第四章-爆 炸与爆 炸的理论(补).pptVIP

第4章 燃烧与爆炸的理论 4.1 火焰传播理论 4.2 谢苗诺夫热自燃理论 4.3 链锁自燃理论 4.1 火焰传播理论 一、预混气中火焰的传播理论 火焰（即燃烧波）在预混气中传播，从气体动力学理论可以证明存在两种传播方式： 正常火焰传播 爆轰 （一）物理模型与雨果尼特方程 （一）物理模型与雨果尼特方程 将 代入式（2） 或将 代入式（2） 同理： (4)，瑞利方程 结论：燃烧前后质量的平方（ （或 ））为定值，记做 。 即 : （且 0） 产物的压力 与 成线性关系。 分析瑞利方程 图 由于 0。（斜率） （下图） 来流气的状态为（ ），在瑞利图为点S。 过点S的直线（且 0）在第一、三象限不复存在。凡满足瑞利方程的均为过点S的直线簇。 ， ，等压线， 。 ， （ ）， 等密线， 。 Hugoniot（雨果尼特）方程来源 将式（1）与能量方程耦合 Hugoniot（雨果尼特）方程来源 ∵ Hugoniot（雨果尼特）方程来源 结论： 是双曲线型。 若无燃烧反应， 。 过点S的Hugoniot曲线。 。 （一）物理模 型与雨果尼特方程 （二）正常火焰传播与爆轰 1、爆轰区 （Ⅰ）区是爆轰区。 ① 燃烧后气体压力要增加。 ② 燃烧后气体密度要增加。 ③ 燃烧波以超音速进行传播 2. 正常火焰传播 （Ⅲ）区是正常火焰传播区。 ① 燃烧后气体压力要减少或接近不变； ② 燃烧后气体密度要减少； ③ 燃烧波以亚音速（即小于音速）进行传播。 二、层流预混气中正常火焰传播速度 （一）传播机理 1．火焰前沿概念 若在一长管中充满均匀混气，当用电火花或其它火源加热某一局部混气时，混气的该局部就会着火并形成火焰。火焰产生的热量会由于导热作用而输送给火焰周围的冷混气层，使冷混气层温度升高，化学反应加速，并形成新的火焰。这样使一层一层的新鲜混气依次着火，也就是薄薄的化学反应区开始由引燃的地方向未燃混气传播，它使已燃区和未燃区之间形成了明显的分界线，称这层薄薄的化学反应发光区为火焰前沿。 2．火焰前沿的特点 2．火焰前沿的特点 （1）火焰前沿可以分成两部分：预热区和化学反应区。 （2）火焰前沿存在强烈的导热和物质扩散。 3．火焰传播机理 （1）火焰传播的热理论 火焰能在混气中传播是由于火焰中化学反应放出的热量传播到新鲜冷混气中，使冷混气温度升高，化学反应加速的结果。 3．火焰传播机理 （2）火焰传播的扩散理论 凡是燃烧都属于链式反应。火焰能在新鲜混气中传播是由于火焰中的自由基向新鲜冷混气中扩散，使新鲜冷混气发生链锁反应的结果。 （二）层流火焰传播速度——马兰特简化分析 1．物理模型 1．物理模型 反应区中温度分布为线型分布 热平衡方程式为： 2．火焰传播速度 2．火焰传播速度 2．火焰传播速度 2．火焰传播速度 2．火焰传播速度 应该指出这一理论还不完善，例如未燃混气初温如果等于这里的着火温度，则火焰传播速度为无穷大，这显然是错误的。 （三）物理化学参数对层流火焰传播速度的影响 1．混气初温 混气初温增加，混气燃烧时火焰温度就越高，化学反应速度Ws会越快，火焰传播速度Sl就越高。 实验结果表明，通常，其中n＝1.5～2。 2．压力 对二级反应，压力与火焰传播速度关系不大。 3．可燃气体浓度 混气中可燃气与空气比值不同，火焰传播速度不同。 实验发现混气中可燃气与空气比值存在一个最佳比值，在此最佳比值条件下火焰传播速度最快，否则会下降。 理论上这个最佳比值应等于化学当量比，即＝1. 但实际燃烧时的最佳比值往往并不等于1，而是有些差别，这与实际燃烧时情况很复杂，影响因素很多有关。 3．