燃料与燃烧(第三篇)B.ppt

第十二章 火焰的结构及其稳定性 §1 预混火焰 一、层流预混火焰 4、预混火焰稳定的基本原理 （1）在气流出口的周边处，如果气流速度发生变化，火焰传播速度也会变化； （2）如果气流速度在点4与火焰传播速度达成了平衡w=uL,，气流的边界速度梯度dw/dr等于火焰传播速度梯度duL/dr，则火焰就会在此稳定； （3）随着气流速度的增加，边界速度梯度加大，火焰将会被推离点4位置，火焰面离开喷口的距离加大，冷壁作用减弱,uL的速度梯度也会加大，可能在点3处再次达到平衡（w=uL, dw/dr=duL/dr)。 第十二章 火焰的结构及其稳定性 §1 预混火焰 一、层流预混火焰 4、预混火焰稳定的基本原理 （4）如果气流速度继续增加，uL的边界速度梯度不能再加大时，气流速度和火焰传播速度的平衡就将会破坏，而出现脱火现象（w＞uL)。位置2是出现脱火的极限工况； （5）当气流速度分布低于火焰传播速度分布线4时，火焰传播速度将处处大于气流速度（uL＞w)，这时就会出现回火。位置4是回火的极限工况； 第十二章 火焰的结构及其稳定性 §1 预混火焰 一、层流预混火焰 4、预混火焰稳定的基本原理 回火极限速度梯度的计算： r0—喷口半径 层流时，管道中气流速度呈抛物线分布： wmax—气流中心最大速度 12-6 第十二章 火焰的结构及其稳定性 §1 预混火焰 一、层流预混火焰 4、预混火焰稳定的基本原理 预混气流量： 因此任一点的气流速度为： 或者 第十二章 火焰的结构及其稳定性 §1 预混火焰 一、层流预混火焰 4、预混火焰稳定的基本原理 因此任一点的气流速度为： 对该式取导数得回火边界速度梯度为： 12-9 第十二章 火焰的结构及其稳定性 §1 预混火焰 一、层流预混火焰 4、预混火焰稳定的基本原理 （1）对给定混合比例的可燃预混气，回火临界 边界速度梯度g是常数(其具体数值可由实 验确定）； （2）回火极限流速与燃烧器喷口直径成正比， 口径越大回火的极限流速越高，越容易回火； （3）回火和脱火的临界速度梯度的大小与可燃 混合气本身的性质有关。 临界边界速度梯度 与燃料浓度的关系 第十二章 火焰的结构及其稳定性 §1 预混火焰 一、层流预混火焰 5、层流预混火焰的稳定范围 （1）火焰稳定区处于脱火极限流速和回火极限流速之间； （2）脱火极限流速和回火极限流速的位置与燃气性质和预混气浓度比例有关； （3）当一次空气系数接近1或者大于1时，稳定范围变小，很容易回火和脱火。 第十二章 火焰的结构及其稳定性 §1 预混火焰 二、紊流预混火焰 1、紊流预混火焰的结构 由于紊流脉动的影响， 紊流火焰面比层流火焰面要 厚，可以分为3个区域： 气流核心区l1、 燃烧反应区l2、 完全燃烬区l3 w—混合气平均流速， uT—紊流火焰传播速度， W产—产物速度 k1、 k2、 k3---实验常数 第十二章 火焰的结构及其稳定性 §1 预混火焰 二、紊流预混火焰 1、紊流预混火焰的结构 紊流火焰的长度为： 分析： （1）燃烧器的喷孔直径r0增大，火 焰会加长（w不变）； （2）气流速度w加大,火焰长度增 加（管径不变） （3）火焰传播速度uT越快,火焰会 缩短。 第十二章 火焰的结构及其稳定性 §1 预混火焰 二、紊流预混火焰 2、紊流预混火焰的稳定性 一般紊流的流速已经达到回火临界速度以上，所以回火不会发生，紊流火焰稳定的核心问题是脱火问题。 防止脱火的主要方法： （1）烟气回流加热火焰根部， 提高火焰传播速度； （2）小火加热主火根部稳焰； （3）旋转气流稳定火焰 （4）采用稳焰器稳焰。 第十二章 火焰的结构及其稳定性 §1 预混火焰 二、紊流预混火焰 防止脱火的主要方法： 第十二章 火焰的结构及其稳定性 §1 预混火焰 二、紊流预混火焰 防止脱火的主要方法： 第十二章 火焰的结构及其稳定性 §1 预混火焰 二、紊流预混火焰 防止脱火的主要方法： 第十二章 火焰的结构及其稳定性 §1 预混火焰 二、紊流预混火焰 防止脱火的主要方法： 第十二章 火焰的结构及其稳定性 §2 扩散火焰 一、层流扩散火焰结构 1