火焰稳定课件.pptxVIP

*火焰穩定

*§8-1引言研究火焰的穩定性及穩定方法對工業燃燒裝置,保證穩定\安全燃燒是極其重要的一旦著火,在不同工作條件下使火焰能夠維持穩定地傳播,或者說使燃燒穩定地繼續下去而不熄滅要求不僅懂得在什麼條件下能保證火焰的穩定,而且還要知道防止火焰不穩定的方法火焰穩定分為:低速氣流下的火焰穩定,包括回火和吹熄問題高速氣流下的火焰穩定----工程中的火焰穩定多數屬於這種情況

*擴散火焰的穩定性和預混火焰的穩定性是不同的在穩定方法上擴散火焰有它自己的特點擴散火焰在工業裝置中應用更廣泛在深入探討預混火焰和湍流擴散火焰穩定特點及介紹火焰穩定方法之前首先討論一維火焰的穩定條件,因為它是火焰穩定的基礎層流火焰傳播速度的定義為SL: SL=up+unup為火焰前沿法向移動的分速度un為可燃混合氣在火焰前沿法向移動的分速度如果火焰傳播速度和可燃混合氣的流動速度方向一致,取負號;反之取正號

*一維火焰的穩定條件,前提為:可燃混合氣的燃料濃度在火焰傳播界限之內平面波的橫斷面直徑比熄火直徑大得多如果SL=un,火焰穩定在管內某處火焰傳播速度和可燃混合氣的流動速度相等,則火焰前沿移動速度為0,即up=0如果SLun,回火發生火焰傳播速度大於可燃混合氣的流動速度則火焰前沿就會一直向可燃混合氣側的方向移動如果SLun,吹脫(或吹熄\脫火)火焰傳播速度小於可燃混合氣的流動速度則火焰前沿就會一直向燃燒產物方向移動,直至火焰前沿被可燃混合氣吹走unSLSL=ununSLSLunSLununSL

*為了保證一維火焰的穩定,既不回火,又不吹熄,就必須是火焰傳播速度與可燃混合氣的流動速度相等,即:SL=un這個關係就是一維火焰的穩定條件實際火焰壁面處的散熱損失熄火距離內的火焰將熄滅壁面摩擦，靠近軸線處的火焰速度比靠近壁面處的速度快,粘性力使火焰前沿呈拋物面型浮力存在,拋物面的火焰前沿歪曲成非對稱形此時,火焰前沿各處的法向火焰傳播速度並不相同因此實際火焰的穩定條件是:必須保證火焰前沿各處的法向火焰傳播速度等於可燃混合氣在火焰前沿法向的分速度可燃混合氣燃燒產物SL圓管內實際火焰形狀

*§8-2本生燈火焰的穩定本生燈是實驗室中產生預混火焰的裝置本生燈的工作特性與工程上的低速燃燒裝置(噴射式無焰燒嘴\家用煤氣灶噴嘴等)有很多相似之處按化學當量比混合的可燃氣通過直管形噴嘴形成火焰,該火焰形成曲面錐型火焰外形特徵：火焰底部不和噴嘴出口重合，存在向外突出的一個區域，以及靠近壁面有一段無火焰區如採用收斂管，火焰形狀將接近正圓錐形，上述特點仍存在

*穿透區(熄火區)突出區圓頂火焰外形特徵為什麼會如此:在錐體頂部,由於火焰前沿的曲率半徑和火焰前沿厚度在數量級上相當,因此,熱傳導和活性分子擴散非常強烈,提高了當地火焰的傳播速度,使得錐頂變圓由於火焰向金屬壁面的散熱或活性分子的銷毀,靠近噴口處有一個無火焰區,稱為穿透距離或熄火距離因為可燃氣體的壓力大於大氣壓,使得可燃混合氣通過穿透距離逸出,引起突出邊緣可以定性地把本生燈火焰的層流火焰傳播速度隨徑向位置的變化繪在上圖中SL0r/rs1

*邊緣效應隨著徑向距離接近噴口內壁,層流火焰傳播速度急劇下降,直到Sl為0邊緣效應主要因為壁面的熄火效應所造成的,在固體壁面附近,總是有一個沒有火焰的區域,這個區域叫做熄火區,熄火區的厚度叫做熄火距離圓頂效應在噴口出口的軸線上,層流火焰傳播速度急劇增加,在頂部達到最大值由於接近頂部,預混可燃氣體被強烈地加熱,其中有輻射\對流\導熱的綜合作用,隨著靠近尖頂,預混可燃氣體的溫度升高,從而增加了層流火焰傳播速度SL0r/rs1穿透區(熄火區)突出區圓頂

*1錐形火焰的穩定條件在火焰前沿上取一微段,由於微段很小,可以認為是直線,速度分量如圖un、ut分別為可燃混合氣速度u的法向及切向分速度?為u與un之間的夾角SlunuutTT?NN??可燃混合氣法向分速度un的存在，使火焰前沿沿著NN?方向移動為了維持微元火焰穩定，其必要條件是可燃混合氣法向分速度等於火焰傳播速度，即： SL=un=ucos?上式就是米海爾松余弦定律

*米海爾松余弦定律SL=un=ucos?當?的取值範圍為：0???90o如果?=0o，則為平面火焰，實際上平面火焰是極不穩定的，一旦氣流速度發生稍許變化，就會破壞火焰傳播速度的平衡條件，火焰就會變形如果?=90o，即氣流速度平行於火焰前鋒，這時SL=0，這是不可能的，因此，?必須小於90o。通常，對一定的可燃混合氣，可以認為SL