，我逃大概还来得及，我跑步速度很快，一般每秒几米的速度，但是它传播的很慢，但是如果是达到缓燃波，它的速度就会大大加快，达到接近几十米，甚至上百米的速度，这个速度你就跑不了了，如果爆炸的话，它通常就是达到几千米，就是超音速的速度，在那种情况下人就跑不了，为什么爆炸会这么厉害，因为爆炸实际上就是，火焰传播的速度，大大加快了以后的一种现象，所以这样的话呢，我们研究这不同的火焰类型，实际上方法也不同，我们后面呢会认真去研究

好 到底什么是燃烧，什么是火焰 就讲到这。

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