第五章預(yù)混合氣的層流燃燒

1、內(nèi)燃機(jī)燃燒學(xué)基礎(chǔ)內(nèi)燃機(jī)燃燒學(xué)基礎(chǔ) 氣有浩然，學(xué)無止境 求真務(wù)實(shí)，開放拓新 2021年12月12日主講人主講人: : 李國祥李國祥 教授教授 博導(dǎo)博導(dǎo) 白書戰(zhàn)白書戰(zhàn) 副教授副教授 博士博士 第五章第五章 預(yù)混合氣的層流燃燒預(yù)混合氣的層流燃燒3 本章討論預(yù)混合氣的燃燒，在燃燒過程中，化學(xué)動(dòng)力學(xué)和傳熱過程同時(shí)在發(fā)揮著作用。 火焰通常指一個(gè)迅速進(jìn)行著劇烈放熱的氣相反應(yīng)區(qū)，并常常伴隨著發(fā)光現(xiàn)象的空間區(qū)域。 隨著可燃混合氣供給反應(yīng)區(qū)的條件不同，預(yù)混合火焰可以是靜止的，也可以是在傳播中的，在大部分的實(shí)際燃燒設(shè)備中，燃燒總是首先由局部地方開始，然后逐漸傳播到周圍其他地方，因此火焰?zhèn)鞑サ难芯烤哂惺种匾囊饬x。

2、5 - 1超聲速火焰和亞聲速火焰第1章 緒論 5爆轟和爆燃的區(qū)分火焰前鋒的傳播過程火焰從某一局部向周圍擴(kuò)展的過程，亦即燃燒反應(yīng)區(qū)的推移過程。實(shí)際上化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的很快，反應(yīng)區(qū)實(shí)際上只是很薄的一層，甚至可以看作是一間斷面，叫做火焰前鋒，將未燃的新鮮混合氣和已燃的燃燒產(chǎn)物分開?；鹧媲颁h面的傳播過程就是火焰的傳播。ffssuufffssspupu22ffsshuhu2222質(zhì)量守恒方程動(dòng)量守恒方程能量守恒方程聯(lián)立質(zhì)量守恒方程和動(dòng)量守恒方程，得瑞利方程：整理得：質(zhì)量、能量守恒方程整理得：雨高尼奧方程：sffsffssppuu11222222222222fffssssfuuhh21111sffsffppu

3、21111sffsssppusffssfpphh112方程左邊：利用狀態(tài)方程及關(guān)系式消去溫度項(xiàng)：瑞利方程代表了在給定初始狀態(tài)（ps、s、us）后，從流動(dòng)的觀點(diǎn)來說，其最終狀態(tài)（pf、f、uf）必須滿足的關(guān)系。在壓強(qiáng)p和比容1/坐標(biāo)上，瑞利方程是一通過（ps， 1/s）點(diǎn)，斜率為 -（psus）2的直線，稱為瑞利或米海爾松直線。所有可能的最終狀態(tài)必定在此直線上。雨高尼奧方程代表給定初始狀態(tài)（ps、Ts、s）和H后，從能量角度上來說，其最終狀態(tài)（pf、Tf、f）必須滿足的關(guān)系。在壓強(qiáng)p和比容1/坐標(biāo)上，雨高尼奧方程是一曲線，稱為雨高尼奧線或阮金線，所有可能的最終狀態(tài)必定在此曲線上，對(duì)不不同的H，可

4、得一組雨高尼奧線。HTTchhsfpsf)(1kkRcp011211Hppppkksfsfssff既能滿足流動(dòng)觀點(diǎn)又能滿足能量觀點(diǎn)的最終狀態(tài)，在p-1/平面上由瑞利線和雨高尼奧線的交點(diǎn)來確定。上C.J點(diǎn)，下C.J點(diǎn)1，3包圍區(qū)域，爆轟，A為強(qiáng)爆轟，B為弱爆轟4，6包圍區(qū)域，爆燃，D為強(qiáng)爆然，C為弱爆燃，正常燃燒爆轟對(duì)應(yīng)的質(zhì)量流強(qiáng)sus較大，終態(tài)壓強(qiáng)較高，密度也變大；爆燃對(duì)應(yīng)的質(zhì)量流強(qiáng)sus較小，終態(tài)壓強(qiáng)較低，密度變小。在緩燃時(shí)，特別是us小時(shí)，壓強(qiáng)降低很小，近似等壓過程。實(shí)際上爆轟波相對(duì)于新鮮混合氣的推進(jìn)速度是超聲速的，而爆燃波相對(duì)于新鮮混合氣的推進(jìn)速度是亞音速的。為進(jìn)一步看清各參數(shù)間的關(guān)系，

5、將能量公式改寫一下，并由氣體力學(xué)的公式得： 是加熱前后馬赫數(shù)的函數(shù)：當(dāng)滯止溫度參數(shù)以及k值給定后，Maf將與Mas一一對(duì)應(yīng)，則靜壓比pf/ps也可以求出，圖5-3給出了幾個(gè)關(guān)系圖，) 1()11 (*2*sfsssssfsosofspTTMaskTTTTTTTTTcH*sfTT2222222*211211)11(sffssfsfMakMakMakMaMaMaTT一維爆轟波的結(jié)構(gòu)如圖所示，由兩層組織，第一層是絕熱的激波，其厚度僅為分子自由程的幾倍，氣體通過這層以后，溫度大為提高，足以引起燃燒。但由于激波很薄，燃燒不能在這里進(jìn)行，因此燃燒部分形成另外一層，厚度比激波要大的多，但實(shí)際上仍然較薄，這兩

