第五章火焰传播和火焰稳定性.ppt

* 混合气流速变动，环形点火区的尺寸会发生变化。 * 由前面的分析可以知道，火焰的位置受混合气流沿径向流速梯度的变化和管壁处的梯度。 假设喷嘴出口端面上混合气流速的分布是层流抛物线 * 由前面的分析可以知道，火焰的位置受混合气流沿径向流速梯度的变化和管壁处的梯度。 假设喷嘴出口端面上混合气流速的分布是层流抛物线 * 当alfa升高，也就是贫燃料混合气，比较容易吹熄，燃烧的稳定工作范围比较小 临界回火速度与喷嘴直径d0成三次方，因此d0增加，临界回火速度将按3次方指数增加，才能保证不回火 * 此图位从实验得到的CH4与空气在不同孔径时的回火特性曲线。 Cfs，接近化学恰当比时的浓度，最易回火，此时临界回火流量GcrB达到最大值。 * 此图为从实验得到的CH4与空气在不同孔径时的吹熄特性曲线。 * 1）降低喷口处的火焰传播速度。2）提高混合气在喷口处的速度 减小 * 由于工业生产中的燃烧装置，混合气的流速都非常高，远远大于脱火的极限流速，怎样才能保持火焰的稳定呢？人们就在气流中设置火焰稳定器。 * 从图中可以看出，截面形状1和2稳定性范围较窄，其他几种截面的形状稳定性范围为基本相同。 * 钝体能够稳焰的机理在于气体绕流钝体之后，在其下游尾迹中形成一种独特的流场结构。当混合气体流过V型槽时，流体的分离，在其下游的尾迹中形成一个回流区。由图可看出，截面上有两处轴向速度为零。如果把各个截面上所有轴向速 度为零的点连接起来，就可得到一个轴向速度为负值的区域，这就是回流区。回流区以外则是顺流区。因此形成了环流区。环流区的存在使气体从下游进入回流区，又从上游流出回流区。回流区是个高温区，把火焰热量通过漩涡带过来，实验表明，回流区内燃烧产物的温度可稳定在1000～1200K，成为一个理想的维持连续点火的热源区，可不断的点火 * V型槽火焰稳定理论有两种，能量理论和特征时间理论。 能量理论认为，由于回流区将热量不断的传给新鲜的混合气，使之吸热从而达到着火温度TB 回流区点火热源提供的能量 混合气变成燃烧产物吸收的能量为，其中M为与回流区热源接触的流量，此流量是与接触的面积，混合气的流速和密度有关的。因此m∝wpd2,则得到Qr/Qs 。 * 取决于混合气性质和燃烧反应的条件。 VcrA为火焰吹熄的极限流量，wcrA临界吹熄速度。 * 新鲜混合气在回流区外边界停留的时间ts与接触的面积成正比（回流区的特征尺寸），与流速成反比，则得到 根据前面我们推导的混合气的感应期是与压力和温度有关的，与压力（n-1)次方成反比，与温度是指数关系。则得到 能量理论与特征时间理论得到稳定性准则关系式都与梯度有关，即W/d， * 利用旋转气流在中轴部分形成中央回流区，切向在横截面形成环流。旋转气流中存在回流区和环流区，这两个区就称为着火后对混合气不断点火的热源区，保证火焰稳定。 带切向进气圆筒旋流装置中，混合气以切向速度进入圆筒，边旋转边前进，流出圆筒形成旋转射流。 * 叶片式旋流器是利用导向叶片使气流产生切向速度和径向速度，从而产生旋转 * 1.在管道的顶部形成死角区，由于气流的卷吸，形成回流。 2。由于惯性作用，会有一个区域形成滞止区，同样由于卷吸作用，形成回流。 共同点是利用流道几何结构产生回流漩涡，形成高温热源区。 * 气流从一排或多排小孔中进入圆筒中，在圆筒的顶部与带孔的壁面之间形成很多小的回流和旋涡区。其形成的原因是：顶部死角区内的气体被小孔射流卷吸带走后，形成了局部低压，这引起回流。另外在小孔之间的筒壁处也有气体滞止，也会被小孔射流卷吸，形成局部低压而引起回流旋涡。 应用于飞机上的火焰筒，火焰筒较粗，平均速度较低，把这个罐放进去。 逆向射流与主流相撞，形成前缘滞止区，环流区把高温的燃烧产物带到滞止区，形成高温的点火热源区。 * 通过燃料浓度与火焰传播速度的图发现，火焰传播只发生在一定的混合气浓度界限内，燃料气过多和国少的混合气，火焰将无法传播，虽然h2/空气的火焰传播速度壁CO和空气快得多，但前者的浓度界限却比后者窄得多。 富氧度越高，火焰传播越快。 氧化剂对火焰传播速度的影响可以从图中看出来，W表示富氧度，很坐标越小表示富氧度越高，从图中可以看出，含氧量增加可增大火焰传播速度。 图中表明，燃气的浓度过多或过少，火焰都无法传播，因此在火焰传播浓度界限之外，传播 速度等于零。从图中还可以发现，氢气预混气比一氧化碳预混气的火焰传播浓度界限要窄得多。两者都存最大火焰传播速度的化学恰当比浓度XFS * 燃烧反应速度与压力的关系是n次方（从阿累尼乌斯公式）。对于一级反应，火焰传播速度于压力有关，对于二级反应，应与压力无关，但在压力很低的情况下，火焰传播速度会随压力下降而减小。图为多种碳氢燃料混合气火焰传播速度与压力指数的关系。当传播速度在50~100cm