燃烧学-第五章.pptVIP

*表4-7某些气体混合物的爆炸浓度极限*在充满预混合气的燃烧设备内，通常是在某一局部区域首先着火，接着在着火区形成一层相当薄的高温燃烧区，称为燃烧区或火焰面。依靠火焰面的热量使邻近的预混合气引燃，逐渐把燃烧扩展到整个混合气范围。这层高温燃烧区如同一个分界面，把燃烧完的已燃气体(燃烧产物)和尚未进行燃烧的未燃混合气分隔开来。在它的前方是未燃的混合气，而在它的后方是已燃的燃烧产物。随时间推移，火焰面在预混合气中不断向前扩展，呈现火焰传播(flamepropagating)的现象。可燃混合气着火部分向着未燃部分导热和扩散活性粒子，火焰锋面不断向未燃部分推进，使其完成着火过程，称为层流传播速度。**可以用来作定量计算，但在实际运用中，更多的是采用经验公式来计算，所以更多的是用作定性分析各种参数对层流火焰传播速度的影响程度。*补充：试述层流火焰结构及特点。*混合气配比对火焰传播速度影响很大。这是因为燃料量不同会使燃烧温度有很大的变化。从而引起火焰传播速度变化。对大多数混合气来说、最大火焰传播速度是发生在化学计量比条件下。对每一种燃料—氧化剂的可燃混合气都存在一定的可燃界限，其上限为混合气浓限，下限为混合气稀限。这是维持火焰传播的一个必要条件。*湍流的定义是认为湍流的涡团运动与分子运动相似而得到的。由于湍流的涡团运动的距离不可能精确的测量，所以常常对湍流中流体各点速度之间采用时间和空间上的统计相关来研究湍流尺度。*传播速度：＞1000m/s机理：冲击波作用小尺度湍流火焰条件流体微团的平均尺寸层流火焰面厚度现象–能够保持规则的火焰锋面–湍流火焰面厚度δΤ层流火焰面厚度δn特点小尺度湍流火焰只是增强了物质的输运特性，从而使热量和活性粒子的传输加速，而在其他方面没有什么影响未燃气瞬时速度分布火焰面大尺度弱湍流火焰条件–流体微团的平均尺寸层流火焰面厚度–脉动速度w’层流火焰传播速度un现象–火焰锋面扭曲–火焰锋面未被吹破瞬时火焰传播方向未燃气瞬时速度分布瞬时火焰面形状大尺度强湍流火焰条件–流体微团的平均尺寸层流火焰面厚度–脉动速度w’层流火焰传播速度un现象不存在连续的火焰面层流火焰理论：动量传递、传热和传质三者相似，其输运系数数值相等故：邓克尔根据相似性，得到：小尺度湍流火焰:2300Re5000结论：湍流火焰传播速度不仅与可燃混合气的物理化学性质有关(Sl)，还与流动特性有关（）。大尺度弱湍流火焰：5000Re6000邓克尔：式中Ft和Fl分别为火焰前沿皱折表面积和来流的几何横截面积（即层流火焰面面积）即:只要求出即可求出谢尔金:假设湍流火焰表面是由无数锥形组成。故：火焰前沿面积的计算：用锥体面积表示有一定的误差，最近开始应用分形几何学的方法。大尺度强湍流火焰：Re6000挞兰脱夫：出现小团块燃烧，燃烧既可能在未燃混合气区，也可能在已燃的燃烧产物区。湍流火焰传播速度取决于脉动速度与层流火焰传播速度之比。（C=1~3.5）容积燃烧理论燃烧化学反应在火焰中各处表现都以不同速度进行着。湍流输运使不同成分的气体在火焰区内燃烧同时进行着掺混，燃烧与掺混造成火焰传播。强调：燃烧产物和可燃气体强烈混合的一面。大尺度强湍流火焰模型可以设想成大团大团未燃烧的可燃混合物冲破火焰锋面，而输入高温的燃烧产物中，大团大团的高温燃烧产物也冲破火焰锋面而输入未燃烧的可燃混合物中。这些大团的尺寸都超过层流火焰厚度，它们在输运之后都保存自己的独立性，一下子不能和周围气团混合。湍动使火焰迁移到哪里，就燃烧到哪里。所以这时的火焰传播速度可以认为近似等于脉动速度与层流火焰传播速度之比。挞兰脱夫：相似性假定方程：St小尺度湍流火焰邓克尔：谢尔金：大尺度湍流火焰大尺度弱湍流火焰：大尺度强湍流火焰：(Re6000)邓克尔：谢尔金：挞兰脱夫：火焰传播速度规律四、影响湍流火焰传播速度的因素湍流情况湍流强度越大，火焰传播速度越大。燃料种类以及可燃混合物成份已经发现，湍流火焰的最大值偏向富燃料侧。压力压力增加将使湍流火焰传播速度增