Fundamentals of Fire Phenomena

Fundamentals of Fire Phenomena pdf epub mobi txt 电子书 下载 在线阅读 2026

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出版者:John Wiley & Sons Inc 作者:Quintiere, James G. 出品人: 页数:460 译者: 出版时间:2006-5 价格:796.00元 装帧:HRD isbn号码:9780470091135 丛书系列:
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  • Fire Science
  • Combustion
  • Fire Dynamics
  • Heat Transfer
  • Fluid Mechanics
  • Thermodynamics
  • Fire Safety
  • Fire Modeling
  • Chemical Kinetics
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具体描述

Understanding fire dynamics and combustion is essential in fire safety engineering and in fire science curricula. Engineers and students involved in fire protection, safety and investigation need to know and predict how fire behaves to be able to implement adequate safety measures and hazard analyses. Fire phenomena encompass everything about the scientific principles behind fire behavior. Combining the principles of chemistry, physics, heat and mass transfer, and fluid dynamics necessary to understand the fundamentals of fire phenomena, this book integrates the subject into a clear discipline: Covers thermochemistry including mixtures and chemical reactions; Introduces combustion to the fire protection student; Discusses premixed flames and spontaneous ignition; Presents conservation laws for control volumes, including the effects of fire; Describes the theoretical bases for empirical aspects of the subject of fire; Analyses ignition of liquids and the importance of evaporation including heat and mass transfer; Features the stages of fire in compartments, and the role of scale modeling in fire. Fundamentals of Fire Phenomena is an invaluable reference tool for practising engineers in any aspect of safety or forensic analysis. Fire safety officers, safety practitioners and safety consultants will also find it an excellent resource. In addition, this is a must-have book for senior engineering students and postgraduates studying fire protection and fire aspects of combustion.

