11 着火过程(简).ppt

?? 迅速、可靠地点火 ?? 稳定的燃烧 ?? 防火、防爆 着火：从无化学反应向稳定强烈的放热反应的过渡过程。 熄火：从稳定强烈的放热反应向无化学反应的过渡过程。 化学动力学因素： ??燃料性质 ??混气成分 ??环境温度 流体力学因素： ??气流速度 ??燃烧室结构尺寸 11 复习题 什么是着火温度和着火？什么是点火温度和点火？着火与点火的相同点与不同点是什么？ 着火温度和着火浓度的界限的影响因素有哪些？ 试解释为何着火和点火存在着火浓度界限？ 什么是热自燃，什么是链锁自燃？试解释气体燃料着火半岛的三限各自的着火机理？ 链锁自燃理论---链锁分枝反应及其发展条件 链锁着火条件 链锁着火条件： j＝0，即f=g，为反应从稳态向自行加速的非稳态过渡的临界条件。在此条件下的预混可燃气体温度成为链锁自燃温度。 温度增加，j0，此时活化中心不断积累产生爆燃。 温度降低，j0，此时反应速度趋于一定值而达到稳定状态。 链锁自燃理论---着火半岛现象 着火半岛 低压力下，可燃气体浓度低，由于器壁断链导致链的中断速度大于分枝速度(fg) 730 870 压力 a b c d 低界限 爆炸区 高界限 无爆炸 爆炸区 热爆炸界限 T/K f=g 低界限 P增加 P增加 fg 气体浓度大，活化中心互相碰撞失去活性，f=g, 高界限 P增加 P增加 反应放热显著，放热量大于散热量，温度增加，反应自动加速，f=g, 第三限界限 点燃理论 小火焰 炽热物体 电火花 工业炉强制点火 部分可燃物着火 火焰前沿传播 全部着火 点燃促使混合气体局部(点火源附近)化学反应加速，而自燃则在整个预混可燃气体内进行； 点火与自燃的区别： 点燃理论 点燃温度一般高于自燃温度； 预混可燃气体能否点燃不仅取决于点火源附近局部预混气体能否着火，而且取决于火焰能否在混合气中顺利传播。 点火方法： 炽热物体、电火花或电弧、小火焰、高温气体点燃、压缩 点火温度 T2－－临界温度(点火温度)，超过该温度，体系即开始着火。 点火的临界条件： 全部着火 可燃混合物的性质 散热条件 热源不再向可燃物传热 惰性气体 可燃气体 惰性气体 惰性气体 可燃气体 可燃气体 点火温度与着火温度 相同点： 实现着火的最低温度 不同点： 点火温度高于着火温度 沿热源法线方向上存在着温度梯度 由于发生化学反应，在热源法线方向上也存在着浓度梯度 点火温度影响因素 可燃混合物的性质 燃料的浓度、着火点、发热量、传热系数、活化能、化学反应常数等 燃料与氧化剂的混合状况(浓度、温度) 火源的性质 固体火源 比表面积 催化作用 电火花 最小电火花当量 成分 压力 温度 小火焰 混合物成分 接触时间 火焰尺寸 体系的紊流程度 可燃混合物的流速 低速气流：附面层内混合着火 高速气流：钝体等组织回流区，高温烟气回流 着火浓度界限 体系的压力 可燃混合物的成分 可燃物的浓度 温度 着火 着火浓度界限 着火浓度界限－－在一定压力或温度下，存在一定的浓度范围，超出了这一浓度范围，混合气不能着火，这个浓度范围即为着火浓度界限。 x1：浓度下限，能实现着火最小浓度 x2：浓度上限，能实现着火最大浓度 体系的压力 可燃混合物的成分 温度 点火浓度界限的影响因素 流速 可燃混合物的初始温度 提高初始温度，对大多数预混可燃气体来说，可使着火浓度界限变宽，主要使着火浓度上限提高，对下限影响不大 惰性气体 体系的压力 可燃混合物的成分 温度 点火浓度界限的影响因素 流速 可燃混合物的初始温度 流速对点燃界限的影响主要表现在与放热系数有关的Nu数变化上，流速越大，着火范围越小，越不容易点燃 惰性气体 体系的压力 可燃混合物的成分 温度 点火浓度界限的影响因素 流速 可燃混合物的初始温度 惰性气体 惰性气体 可燃混合气体中掺入一定量的不可燃气体后，着火范围变窄(浓度上限降低)，甚至使得可燃气体无法点燃。原因是不可燃气体的掺入影响到放热速度和火焰传播速度，导热性能好的气体能够促使火焰传播，而比热容大的气体则抑制火焰传播。 燃烧室中的着火与熄灭 燃烧室 燃料和氧化剂供应连续 燃烧室中反应物质的浓度不随时间变化 反应组分在燃烧室中具有一定的停留时间 燃料在燃烧室中燃烧具有一定的燃烧完全系数 假设 燃烧室是绝热的，着火与燃烧过程都是绝热的 燃烧室内的温度、浓度、压力等参数的平均值与出口参数相同，属于零维模型 均相可燃混合物着火燃烧的热量平衡 无因次量－燃烧完全系数 无因次量－温度 无因次量－时间 单位时间内可燃混合物反应所放出的热量 发热曲线 C0 可燃混合物初始浓度 C 可燃混合物出口浓度 T 可燃混合物出口温度 T0 可燃混合物初始温度 τ1 可燃混合物停留时间 τ2 可燃混合物完全燃烧所需时间 n=1，则k0≈1/τ2 均相可燃混合物着火燃