六层流预混火焰传播.pptVIP

各地房改过 第六章 层流预混火焰传播与稳定 提 纲: §6.1 基本概念 提 纲: 提 纲: 提 纲: 提 纲: 式中的系数 式中温度和压力的指数 是当量比 的函数,可以表示为: 根据以上给出的公式和系数,我们能够计算出不同初温和初压下的层流火焰传播速度。 氢-空气的层流火焰速度 氢的最大火焰速度在稍富的混合物（Φ=1.1）处 氢的最大火焰速度为280 cm/sec 甲烷-空气的层流火焰速度 插图表示化学恰当比的火焰速度与压力的关系 烷烃最大火焰速度在稍富的混合物（Φ=1.1） 烃-空气的层流火焰速度 对于乙烯和乙炔，最大火焰速度分别为Φ=1.2和Φ=1.4处 乙炔的最大火焰速度为160 cm/sec 丙烷-空气混合物的层流火焰速度 插图表示化学恰当比的火焰速度与压力的关系 烷烃最大火焰速度在稍富的混合物（Φ=1.1）处 惰性物质或添加剂的影响： 惰性物质，一方面直接影响燃烧温度从而影响燃烧速度，另一方面，通过影响可燃混合气的物理性质（热扩散系数）来（明显）影响火焰传播速度。 大量实验证明，惰性物质的加入，将使火焰传播速度降低，可燃界限缩小，以及使最大的火焰传播速度值向燃料浓度较少的方向移动。 甲烷-氧-氮混合物火焰速度 当氧化剂中氧的摩尔分数增加时，火焰速度增加。随着氧化剂中氧的摩尔分数增加，反应速率通过氧的密度和反应温度增加而增加。 物理参数的影响 (1)压力的影响 一般碳氢燃料燃烧过程的反应级数1.5～2，因此： (v =0～0.25) 压力对火焰传播速度的影响较小。 一级反应，压力增加，层流火焰传播速度下降； 二级反应，与压力无关。 若将 及 代入（6－8b），得 (2)初始温度的影响： （C=1.5～2） 初温增加，火焰传播速度增加。 初温 增加 理论燃烧温度 升高 火焰传播速度 增加。 1-C2H4/空气；2-C3H8/空气；3-CH4/空气 (3)火焰温度的影响： 火焰温度增加按指数规律影响火焰传播速度，可见 主要受火焰温度影响。 淬熄距离 根据火焰传播的临界条件可得出： 淬熄距离与火焰传播速度及压力成反比。 淬熄距离 ：当管径或容器尺寸小到某个临界值时，由于火 焰单位容积的散热量太大，生热量不足，火焰 便不能传播。这个临界管径叫淬熄距离 。 淬熄距离与混气浓度的关系 温度对淬熄距离的影响 影响层流火焰传播速度的因素 (层流火焰传播速度数据) 基本概念 一维层流预混火焰传播模型 火焰厚度 火焰稳定 §6-4 火焰厚度 火焰中温度和浓度梯度决定于火焰厚度，因为这些梯度支持火焰的扩散过程。 对于大的活化能，Ti≈Tb，于是 （6-13） 火焰厚度和火焰传播速度是相互联系的,其定性关系可以从xi处的能量平衡求得。 (6-13) 与化学恰当比呈弱函数关系，火焰厚度与火焰 速度成反比。火焰速度与当量比具有一定的函数关系。 热扩散系数 测量的大气压下预混甲烷-空气火焰厚度与公式计算值比较，模型计算值与实验值用化学恰当比混合物归一。 与预热区厚度 反应区厚度 （6-14） 之比如下式所示： 与预热区相比，反应区很薄（火焰厚度 ） ≈ 式中n为总的反应级数。方程（6-16）表示火焰厚度随压力减低而增加。对于预混层流火焰结构的大多数实验研究都是在低压（典型的压力低于0.1大气压）下进行的，所以火焰是足够厚的，因而，有很好的分辨率。 （6-16） (1) 火焰厚度主要取决于它的 与 值 (2) 火焰厚度很薄（仅十分之几或百分之几毫米） – 在火焰厚度内完成了： ? 传热\ 扩散\ 化学反应过程 – 火焰厚度内，温度\浓度相差很大，有较大的温度梯度 与浓度梯度，可以保证： ? 热量很快从化学反应区传出 ? 快速扩散迅速供给反应区反应物 ? 保证火焰以一定的速度传播 例6.3 在一个大气压力下，贫燃丙烷-空气混合物中自由伸展的绝热火焰传播速度为30cm/s，火焰厚度为2mm。如果压力下降为0.25个大气压，求该混合物中自由伸展的绝热火焰传播速度和火焰厚度？ 解： 影响层流火焰传播速度的因素 (层流火焰传播速度数据) 基本概念 一维层流预混火焰传播模型 火焰厚度 火焰稳定 §6-5 火焰稳定 一、火焰稳定的分类 低速气流下的火焰稳定，包括回火和吹熄问题 高速气流下的火焰稳定——工程中的火焰稳定 多数属于这种情况 二、火焰稳定条件 注：（1）火焰锋面总是