第4讲燃气燃烧的火焰传播解释.pdf

2014/10/15 燃气燃烧与应用 1 第四讲 燃气燃烧的火焰传播 ?第四讲：燃气燃烧的火焰传播 ?第一节 火焰传播的理论基础 ?第二节 法向火焰传播速度的测定 ?第三节 影响火焰传播速度的因素 ?第四节 火焰传播浓度极限 ?第五节 混合气火焰传播速度计算 额外 概念 重点 2014/10/15 燃气燃烧与应用 2 概述 ?燃气燃烧过程： 燃气 空气 混合 点火 燃烧 烟气 能量 第3讲： 点火 第2讲：混合 第1讲：燃烧计算 第4讲： 火焰传播 2014/10/15 燃气燃烧与应用 3 第一节 火焰传播的理论基础 ?正常火焰的传播： 局部燃烧 加热混合气 混合气燃烧 2014/10/15 燃气燃烧与应用 4 第一节 火焰传播的理论基础 ?火焰锋面(火焰面)： ?反应区 ?未燃气体与燃烧产物 的分界面 ?法向火焰传播速度Sn： ?火焰面法向移动速度 ?单位：m/s ?或者：m3/m2s 2014/10/15 燃气燃烧与应用 5 第一节 火焰传播的理论基础 ?管道火焰传播： 2014/10/15 燃气燃烧与应用 6 第一节 火焰传播的理论基础 ?层流流动管道： ?混合气速度均匀 ?火焰锋面平整 ?火焰面运动情况（逆流而上的鱼）： ?Snu：火焰面向上游移动 ?Snu：火焰面向下游移动 ?Sn=u：火焰面固定不动(实际需要) 2014/10/15 燃气燃烧与应用 7 第一节 火焰传播的理论基础 ?层流 ?气流速度慢 ?火焰面薄 ?光滑几何面 ?无噪声 ?湍流 ?气流速度快 ?火焰面厚 ?抖动粗糙 ?明显噪声 2014/10/15 燃气燃烧与应用 8 第一节 火焰传播的理论基础 Re2300, St/Sn=1 Re=2300~6000, St/Sn∝Re1/2 Re6000, St/Sn∝Re 2014/10/15 燃气燃烧与应用 9 第一节 火焰传播的理论基础 ?湍流火焰传播： ?小尺度湍流火焰（a） ?微团的平均尺寸小于层流 火焰锋面的厚度 ?大尺度弱湍流火焰（b） ?微团的脉动速度小于层流 火焰传播速度 ?大尺度强湍流火焰（c） ?微团的脉动速度大于层流 火焰传播速度 ?容积湍流燃烧（d） 图2-12 湍流火焰模型 1—燃烧产物 2—新鲜混气 3—部分燃尽气体 ?n—层流火焰厚度  ?T—湍流火焰厚度 2014/10/15 燃气燃烧与应用 10 第一节 火焰传播的理论基础 ?湍流火焰传播与层流火焰的区别： ?1)湍流脉动使火焰变形，从而使火焰表面积增加，但是 曲面上的法向传播速度仍保持为层流火焰速度。 ?2)湍流脉动增加了热量和活性中心的传递速度，反应速 率加快，从而增大了垂直火焰表面的实际燃烧速度。 ?3)湍流脉动加快了已燃气和未燃气的混合，从而缩短混 合时间，提高了燃烧速度。 2014/10/15 燃气燃烧与应用 11 第二节法向火焰传播速度的测定 ?法向火焰传播速度： ?在外界条件（温度、压力、湿度等）确定时，法向火焰 传播速度由混合物物理化学性质决定，是常数。 ?火焰传播速度的重要性 ?是燃气燃烧的重要特性 ?对燃烧稳定性、安全性有重要影响。 ?涉及 ?燃烧方法选择 ?燃烧器设计 ?燃气的安全使用 2014/10/15 燃气燃烧与应用 12 第二节法向火焰传播速度的测定 ?法向火焰传播速度的测定： ?静力法：可燃混合物静止，火焰运动 ?管子法 ?皂泡法 ?动力法：可燃混合物运动，火焰静止 ?本生火焰法 ?平面火焰法 2014/10/15 燃气燃烧与应用 13 第二节法向火焰传播速度的测定 ?管子法： ?直观 ?难点：获得平整火焰面 图2-13 1—玻璃管 2—阀门 3—火花点火器 4—装有惰性气体的容器 2014/10/15 燃气燃烧与应用 14 第二节法向火焰传播速度的测定 Sn Sv v nS f S F= 可见火焰 传播速度: 可知SvSn 2014/10/15 燃气燃烧与应用 15 第二节法向火焰传播速度的测定 管径 气流紊动加剧， 火焰面弯曲 散热影响大， 传播减速 临界直径 ?管子法： ?直观 ?可见火焰传播速度 ?受直径影响大 2014/10/15 燃气燃烧与应用 16 第二节法向火焰传播速度的测定 ?本生火焰法： 部分 预混 气体 内锥 外锥 cosn nS v v?= = 2014/10/15 燃气燃烧与应用 17 第二节法向火焰传播速度的测定 受管壁散 热影响 活化中心和 热量聚集 保持稳定的