燃气法向火焰传播速度实验..doc

教学实验 2005 燃气法向火焰传播速度实验 指导书 哈尔滨努谢尔特教学实验设备有限公司 电话：0451 013936441288 一、实验目的及要求 火焰传播速度（又称燃烧速度）是燃气燃烧的重要特性之一。它影响火焰的稳定性，是燃气燃烧器和燃烧设备设计的主要依据，也是判定燃气互换性的基本参数。 本实验采用本生火焰法测定燃气的法向火焰传播速度。要求掌握测定原理、测定方法，了解测定的操作过程和所需的仪器设备。 二、基本原理 火焰前沿焰面沿其法线方向朝邻近未燃气体移动速度称作法向火焰传播速度。法向火焰传播速度仅与可燃混合气体的物理化学性质有关，决定法 向火焰传播速度值的基本量有：燃气成分、可燃混合气体的 预热温度以及燃气与氧化剂混合浓度。 利用本生火焰法测定法向火焰传播速度是一种应用广泛 而且较为完善的方法。本生火焰有内焰和外焰两部分组成。 当燃烧稳定时，内焰是静止火焰的焰面，焰面上任意点的法 向火焰传播速度Sn与该点的气流速度对焰面的法向分量Vn 相等。因此，测出Vn即可得到Sn。 实际上内焰并非是一个几何正锥体，焰面各点上的Sn 也并不相等。但为了得到比较简单的计算公式，可假定焰面 上Sn值不变，内焰为几何正锥体，见本生火焰示意图1，则有： 将（2）、（3）代入（1）得： 根据上式测出混合气体流量L、火焰高度h和管口半径r便可求出法向火焰传播速度。 三、仪器设备 燃烧管：用来混合燃气和空气，并使燃气在管口处燃烧； 测高仪：放大倍数12X；有效工作距离1~4m；最小读数值0.02mm； 气体流量计：2只；分别测定燃气和空气流量； 空气泵：供给燃烧所需的空气； 四、测量系统 测量系统见图（2），燃气与空气分别经过气体流量计进入燃烧管，根据燃气与空气的流量以及燃气的理论空气量可以算出一次空气系数α。可调节空气阀或燃气阀得到不同的α值。 五、测试步骤 准备工作 （1）用于测定燃烧管的管口内径（自备）； （2）预先测试成分或热值； （3）预先测试用气体密度计测量燃气密度； （4）校正空气和燃气的流量计，见湿式气体流量计校正实验指导； （5）按测试系统图连接仪器设备； （6）用卡尺测量燃烧管的管口内半径r，单位以厘米计； （7）进行气密性实验，打开气源阀门，关闭燃烧管上燃气阀门，压力计无压降。 2、测量方法 （1）打开电源，启动气泵，关闭空气调节阀门； （2）先打开燃气阀，点燃火焰，这是呈扩散式燃烧； （3）慢慢开启空气泵调节阀，送入空气。当出现火焰内锥时，即可测量燃气及空气的流量，同时记录燃气及空气流量计上的压力和温度； （4）用测高仪测得火焰内锥高度h，单位以厘米计； （5）用所测量的燃气成分或低位发热量，用来计算理论空气需要量。 （6）多次适当增加或减少空气量，即改变一次空气系数，测出相应的火焰内锥高度。 将测得的数据填入测试表中。 五、实验记录及计算 理论空气需要量的计算 理论空气需要量可以燃气的成分进行计算： 式中：H2、CO、CmHn、H2S、O2为燃气各种成分的体积百分数（%）。 理论空气需要量可以燃气的低热值采用下式进行估算： 当QDW11000KJ/Nm3时 当QDW11000KJ/Nm3时： 一次空气系数的计算 一次空气系数可按下式计算： 当测定时流体的参数与标定时的参数不相同时，流量计的流量需进行校正，流量计修正系数 F的计算如下： 式中： —气体流量级的标定系数，L—气体流量，—气体密度，P —气体绝对压力， T —气体绝对温度；角标c表示测定时参数，角标b表示标定定时参数。 法向火焰传播速度Sn的计算 根据测得的燃气及空气流量、火焰内锥高度、燃烧管管口半径按（4）计算法向火焰传播速度Sn。 绘制Sn-α曲线 根据测试结果，以α为横坐标，Sn为纵坐标，绘制Sn-α曲线。由此可以得到最大火焰传播速度Sn max和相应的一次空气系数值。 思考题 1. 影响火焰传播速度测量精度的主要因素有哪些？ 2. 测量法向火焰传播速度的实际意义有哪些？ 附表1 火焰传播速度测试表 日期： 气样来源： 人员： 性 质： 燃烧管半径（cm） 序 号 1 2 3 4 5 室内参数 室内温度（℃） 大气压力（pa） 燃气参数 燃气温度 （℃或K） 燃气压力