燃烧学-06-火焰传播与气体燃料燃烧

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1、第六章火焰传播与气体燃料燃烧¾火焰传播的基本概念¾层流火焰传播¾紊流火焰传播¾气体燃料层流燃烧¾气体燃料紊流燃烧EnergyandEnvironmentInstituteofChongqingUniversityChongqing40044,P.R.CHINAE-mail:Ranjy@cqu.edu.cn，023-65102107—EERCQ—引言¾在许多实际的燃烧设备中，燃烧总是首先由局部地方着火，然后逐渐传播到周围其他地方。¾燃烧之所以能够由局部而向周围发展，正是因为火焰有这种传播特性。¾层流燃烧虽是比较简单的燃烧问题，但它却包含着燃烧理论的基

2、本问题。¾实际的燃烧虽然都是紊流燃烧，但是有关层流火焰传播的一些研究结果，对阐明燃烧中的许多基本现象，特别是反应动力学规律有着重要的意义。EnergyandEnvironmentInstituteofChongqingUniversityChongqing40044,P.R.CHINAE-mail:Ranjy@cqu.edu.cn，023-65102107—EERCQ—引言¢燃料燃烧过程中，火焰的稳定性与火焰传播速度关系极大。¢电厂燃烧系统的安全运行也与火焰传播速度关系密切。例如，煤粉管道中某一处着火后，火焰迅速蔓延、扩散，导致制粉系统着火或爆炸。

3、¢了解火焰传播的知识，有助于掌握燃烧过程的调整要领，对稳定着火和防止爆燃极为重要。EnergyandEnvironmentInstituteofChongqingUniversityChongqing40044,P.R.CHINAE-mail:Ranjy@cqu.edu.cn，023-65102107—EERCQ—第一节火焰传播的基本概念一、火焰传播假设在一管道容器中充满了均匀的可燃混合气，当用电火花或其它加热方式在混合气的某一局部，例如在管子开口处加热而火焰传播示意图使气体燃料着火，并形成火焰。此后依靠导热的作用将能量输送给火焰邻近的冷混合气层，

4、使混合气温度升高而引起化学反应，并形成新的火焰，这样，一层一层的新鲜混合气依次着火，也即薄薄的化学反应区开始由点燃的地方以一定速度向未燃混合气均匀地传播。EnergyandEnvironmentInstituteofChongqingUniversityChongqing40044,P.R.CHINAE-mail:Ranjy@cqu.edu.cn，023-65102107—EERCQ—火焰前沿¢火焰传播，指当可燃混合物在某一区域被点燃后，火焰从这个区域以一定速度往其他区域传播开去的现象。该速度称为火焰传播速度。¢已燃区与未燃区之间形成了明显的分界线

5、，化学反应发光区为火焰前沿（或称为火焰锋面）。如图所示。EnergyandEnvironmentInstituteofChongqingUniversityChongqing40044,P.R.CHINAE-mail:Ranjy@cqu.edu.cn，023-65102107—EERCQ—火焰传播速度¢火焰传播速度，指燃料燃烧的火焰锋面在法线方向上的移动速度。¢火焰在管道中传播，由于管壁的摩擦，管道轴心线上的传播速度要比近管壁处大。粘性使火焰面略呈抛物线的形状，而不是完全对称的火焰锥。浮力的作用又使抛物面变形。同时由于散热，管壁对火焰还有淬熄作用，

6、当管径太小时，将不能维持火焰传播。EnergyandEnvironmentInstituteofChongqingUniversityChongqing40044,P.R.CHINAE-mail:Ranjy@cqu.edu.cn，023-65102107—EERCQ—二、火焰传播的形式¢如果在静止的可燃混合气中某处发生了化学反应，则随着时间的进展，此反应将在混合气中传播，根据反应机理的不同，稳定的火焰传播可划分为正常传播（或称为缓燃）和爆燃两种形式。EnergyandEnvironmentInstituteofChongqingUniversity

7、Chongqing40044,P.R.CHINAE-mail:Ranjy@cqu.edu.cn，023-65102107—EERCQ—1.火焰正常传播¢火焰正常传播是依靠导热和分子扩散使未燃混合气温度升高，并进入反应区而引起化学反应，从而使燃烧波不断向未燃混合气中推进。¢速度一般不大于1-3m/s。¢正常传播是稳定的，在一定的物理、化学条件下（例如温度、压力、浓度、混合比等），其传播速度是一个不变的常数。¢从管子开口端点燃可燃混合气，火焰向内传播即为正常传播。EnergyandEnvironmentInstituteofChongqingUnive

8、rsityChongqing40044,P.R.CHINAE-mail:Ranjy@cqu.edu.cn，023-6510