燃气燃烧与燃烧装置 教学课件 作者 刘蓉 刘文斌第二章燃气燃烧理论.pptVIP

水平管中的火焰传播模型 （1）如Sυ，则火焰面向气流的上游方向移动； （2）如S υ ，则火焰面向气流的下游方向移动； （3）如S= υ ，则气流速度与火焰传播速度相平衡，火焰面驻定不动。 （二）湍流火焰传播 湍流火焰 （二）湍流火焰传播 1、表面燃烧理论 认为存在皱曲的分隔已燃气与未燃气的火焰面。 2、容积燃烧理论 在强紊动下，不存在分隔已燃气与未燃气的火焰面，而是在整个火焰区交错存在已燃气和未燃气，以及燃烧气体。 形状特点： 焰面皱曲、加厚、火焰变短。 燃烧特点： 燃烧强度大、易脱火。 3、湍流火焰的特点 4、湍流火焰传播速度 4、湍流火焰传播速度 St —湍流火焰传播速度； Sl —层流火焰传播速度； F —整体湍流火焰面积； F ′ —实际的被湍流微团扭曲了的火焰面积。 则 St·F=Sl·F′ 即 St=Sl·（F′/F） 二、法向火焰传播速度的测定 （一）静力法 使可燃混合气体静止，火焰移动，测定火焰移动速度的方法。 （二）动力法 可燃混合气体流动，火焰固定，测定火焰传播速度的方法。 （一）静力法 用静力法(管子法)测定Sn的仪器 1—玻璃管 2—阀门 3—火花点火器 4—装有惰性气体的容器 （二）动力法 本生灯：1855年由一位叫本生的人发明的燃烧器，它能从周围大气吸入一部分空气与燃气预混，在燃烧时形成不发光的蓝色火焰。部分预混的可燃气体燃烧可形成的双层火焰。 1、本生火焰法 利用本生灯的相对规则的锥形火焰测定法向火焰传播速度的方法。 通过火焰内锥的流线分布情况 本生火焰法的原理： 则 ∵ 法向火焰传播速度沿燃烧器截面的分布 2、平面火焰法 利用整流装置使可燃混合气流在喷嘴上速度均匀地形成平面火焰而测定法向火焰传播速度的方法。 三、 火焰传播浓度极限 （一）火焰传播浓度极限 能使火焰继续不断传播所必需的最低燃气浓度，称为火焰传播浓度下限（或低限）。 能使火焰继续不断传播所必需的最高燃气浓度称为火焰传播浓度上限（或高限）。 上限和下限之间就是火焰传播浓度极限范围。 火焰传播浓度极限又称着火浓度极限或爆炸极限。（参见附录2） 常用燃气的爆炸极限 燃气种类 爆炸极限（空气中体积%） 常压、20℃ 下限 上限 H2 4.0 75.9 CO 12.5 74.2 CH4 5.0 15.0 焦炉煤气 4.5 35.8 石油伴生气 4.4 14.2 液化石油气 1.7 9.7 （二）测定方法 （三）影响火焰传播浓度极限的因素 1、助燃剂 燃气在纯氧中着火燃烧时，火焰传播浓度极限范围将扩大。 2、混合物温度 提高燃气－空气混合物温度，会使反应速度加快，火焰温度上升，从而使火焰传播浓度极限范围扩大。 （三）影响火焰传播浓度极限的因素 3、压力 提高燃气－空气混合物的压力，其分子间距缩小，火焰传播浓度极限范围将扩大。 4、惰性气体浓度 可燃气体中加入惰性气体时，火焰传播浓度极限范围将缩小。 5、其它 含尘量、含水蒸气量以及容器形状和壁面材料等因素，有时也影响火焰传播浓度极限。 课堂练习： 计算氢气、甲烷的最大法向火焰传播速度时的过剩空气系数α。 第二章 燃气燃烧原理 第一节 燃气的着火 第二节 燃气的点火 第三节 火焰的传播 第一节 燃气的着火 基本概念： 稳定的氧化反应过程 不稳定的氧化反应过程 燃气的着火 稳定的氧化反应过程： 如果氧化反应过程发生的热量等于散失的热量，或者活化中心浓度增加的数量正好补偿其销毁的数量，这个过程就称为稳定的氧化反应过程。 不稳定的氧化反应过程： 如果氧化反应过程生成的热量大于散失的热量，或者活化中心浓度增加的数量大于其销毁的数量，这个过程就称为不稳定的氧化反应过程。 由稳定的氧化反应变为不稳定的氧化反应的瞬间称为着火。（或化学反应速率很高，释放大量能量——热，其中一部分以光的形式——火焰——表现出来，此瞬间现象称为着火）。 燃气的着火： 自然着火：化学反应由于某种原因自行加速到极高的情况而着火。 强迫着火：由外界能源如点火器加入到可燃混合其中引起的着火。 支链着火：由于活化中心（H、CH、OH、O）浓度迅速增加，引起反应加速而着火的现象。 热力着火：氧化反应中的放热，除各种耗损外，仍有余两加热自身，是反应加速而着火的现象。 燃气着火的形式 热力着火的机理 假设容器内壁面温度为T0，容器内的反应物温度为T，反应物的浓度为CA、CB。那么，单位时间内容器中由于化学反应产生的热量为 热力着火的机理 单位时间内燃气与空气的混合物通过容器向外散失的热量为： 可燃混合物的热力着火过程 化学反应而发生的热量与温度T的关系为指数曲线L 散热量与温度的关系是直线M 热力着火的条件 热力着火的条件 用式(2-1)和式(2-2)代入以上联立方程式可得到： 合并以上两式可得 热力着火的条件