本书以燃烧过程碳烟颗粒物生成诊断及调控为主线，总结了碳烟颗粒物生成特性与机理，重点介绍了反扩散火焰碳烟生成诊断与调控的研究成果，主要包括基础反扩散火焰碳烟颗粒物生成机制、醇类燃料掺混及稀释气体对反扩散火焰碳烟颗粒物生成的调控作用与机理、反扩散火焰碳烟的局部调控创新方法、旋流燃烧碳烟颗粒物生成特性与机理等，概括了碳烟颗粒物的采样技术与研究方法。 本书具有较强的针对性和原创性，可供能源与环境、动力工程及工程热物理、污染物控制技术等领域的科研人员、工程技术人员参考，也可供高等学校能源与动力工程、环境科学与工程、化学工程及相关专业的研究生和本科生参阅。

第1章 绪论 001 1.1 能源与环境 001 1.2 燃烧颗粒污染物的危害 004 1.3 颗粒物排放控制的相关政策法规 005 1.4 本书框架结构及主要内容 007 参考文献 009 第2章 碳烟生成机理与特性分析 013 2.1 碳烟生成机理 013 2.1.1 燃料的热裂解 013 2.1.2 碳烟前驱物多环芳烃的生长 014 2.1.3 碳烟的初生成核 015 2.1.4 碳烟的表面生长 016 2.1.5 碳烟的氧化 016 2.2 碳烟的物理化学特性 016 2.2.1 碳烟的物理特性 016 2.2.2 碳烟的化学特性 020 2.3 不同形式火焰中初生碳烟的生成研究 020 参考文献 023 第3章 碳烟采样与研究方法 029 3.1 燃烧系统 029 3.2 碳烟采样方法及装置 030 3.2.1 热泳取样方法及装置 031 3.2.2 沉积取样方法及装置 032 3.3 温度测量系统 033 3.3.1 热电偶测温装置 033 3.3.2 辐射热损失修正 034 3.4 碳烟表征方法及设备 034 3.4.1 透射电子显微镜（TEM） 034 3.4.2 热重分析（TGA） 035 3.4.3 拉曼散射光谱分析（Raman） 037 3.4.4 X 射线衍射分析（XRD） 038 3.4.5 元素分析 038 3.4.6 比表面积及孔容分析（BET） 038 3.4.7 X 射线光电子能谱（XPS） 039 3.5 碳烟微观结构分析方法 039 3.5.1 HRTEM 图像处理程序 041 3.5.2 微晶特征参数的提取与计算 046 3.5.3 HRTEM 图像分析结果的重复性验证 047 参考文献 048 第4章 乙烯扩散火焰碳烟生成及掺杂醇类燃料的作用 051 4.1 概述 051 4.2 丁醇同分异构体的添加对碳烟生成特性的影响 052 4.2.1 实验工况 052 4.2.2 碳烟形貌特征 055 4.2.3 碳烟微观结构及微晶特征参数 062 4.2.4 碳烟石墨化特性 085 4.2.5 碳烟氧化活性 093 4.2.6 碳烟颗粒的元素组成及比表面特性 102 4.3 碳烟物理化学特性的关联性分析 104 参考文献 107 第5章 稀释气体对反扩散火焰碳烟生成的调控作用 110 5.1 概述 110 5.2 CO2、N2、He稀释气体对掺醇反扩散火焰碳烟的调控作用 113 5.2.1 研究工况 113 5.2.2 火焰特性 114 5.2.3 碳烟形貌特性及调控机制 115 5.2.4 碳烟尺寸计算 117 5.2.5 碳烟微观结构 120 5.2.6 碳烟石墨化分析 123 5.2.7 碳烟氧化特性与原因探讨 124 5.2.8 碳烟表面化学特性 128 5.3 添加H2O 对掺醇火焰中碳烟生成过程的调控研究 131 5.3.1 研究工况 131 5.3.2 火焰特征 132 5.3.3 碳烟表面形态与作用机理分析 136 5.3.4 碳烟微观特征 144 5.3.5 碳烟微晶结构参数 146 5.3.6 碳烟氧化活性及原因分析 148 参考文献 149 第6章 反扩散火焰碳烟的局部调控 153 6.1 概述 153 6.2 石英探针微量注射CO2 对乙烯反扩散火焰碳烟生成特性的影响 154 6.2.1 研究工况 154 6.2.2 微量CO2 注射作用下的火焰结构特性 155 6.2.3 碳烟形貌特征及空间演化 158 6.2.4 碳烟微晶结构及参数 160 6.2.5 碳烟石墨化程度 164 6.2.6 碳烟氧化特性 166 6.3 全局与局部CO2 添加方式对碳烟生成特性的影响对比 168 6.3.1 碳烟形貌对比 169 6.3.2 碳烟微晶长度和微晶曲率对比 169 6.3.3 碳烟氧化活性与XRD 谱图对比 172 参考文献 174 第7章 扩散旋流燃烧碳烟生成机理 176 7.1 概述 176 7.2 正/反扩散旋流燃烧系统 177 7.3 旋流对正庚烷/2，5-二甲基呋喃正扩散燃烧碳烟生成特性的影响 179 7.3.1 研究工况 179 7.3.2 旋流对火焰形状的影响 179 7.3.3 旋流对碳烟生成量的影响 180 7.3.4 旋流对碳烟微观特性的影响 181 7.3.5 旋流对碳烟石墨化程度的影响 195 7.3.6 旋流对碳烟氧化活性的影响 198 7.3.7 原因分析 198 7.4 旋流对正庚烷/2，5-二甲基呋喃反扩散燃烧初生碳烟的生成特性研究 201 7.4.1 火焰工况 201 7.4.2 火焰结构 202 7.4.3 初生碳烟生成量 203 7.4.4 初生碳烟形貌特征 204 7.4.5 初生碳烟微观结构 205 7.4.6 初生碳烟石墨化程度 210 7.4.7 初生碳烟氧化活性 212 7.5 正庚烷/2，5-二甲基呋喃正扩散与反扩散旋流燃烧碳烟生成特性对比 214 7.5.1 正/反扩散燃烧碳烟微观特性的对比 214 7.5.2 正/反扩散燃烧碳烟石墨化程度的对比 215 7.5.3 正/反扩散燃烧碳烟氧化活性的对比 215 参考文献 217 第8章 结论与研究展望 219 8.1 结论 219 8.2 研究展望 220 8.2.1 实验设计 220 8.2.2 诊断方法 221 8.2.3 调控方法 221