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第五章 燃烧的基础知识 本章主要内容 燃烧现象与分类 可燃混合气的着火与着火理论 预混合气的点燃与火焰传播 液体燃料的雾化与扩散燃烧 3、点燃 3、点燃 最低点火能量 能够可靠着火所需要的最小能量称为最低点火能量。 对应于一定浓度、温度和压力的可燃混合气，存在一个最小点火能量，相应的，有一个不能点燃混合气的电极间隙极限，称为熄火间隙 * * ★燃烧是燃料化学能转化为热能的有效途径 ★燃烧直接影响动力输出和燃油经济性 ★燃烧也直接影响有害物的生成和排放 能源消费结构_燃烧方式获取能量占主导 世界一次能源消费结构（2004） % Worldwide energy supply in TW (1012W) 世界一次能源消费结构 In 2005, total worldwide energy consumption was 500 Exajoules (= 5 x 1020 J) with 80-90% derived from the combustion of fossil fuels. 主要内容 1. 燃烧现象与分类 2. 可燃混合气的着火与着火理论 3. 预混合气的点燃与火焰传播 4. 液体燃料的雾化与扩散燃烧 1) 燃烧(combustion)定义 可燃物质(燃料)与氧化剂(空气中的氧气)产生的 剧烈放热化学反应，并伴有流动、传热、传质 等物理现象（光和热） 2) 燃烧分类 固相燃烧 固体燃料没有挥发而在表面与空气(氧气) 燃烧 气相燃烧 燃料以气体状态与空气混合燃烧 ① 预混燃烧：着火前燃料气体或燃料蒸气与 氧化剂已按一定比例形成混合气的燃烧 ② 扩散燃烧：着火前燃料与氧化剂是相互分 开的，着火后燃料边蒸发边与空气混合的 燃烧 内燃机中所有燃烧属于两种燃烧中的某一 种或两种燃烧的组合 燃烧火焰分类 预混 非预混/扩散 预混火焰与扩散火焰 扩散火焰 半预混火焰 全预混火焰 α1：一次空气系数，即燃烧前同气体燃料混合 的空气量与理论空气量之比 ? Different flame types of Bunsen Burner depending on air flow through the valve. 1. valve closed 2. valve semi-opened 3. valve nearly fully opened 4. valve fully opened 蓝焰光谱 Spectrum of a blue flame from a pocket butane torch clearly showing non-continuum spectral emission 无回火可能 有回火可能 有焰（黄或白色）燃烧 无焰（蓝色）燃烧 浓度和温度分布不均匀，易产生碳烟 浓度和温度分布均匀，不易产生碳烟 φa=1.2-6.8，稳定稀燃 φa=0.8-1.2，难以稀燃 燃烧速度取决于燃油和空气的混合速度 （混合气形成的影响极大） 燃烧速度取决于化学反应速度(即混合气 温度和浓度) （混合气形成影响不大） 扩散燃烧(柴油机) Diffusion Combustion 预混燃烧(PFI汽油机) Pre-mixture Combustion 预混燃烧与扩散燃烧的对比 1) 着火 Ignition 可燃混合气进行化学反应引起的突然加速 失控现象叫着火。着火是燃烧过程的初始 阶段。本质上也是燃烧 主要内容 1. 燃烧现象与分类 2. 可燃混合气的着火与着火理论 3. 预混合气的点燃与火焰传播 4. 液体燃料的雾化与扩散燃烧 着火阶段 主要内容 1. 燃烧现象与分类 2. 可燃混合气的着火与着火理论 3. 预混合气的点燃与火焰传播 4. 液体燃料的雾化与扩散燃烧 2) 着火理论 热着火理论（谢苗诺夫Semenov,N.N） 在可燃混合气着火过程中, 主要依靠热量的不 断积累而自行升温, 使反应速度按指数函数迅 速增大, 最终导致着火 “零”维模型假设: 容器V内各处混合物浓度及温度都相同 在反应过程中，容器V内各处反应速度都 相同 容器的壁温T0及外界环境的温度在反应