气体火焰传播试验.ppt

* * 实验二 静压法气体燃料火焰传播速度测定 主讲：申明召 一、实验目的： 1.熟悉静压法（管子法）测定火焰传播速度 （单位时间内在单位火焰面积上所燃烧的可 燃混合物的体积）的方法。 2.了解火焰传播速度u0、火焰行进速度up和 来流（供气）速度us相互之间的关系。 一、实验原理： 在一定的气流量、浓度、温度、压力和管壁散热情况下，当点燃一部分燃气——空气混合物时，在着火处形成一层极薄的燃烧火焰面。这层高温燃烧火焰面加热相邻的燃气——空气混合物，使其温度升高，当达到着火温度时，就开始着火形成新的焰面。这样，焰面就不断向未燃气体方向移动，使每层气体都相继经历加热、着火和燃烧过程，即燃烧火焰锋面与新的可燃混合气及燃烧产物之间进行着热量交换和质量交换。层流火焰传播速度的大小由可燃混合物的物理化学特性所决定，所以它是一个物理化学常数。 图3.过量空气系数(即空 气消耗系数)对火焰燃烧 温度的影响 图4.预热空气温度对火焰 燃烧温度影响 图5.过量空气系数 对火焰传播速度影响 三、试验设备及原理图 1．空压机 2．LPG罐 3．燃气阀 4．燃气流量计5．空气流量计 6．引射管 7．温度计 8．稳压筒 9．可燃气进口端 10．11.空气压力表 12．空气旁通稳压阀 13．石英玻璃管 14．点火枪 四、试验步骤 1. 开启排风扇，保持室内通风，防止燃气泄漏造成对人员的危害。 2. 起动压缩空气泵，直至压气机停止工作，保证储气罐有足够的空气量。 3. 打开空气(进气)总阀，按要求设定预混空气定值器压力(定值器已预先调整好，勿需学生调整)。 4. 开启液化石油气开关阀，使燃气管充满石油气，然后打开燃气(进气)总阀。 5. 稍开预混空气调节阀及燃气调节阀，使石英玻璃管内充满一定浓度的燃气-空气可燃混合物(参考参数：燃气流量4.2L/h；空气流量280~300L/h)。 6. 用点火枪在石英玻璃管出口端点燃可燃混合气(注意点火枪不能直接对着玻璃管中心，防止流动的可燃混合气对点火花的吹熄)；如点火不成功，则重新调整燃气和空气的流量，保证可燃混合物处在着火浓度极限范围内，直至点火成功。 7. 观察石英玻璃管口的火焰形态。 8. 交替调节预混空气调节阀和燃气调节阀，使火焰呈预混合火焰的特征。 9. 微调空气阀和燃气阀，使可燃混合气流量微量减小，致使石英玻璃管口火焰锋面朝着可燃混合气一侧缓慢移动。当火焰锋面基本置于石英玻璃管中间段位置时，微量调节空气流量阀门，使可燃混合气流量微量增大。当燃烧速度等于可燃气的来流(供气)速度时，火焰行进速度等于零，此时，火焰锋面在空间驻定静止不动。 如果供气速度调节过大，会造成火焰脱火；反之，会造成回火而吹熄；此时重复5~10过程，直至燃烧火焰锋面在石英玻璃管中间段驻定而不移动。(火焰锋面驻定参考参数：燃气压力0.30kPa，流量4.2L/h；空气压力0.75kPa，流量270L/h) 10. 管内的火焰特征，在有条件的情况下用数码相机或摄像机拍摄管内的火焰形状。 11. 记录试验台号，当地大气压，燃气、空气流量及压力。 12. 关闭燃气和空气阀门，整理试验现场。 五、实验报告及思考题 1. 根据理想气体状态方程式(等温)，将燃气和空气测量流量换算成(当地大气压下)石英玻璃管内的流量值，然后计算出混合气的总流量，求出可燃混合气在管内的流速us(石英玻璃管内径12.7mm)。由于火焰锋面驻定时up=0，可以近似认为火焰传播速度u0等于来流速度us。 2. 静压法(管子法)观察到的火焰有哪些特征？为什么？ 3. 过量空气系数(即空气消耗系数)和预热空气对火焰的燃烧速度、火焰传播速度有何影响？ 4. 倘若石英玻璃管无限长且管内充满了可燃混合气，一端闭口，一端开口；在开口端点火，产生行进火焰，请叙述将会出现怎么样的燃烧现象？ * * *