燃烧的本质:从微观到宏观的深度探索 书名:燃烧的本质:从微观到宏观的深度探索 作者: [此处填写虚构的作者姓名,例如:约翰·道尔顿,理查德·布朗] 出版社: [此处填写虚构的出版社名称,例如:科学前沿出版社] --- 内容概要 《燃烧的本质:从微观到宏观的深度探索》是一部旨在全面、系统地阐述燃烧现象基本原理、复杂机理及其在工程实践中应用的权威著作。本书跳出了传统消防科学的狭隘视角,将燃烧视为一个跨越物理学、化学、流体力学和材料科学的综合性热力学过程。它不仅深入探讨了火焰的内部化学动力学,也详细分析了宏观燃烧场(如爆炸、扩散火焰和预混火焰)的结构与控制。 本书结构清晰,逻辑严密,分为五个核心部分,层层递进地揭示了燃烧这一自然界中最普遍、最剧烈的化学反应之一的内在奥秘。 --- 第一部分:燃烧的基础理论与热力学基石 本部分为理解后续复杂燃烧现象奠定了坚实的理论基础。我们首先从热力学角度审视燃烧反应的驱动力,详细阐述了吉布斯自由能、焓变和熵变在确定反应可行性与平衡极限中的核心作用。 化学动力学基础: 深入分析了反应速率理论,包括阿伦尼乌斯模型及其局限性,并引入了过渡态理论,以精确描述活化能垒对反应速率的控制。重点解析了链式反应的机理,特别是燃烧过程中自由基(如H·,O·,OH·)的产生、传播和终止过程,这是理解火焰自持性的关键。 物质的相变与传输现象: 燃烧的发生依赖于物质从固态、液态到气态的有效转化。本章细致梳理了蒸发、气化过程中的传质与传热机制,强调了扩散系数、热扩散系数与流体动力学效应的耦合作用,为后续的扩散火焰分析做好了铺垫。 --- 第二部分:火焰的结构与传播机理 火焰是燃烧过程最直观的体现,本部分聚焦于火焰的内部结构、形态特征及其传播方式。 预混火焰的机理: 详细研究了燃料与氧化剂在混合均匀状态下的燃烧。通过建立一维稳态火焰模型,推导了由化学反应区和热量扩散区共同构成的火焰结构,并引入了Laminar Burning Velocity(层流燃烧速度)的概念,探讨了其影响因素,包括压力、温度和初始混合比。 扩散火焰的特性: 与预混火焰相对,扩散火焰(如蜡烛火焰、喷射器火焰)的反应速率受限于燃料和氧化剂之间的扩散速率。本章重点分析了“薄反应层”模型,讨论了Hottel’s “气泡模型”在预测扩散火焰尺寸和形态上的应用。特别针对圆柱形扩散火焰和球形火焰进行了详细的数学描述。 爆炸的超音速传播: 区别于亚音速的火焰传播,本部分深入探讨了爆炸波的形成与维持。引入了冯·诺依曼理论,精确计算了爆震波的速度和结构,分析了诱导期、自持期以及反应物非均相性对爆炸威力的影响。 --- 第三部分:燃烧的复杂性:湍流与多相流 在实际工程环境中,燃烧过程几乎总是处于湍流状态,且往往涉及多相物质的相互作用。 湍流燃烧动力学: 湍流显著增强了混合速率,从而极大地影响了火焰的稳定性和化学反应速率。本书系统介绍了描述湍流火焰的两种主流方法:涡旋模型(如EDC模型)和基于过滤速率的拉格朗日方法。重点分析了湍流火焰的“薄火焰”理论和“失活”现象。 液滴与雾沫燃烧: 针对喷射式燃烧器、内燃机等应用场景,本章详细解析了液滴雾化的过程、单液滴的蒸发与燃烧机理。讨论了液滴内部的沸腾现象、火焰羽的形成,以及多液滴群燃烧时液滴间的相互影响。 固体燃料燃烧的复杂性: 深入探讨了热解过程——将固体燃料转化为可燃气体的关键步骤。分析了辐射、对流和固相导热在热解速率中的相对贡献,并引入了涉及焦炭层形成与氧化的多孔介质燃烧模型。 --- 第四部分:污染物生成与燃烧控制 有效的燃烧不仅要追求高效率,更要关注环境影响。本部分着眼于燃烧过程中副产物的生成机理与抑制策略。 热力学生成污染物: 详细剖析了氮氧化物(NOx)的生成路径,包括热力型NOx(Zeldovich机理)和燃料型NOx。同时,探讨了一氧化碳(CO)和未燃碳氢化合物(UHC)的形成与二次氧化过程。 碳黑(烟尘)的形成与辐射: 碳黑是造成烟雾和辐射传热损失的主要因素。本章将碳黑的生成过程建模为成核、生长和聚集的复杂序列,并结合黑体辐射理论,分析了烟尘对火焰辐射特性的影响。 燃烧过程的优化与控制: 基于对上述机理的理解,本部分提出了先进的燃烧控制技术,包括贫氧燃烧(Lean Premixed, Lean Burn)、再循环、水/蒸汽注入技术在降低NOx排放方面的应用,以及如何通过精确的流场控制来抑制火焰熄灭和回火。 --- 第五部分:先进诊断技术与数值模拟 现代燃烧研究高度依赖于精确的实验测量和高保真度的计算模拟。 实验诊断手段: 本章介绍了用于火焰诊断的前沿技术。包括激光诱导荧光(LIF)用于捕获自由基分布、粒子图像测速(PIV)用于速度场测量、以及傅里叶变换红外光谱(FTIR)用于组分分析。重点讨论了这些技术在时空分辨率上的挑战与突破。 计算流体力学(CFD)在燃烧建模中的应用: 详细介绍了将反应动力学、湍流模型与流体动力学耦合的数值方法。讨论了网格生成、时间步长选择对模拟结果的敏感性,以及如何利用大规模并行计算(HPC)来解析复杂的瞬态燃烧现象,如旋转爆震发动机(RDE)的模拟。 --- 目标读者 本书内容涵盖了燃烧科学的理论深度与工程实践的广度,是高等院校燃烧学、化学工程、航空航天工程、机械工程专业研究生和高年级本科生的理想教材。同时,它也是从事能源、环保、材料科学及消防安全领域的研究人员和工程师的重要参考工具书。 --- 《燃烧的本质:从微观到宏观的深度探索》 致力于为读者提供一个全面、精确且富有洞察力的燃烧科学图景,帮助构建从分子层面到系统工程层面的完整知识体系。

作者简介

目录信息

读后感

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Quintiere的Combustion功力很深,Ignition和Fire Spread这几章都写得很好,Scaling and dimensionless groups这章也很有意义

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Quintiere的Combustion功力很深,Ignition和Fire Spread这几章都写得很好,Scaling and dimensionless groups这章也很有意义

用户评价

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这本书的行文风格极其晦涩,仿佛作者在用一种只有他自己才能完全理解的行话进行交流,对非本领域专家极不友好。大量的专业术语在没有充分定义或上下文解释的情况下被频繁使用,使得初学者在面对每一个新章节时,都像是需要先攻克一门新的语言。更糟糕的是,即便是核心概念的阐述,也常常被复杂的句式和过多的修饰语所包裹,使得原本清晰的物理图像变得扭曲和模糊。例如,对“火焰传播极限”的定义,本应简洁明了地说明是燃料-氧化剂混合物在特定条件下无法维持燃烧的临界浓度比,但书中却用了一大段话绕来绕去,涉及了热损失速率、特征扩散时间等多个变量的相互制约关系,最终的结论反而不如教材附录中的一个简单公式来得有效。我需要的是一本能够清晰、直接、逻辑严密地传授知识的书籍,而不是一本需要反复揣摩作者真正意图的哲学著作。对于希望通过自学掌握火焰基础知识的读者而言,这种低效的阅读体验是令人沮丧且难以忍受的。

