燃烧学（西安交大） 第三章 气体燃料的燃烧.pptVIP

第三章 气体燃料的燃烧 第一节　着火基本原理 一、着火机理 第二节　火焰传播 大标尺弱湍动时，若w’uce，则展开上式为二项级数，并略去高次项得： 第三节　扩散火焰与预混火焰 湍流扩散 层流扩散 层流预混 正比d d2 d 与w无关 正比w 正比w D正比w*d 正比1/D 湍流扩散系数 ； 而层流时的分子扩散系数只是气体的物性常数。 本生灯的燃烧过程与火焰结构 　1、扩散火焰： 特征：火焰软弱无力，温度低，火炬长。 2、预混火焰（　　　　）： 内火焰锋面是预混物的火焰称为预混火焰。 特征：火焰有力、温度高、火炬短。 本生灯的燃烧过程与火焰结构 ３、脱火与吹熄： 当　　　 ，预混物流速太高，火焰将被吹离。 ４、回火 　　当　　　 ，而预混物流量很小时，流量很低，火焰可能逆流而传进本生灯，这种现象称为回火。 火焰稳定： 本生灯的燃烧过程与火焰结构 ５、点火环：（射流出口速度ｗ特性） 　　锥形火焰底部存在一稳定的点火环。射流扩散后速度越来越小，有些位置射流速度正好等于火焰传播速度，这样就形成了锚泊固定的火焰锋面，形成点火环。 　　 本生灯的燃烧过程与火焰结构 在ABCD内，uce≥w：锋面可以在边界BAC上锚泊固定，因为火焰锋面落到区域ABDC之内就必然逆流传播，又移动到边界BAC上；另一方面，火焰锋面如果跑到边界BAC的上游，那里ucew，火焰锋面又会顺流移动回到边界BAC上； 在ABCD外，ucew。 本生灯的燃烧过程与火焰结构 当θ很小时，记为sin θ =tg θ 由图3-23， 本生灯的燃烧过程与火焰结构 脱火图： 只能在截面４上找到一个w=uce点，其余点wuce。 极不稳定，不能建立点火环，煤气与一级空气预混物不能着火，温度t降低，熄火 脱火 回火图： 在1、2、3、4等各截面上都能找到w=uce点，形成稳定的着火环； 在相交点内部，ucew，逆流回火，直到一个截面上只存在一个uce=w点，如煤气的喷口淬熄处。 本生灯的燃烧过程与火焰结构 6、 影响特性： 变化会影响射流各截面上燃料浓度，影响过量空气系数。 α≈1时，uce最大，偏离则uce下降。 本生灯的燃烧过程与火焰结构 煤气中的烃在受热时遇不到氧气，裂解而产生炭黑，火焰呈明亮黄色，碳黑太多会引起燃烧不完全。 不可能回火，也不易脱火、极稳定，但火焰长、无力，化学不完全燃烧损失大，w太大时会冒浓烟。（气焊点火用） 影响气体燃料燃烧火焰稳定因素： 背景：实际w20m/s；高炉气含大量惰性气体，uce低，易脱火； 不利因素：①可燃混合物出口流速w；②成分不纯。 火焰稳定条件： 措施： ① 提高空气温度及提高气体燃料温度； ② 适当降低一次过量空气系数，提高火焰稳定性；（实际上， 缩小预混合距离，预混合程度降低） ③ 完全预混，火焰十分强烈，但稳定性较差。(实际都是预混为提高燃烧效率) 第四节　提高火焰稳定性的措施 实例1：板式无焰燃烧器 高速抽吸，多次预混，多孔燃烧(缩短火焰长度)。 实例2 ：喉口收缩型无焰燃烧器 小直径喷口可降低喉口流速下限，不易回火。 讨论： ①同一 材料、不同直径喷管时 同一材料，淬熄距离一样； 回火临届条件：在离壁面淬熄距离lcx处，w=uce lcx1=lcx2 w1w2 ②不同材料、同一直径 lcx（铜管）lcx（陶瓷） w铜管w陶瓷 一、湍流扩散火焰长度 ①层流预混火焰长度 ②湍流预混火焰长度 由于整体上预混火焰长度扩散火焰长度，所以一般只研究扩散火焰长度。 第五节　气体燃料燃烧时的火焰长度 一、湍流扩散火焰长度 湍流扩散火焰长度计算机理： 煤气和空气中的氧从火焰锋面的两侧向火焰锋面扩散进来，在火焰锋面上相遇而燃烧，燃烧产物（CO2、H2O）从火焰锋面又向两侧扩散离去，很薄的火焰锋面上煤气与O2流量必然符合化学反应当量比（即火焰锋面上不可能存在煤气或O2过剩）。 火焰锋面：煤气浓度与O2浓度符合化学当量比的点的轨迹连线。 一、湍流扩散火焰长度 设想为等温自由射流： 式中： CZS—射流轴心线上浓度； C1—射流出口处的浓度； S—距出口的轴线距离； a—湍流结构系数； R0—射流喷口半径。 射流中各点的煤气浓度与空气浓度之和应该是一样的，等于出口处的浓度和C1煤气+0=C