第六章气体射流与扩散燃烧.ppt

作业2： 圆形喷口向大气喷射出CO气体射流，喷口直径d0=65mm，喷射速度u0=1.7m/s， CO动力粘度为1.748×10-5kg/(m.s)，密度 ，估算点燃以后喷口轴心线上火焰长度为多少米。 湍流扩散火焰长度估算的经验公式 浮力起主要作用区，无因次火焰长度经验公式： 动量起主要作用区，无因次火焰长度经验公式： 火焰弗卢得数（Froude Number）：初始射流动量通量与作用在火焰上的力的比。 扩散火焰长度估算的经验公式 恰当比： 当量直径： 无因次火焰长度： 例： 已知：丙烷射流火焰的出口直径为d0=6.17mm，丙烷的质量流量和射流出口丙烷密度为： 环境压力为1atm，温度为300K，密度为 ，燃烧温度 试估算：射流火焰的长度。 作业1： 已知：丙烷射流火焰的出口直径为d0=3.085mm，丙烷的质量流量和射流出口丙烷密度为： 环境压力为1atm，温度为300K，密度为 ，燃烧温度 试估算：射流火焰的长度。 其他形式射流的扩散混合 圆形自由射流 平面（矩形）射流 平行射流 环状射流 同轴射流 交叉射流 旋转射流 受限射流 Thank you! * 总的说来，所有射流的形式基本上为两大类， 直流射流和旋转射流。 在工程上常见的射流形式为圆孔自由射流、同轴射流、交叉射流、平行射流、环状射流、旋转射流、受限射流和逆向射流。 图a中为圆孔自由射流扩散火焰，燃料与空气有个边界区，火焰发生在边界区。 图B为同轴射流扩散火焰，燃料走中心的管，气体走环形的管，其中空气过剩时形成上火焰面1为扩散火焰面，空气不足或燃气过剩时形成火焰面2 图C为逆向喷射，空气与浓混燃气的喷射方向相反。同时存在预混火焰和扩散火焰中间形成预混火焰，外侧为扩散火焰。 原则上，什么形状的扩散火焰都可以达到，为什么？只要控制燃料和空气的喷射方向，以及燃料与空气的预混比例。 * 前面各章讨论的燃烧规律，是以预先均匀混合好的可燃混合气作为对象的。完全预混燃烧器中不存在燃气与空气之间的混合扩散问题。 扩散燃烧则不同，燃料气体与空气（氧化剂）是分别供入燃烧室的，然后边混合边燃烧。 在这种情况下，以射流供入的燃气或空气必然在燃烧室中互相扩散混合达到着火的浓度范围时才能燃烧。 扩散火焰总是发生在燃气与空气（氧化剂）的交界面上，燃烧速度更多地取决于燃气与氧化剂的混合速度，而不是取决于燃烧反应速度和火焰传播速度。 一般说，扩散火焰比预混火焰更长和更光亮。扩散火焰的形式取决于射流的形式。因此，气体的扩散燃烧常常称为射流燃烧。 * 射流的预混合程度对扩散火焰的形成以及它的完全燃烧程度有很大的影响。 　 （1）射流的预混合程度非常高（例如a 大于1），则生成的是动力火焰。当a 在1附近时，动力火焰的燃烧反应速度最快，温度高，火焰传播速度大，因而火焰长度较短。 　 　 （3）射流有部分预混合的空气（例如一次空气系数0a 1）时，则射流火焰将分为内外两层，内层属动力燃烧，外层属扩散燃烧。 从图中可以看出当然了与空气充分混合燃烧，只有一层火焰，当空气系数为化学恰当比时，火焰长度最短。 当alfa,1，火焰就有两层了，在动力火焰的外层有剩余的燃料与周围空气混可燃烧形成扩散火焰，火焰外层的颜色开始发黄。 Alfa继续减小，内层动力火焰的变化不大，燃烧温度与燃烧速度都下降，燃料剩余更多，燃烧速度放慢，外层火焰变长 E图中，一次空气系数更小。 图 c，d，e都为部分预混合燃烧。 * 从无量纲发热率的公式可以看出，扩散燃烧与预混燃烧不同，扩散燃烧只与停留时间有关，与温度无关。 * Τ增大，完全燃烧系数增加，燃料的发热量增大，φ1与φ2的交点，就是稳定工况，φ1 ＝φ2＝ φ， φ1是Τ的函数，如果停留时间不变， φ1就不变，因此提高扩散燃烧完全度的主要途径，强化扩散混合过程或增加停留时间。燃烧室的稳定燃烧温度水平不仅取决于扩散燃烧完全程度，还取决于燃烧室的热量收支平衡。如果无量纲换热率的斜率增大，，稳定工作的温度水平降低。反之，则升高。停留时间增大，稳定工作的温度水平提高。 * 喷孔尺寸不变，，火焰的长度与焰形随流出速度变化的规律。层流火焰的表面光滑，界限清晰，随着流速的增加，火焰长度也随之增加，此部分还属于层流区。当流速增加到某数值，层流火焰的的顶部出现破裂点，破裂点后开始出现局部的湍流，火焰表面有皱褶，界限开始模糊，进入了过渡区，随着流速的增加，破裂点下移，湍流