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初翻阅这本《火焰的奥秘基础》,我心中充满了期待,毕竟“火焰现象”这个主题本身就带着一种原始的、令人着迷的魅力。然而,读完前几章,我不得不承认,我的期待值受到了不小的冲击。这本书似乎更侧重于对火灾动力学的宏观叙事和历史回顾,而非深入探讨那些构成火焰核心的微观物理和化学机制。比如,我对火焰温度梯度如何影响物质汽化速率的细节探讨,期待能看到更扎实的数学模型和实验数据支持,但书中更多的是对既有理论的宽泛介绍,缺乏那种能让人醍醐灌顶的洞察力。例如,关于燃烧室内的湍流混合层如何决定火焰的稳定性这一关键点,作者似乎点到为止,没有深入挖掘不同雷诺数下火焰结构的具体演变路径。我希望看到的是更具前瞻性的内容,比如新型阻燃剂作用机理的深入剖析,或是对生物质快速热解过程中中间产物复杂反应网络的详细解析。整本书读下来,感觉像是在一个风景优美的山脚下散步,看到了壮丽的景色,却没能真正攀登到能俯瞰全局的高峰。对于那些希望将火焰现象应用于实际工程设计,或者进行前沿研究的专业人士来说,这本书可能提供的基础知识广度尚可,但深度上实在有些让人意犹未尽,如同只给了一张地图的轮廓,却遗漏了关键的地标和捷径。

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我必须指出,这本书在涉及现代实验技术的部分显得严重落伍。在当前,激光诱导荧光(LIF)、粒子图像测速(PIV)以及先进的质量光谱分析技术早已成为火焰诊断的标准工具。然而,在阅读《火焰的奥秘基础》时,我发现它对这些前沿技术的提及少之又少,甚至于很多案例分析和数据源似乎停留在上世纪八九十年代的水平。例如,在讨论层流预混火焰的厚度确定时,书中引用的数据模型还是基于经典的扩散限制理论,对于现代计算流体力学(CFD)如何精确捕捉火焰与湍流场的相互作用,几乎没有涉及。这使得这本书对于致力于利用现代工具解决实际火灾问题的研究人员来说,参考价值大打折扣。它仿佛一本停留在经典物理学时代的教材,固步自封于已知的、相对简单的理想模型。火焰现象的研究日新月异,特别是涉及纳米颗粒的燃烧和等离子体辅助燃烧等交叉学科领域,这本书完全没有触及。阅读它,我感觉自己被带回了一个知识体系相对固化的时代,错失了理解当代火焰科学脉络的最佳时机。

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这本书的叙事节奏实在是太慢了,简直像是用一种极其古老且冗余的方式在阐述概念。我拿起这本书,是希望能尽快进入状态,掌握燃烧效率优化的核心参数。然而,书中花了大量的篇幅去追溯早期消防技术的演变,以及不同文化背景下对火的理解,这对于我这种急需解决当下能源转化效率问题的工程师来说,无疑是一种时间的浪费。更让我感到困惑的是,作者似乎对数据可视化持有一种近乎抵触的态度。在讨论气体动力学对火焰传播速度影响的章节中,我期待看到的是清晰的等值面图、矢量场分析或者至少是参数敏感性曲线的图表,但取而代之的是冗长、晦涩的文字描述,读者需要花费巨大的精力去脑海中构建一个三维的动态模型。这不仅降低了学习效率,更严重的是,它阻碍了对复杂多尺度现象的直观理解。对于火焰这种瞬态、高度非线性的过程,脱离了图形化的辅助,其内在的物理规律就变得模糊不清。这本书更像是一本历史文集,而非一本严谨的科学教科书,它在“讲述”火焰的历史,而不是“教授”火焰的原理,这与我购买它时所期望的实用价值相去甚远。

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说实话,这本书的结构组织存在着明显的逻辑断裂。它试图在一本书的篇幅内涵盖从火灾热力学到烟气毒性分析的全部光谱,结果就是每个领域都浅尝辄止,缺乏必要的连贯性。比如,在刚开始详细介绍了化学反应动力学的基本假设之后,下一章就跳跃到了大规模火灾的辐射传热模型,这两个主题之间的桥梁——即如何将微观反应速率转化为宏观热释放率——的论述极其单薄,令人费解。读者很难建立起一个完整的知识体系框架。读到关于“自催化”反应在聚合物燃烧中的作用时,我本想深入了解一下TGA(热重分析)数据如何被用来验证这些模型的,但作者仅仅提到了“通过实验验证”,却未展示任何实际的分析步骤或案例研究。这让这本书的实用指导意义大打折扣。它似乎更偏向于学术综述的初稿,缺乏经过精心打磨和优化的教学设计。我更希望看到的是,围绕一个核心现象(比如,特定燃料的稳定燃烧),层层递进地引入相关的热力学、流体力学和化学动力学工具,而不是像现在这样,东拉西扯,让读者始终处于“刚刚入门”的状态,无法深入挖掘任何一个关键环节。

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