burning 高等燃烧学讲义 清华大学课件_精品.ppt

5-5 (5) 碳粒燃烧的某些实验结果 理论分析结果和直径为1.5mm的悬挂碳粒燃烧的实验结果定性一致 环境温度小于900度（摄氏）为动力燃烧，900到1000度之间为扩散-动力燃烧，1000到1200度之间为扩散燃烧 但是当环境温度大于1200度时，再度出现扩散-动力燃烧 这是观察到碳粒周围有兰色透明的CO火焰和气相空间中局部高温（1480度）出现。 看来温度不太高时，单膜反应模型近似正确，但是温度更高时必须考虑CO2表面还原反应和CO容积反应 * 5-5 (6) 双膜反应（双燃烧面）模型 设表面上只有CO还原反应和驻膜内有CO扩散燃烧， 驻膜内热物性为常数 基本方程和边界条件： * 双膜反应（双燃烧面）模型（续1） * 双膜反应（双燃烧面）模型（续2） * 5-6 煤粒燃烧--（1）基本方程 设煤粒有同时进行的水份蒸发，热解挥发和焦炭燃烧 煤粒表面同时有三种反应，不考虑驻膜内的挥发份和CO反应 基本方程和边界条件是 * 5-6 煤粒燃烧--（2）方程的解 积分驻膜内的扩散和能量方程给出 * 5-6 煤粒燃烧--（2）方程的解 （续） * 5-6 煤粒燃烧--（3）某些实验结果 悬挂淮南烟煤粒质量损失和温升的实验结果证实上述煤粒燃烧模型符合实际，可以用于煤粉燃烧模拟中 悬挂煤粒的实验结果表明，煤粒燃烧分成着火期，挥发份燃烧期和焦炭燃烧期 烟煤粒燃烧实验给出下列经验关系式 * 第六章 湍流燃烧简介-(1)研究背景 实际的火焰都是湍流的 燃烧强度(火焰长度)和火焰稳定是两个重要问题 研究目的是提高火焰稳定性和燃烧强度(缩短火焰长度) 湍流扩散火焰长度和来流速度无关 湍流预混火焰长度比层流预混火焰的短, 受速度影响弱, 火焰厚,有噪音 钝体后方闭式湍流预混火焰扩张角随x增加而变小 加栅网增大湍流使火焰缩短 高速时火焰张角不随混合比和来流速度变化 湍流的特征有湍流强度, 湍流尺度和频率等, 只有两个独立变量 * 湍流燃烧简介-(2)湍流射流扩散火焰 基本方程 * 湍流射流扩散火焰(续1) 引入Zeldovich转换, 不用求解方程, 能证明扩散火焰温度是绝热燃烧温度 * 湍流射流扩散火焰(续2) 不用求解方程, 由一般分析可以证明湍流扩散火焰长度只和管口半径及环境氧浓度有关, 和速度以及其它因素无关 火焰长度正比于管口半径 火焰长度大致和环境氧浓度成反比 * 湍流燃烧简介-(3)湍流预混火焰--Damkohler-Shelkin皱折的层流火焰模型 湍流火焰由微元层流火焰面构成，微元层流火焰仍以Sl传播 湍流火焰是皱折了的层流火焰 湍流增大了火焰面积，从而增大了火焰传播速度或燃烧速率 湍流燃烧速率受湍流和反应动力学二者的影响，湍流影响更大 湍流火焰长度受来流速度，湍流度和反应动力学三者影响 * 湍流燃烧简介-(3)湍流预混火焰（续）Summerfield-Shetinkov容积燃烧模型 对皱折火焰面模型曾有怀疑：强烈湍流混合下是否存在微元层流火焰面 上述模型假设湍流微团中或者是新鲜混合物，或者是燃烧产物，无中间状态，湍流对燃烧的影响是运动学的方式 容积燃烧模型认为湍流通过混合影响燃烧 反应和湍流混合同时发生 不同的湍流微团有不同的温度，浓度和反应率 湍流通过强化混合提高燃烧率 * 湍流燃烧简介-(4)火焰稳定 热燃烧产物的回流可以稳定火焰（维持火焰不灭） 钝体，突扩台阶，凹槽，拐弯，逆向射流，同向射流都可以产生回流区 回流区长度正比于钝体宽度或直径 有燃烧时中心回流区增长，边角回流区缩短 实验结果及其近似表达式是 * (4)火焰稳定(续1)Zukosky-Marble模型 热燃烧产物的回流点燃—xiL 点燃失败, 即灭火 * (4)火焰稳定(续2)Zukosky-Marble模型 * * * 第五章 液滴和煤粒燃烧—5-1液滴蒸发和燃烧-(1)研究背景 基本现象1: 液体燃料燃烧有液面燃烧, 液雾燃烧, 预蒸发燃烧 基本现象2: 液体燃料燃烧经常发生于气相, 经常是扩散燃烧, 燃烧速率和液体密度成反比 液雾燃烧本身又有预蒸发燃烧, 液滴扩散燃烧以及二者的混合 对液雾燃烧而言, 研究液滴的蒸发和燃烧是重要的 * 5-1(2)静止空气中液滴的蒸发和燃烧 低强度蒸发是常规传热传质 * 5-1（3）基本方程 基本假设：准定常；球对称层流有反应流动；无自燃和强迫对流；燃料和氧相遇扩散；无辐射和体积力；热物性为常数 * 基本方程（续） 和纯导热方程的区别：有对流，导热/扩散和反应项；表面处 有斯蒂芬流 运用连续方程和内边界条件，以及由表面到任一个半径处积分可得 * 5-1(4)液滴纯蒸发 对纯蒸发，反应率为零，将上述一阶微分方程由液滴表面到半径为无限大处积分，可以得到蒸发率表达式 此式反映了斯蒂芬流对传热传质的削弱作用 * 5-1(