6、層緊緊相連而正常燃燒波的傳播，則是由傳質(zhì)傳熱過程共同決定的，其速度一般不大于1-3m/s。 緩燃到爆轟的轉(zhuǎn)變 緩燃到爆轟的轉(zhuǎn)變現(xiàn)象與汽油機(jī)的敲缸有密切的關(guān)系。汽油機(jī)的敲缸機(jī)理有兩種主要的理論： 一種是前面提及到的末端氣體壓縮自燃理論 另一種理論則試圖用緩燃轉(zhuǎn)變?yōu)楸Z的過程來解釋。 若把可燃?xì)獬錆M一端封閉的直管中，在封閉端點(diǎn)燃，則火焰開始以正常速度傳播，在經(jīng)過一段距離后，會(huì)逐漸加速，直至引起爆轟，在兩端封閉的管中也會(huì)出現(xiàn)該現(xiàn)象。如圖所示為根據(jù)縫隙高速攝影照片給出的火焰加速圖。燃燒后的氣體，像一個(gè)逐漸加速的氣體活塞，產(chǎn)生的壓縮波一聲波向前傳播，直至在正?；鹧媲懊婺程庍_(dá)到足夠強(qiáng)度，引燃新鮮混合氣，以

7、至出現(xiàn)爆轟 爆燃加速的原因是很復(fù)雜的： 有的解釋認(rèn)為是由于活化粒子所起的作用。隨燃燒過程的進(jìn)展，活化粒子增多并向前擴(kuò)散，使火焰?zhèn)鞑ニ俣燃涌?另一種解釋認(rèn)為由于已燃?xì)怏w的膨脹使火焰推進(jìn)速度加快，產(chǎn)生紊流，而紊流火焰的傳播速度比層流快的多，這種自紊流化過程將促使火焰?zhèn)鞑ニ俣燃涌?爆燃波加速引起的爆轟波的出現(xiàn)位置，與當(dāng)時(shí)緩燃波已達(dá)到的位置是有一定距離的。并不是緩燃波把火焰直接傳過去的。爆轟波一出現(xiàn)，因其傳播速度極快，故在爆轟波掃過的空間內(nèi)，壓力幾乎立即同時(shí)提高，這種現(xiàn)象如出現(xiàn)在內(nèi)燃機(jī)燃燒室內(nèi)，顯然會(huì)引起不良后果。 然而在直管中由弱波疊加，發(fā)展成足以引燃可燃?xì)獾臎_擊波，最后形成穩(wěn)定傳播的爆轟波，需要一

8、個(gè)過程，也需要足夠的空間距離，但汽油機(jī)燃燒室內(nèi)空間較小，爆轟波是否來得及形成的確是個(gè)疑問。但有一點(diǎn)可以肯定，在汽油機(jī)爆震時(shí)，末端氣體也不是整個(gè)容積同時(shí)自燃，而是在距火焰前鋒面一定距離處，出現(xiàn)新的火焰中心。這是實(shí)驗(yàn)證實(shí)了的。 沖擊波與爆震的聯(lián)系5 - 2層流預(yù)混火焰第1章 緒論 17l火焰是一個(gè)以亞音速，自維持傳播的局部燃燒區(qū)域。l火焰是局部的，即火焰在任何時(shí)候都只占可燃混合物的很小部分。l火焰是亞音速的，緩燃波 在緩燃這種燃燒傳播方式中，根據(jù)層流狀態(tài)的不同，還有層流燃燒和紊流燃燒之分。 在Re比較小時(shí)，氣體流動(dòng)是層流的，燃燒也是層流的。 層流預(yù)混火焰的重要性： 本身就比較重要，如煤氣爐灶、加熱

9、爐、本生燈等。 是研究紊流預(yù)混火焰的基礎(chǔ)。湍流火焰理論都是基于對(duì)層流火焰理解的基礎(chǔ)上提出來的。 在上節(jié)的分析中，我們采用的是燃燒波的一維傳播模型，雖然在實(shí)際管道中層流火焰的前鋒往往并不是平面的，并且伴有相當(dāng)復(fù)雜的物理現(xiàn)象，但這種簡化對(duì)于闡明某些最基本的概念是有幫助的。 事實(shí)上，當(dāng)充滿可燃混合氣的等直徑管道的一端用火花塞點(diǎn)火時(shí)，若管道不是太短，并且火花塞的能量比點(diǎn)火所需的最小能量大不太多，則確實(shí)可以觀察到近于平面的火焰?zhèn)鞑?，在從火花?10倍管徑距離處，火焰?zhèn)鞑ニ俣冉朴诓蛔儭?在研究燃燒問題過程中，常要用到基本火焰速度的概念，假設(shè)up為火焰沿著管子相對(duì)于空間固定觀察者的傳播速度，us為新鮮混合

10、氣對(duì)于觀察者的速度，則基本火焰速度uo定義為層流火焰前鋒在垂直于它本身方向上相對(duì)于新鮮混合氣的速度： uo=upus 式中，當(dāng)火焰?zhèn)鞑シ较蚺c新鮮混合氣流向一致時(shí)取負(fù)號(hào)，否則取正號(hào)。uo又稱正交速度。21 在正常燃燒時(shí)，層流火焰厚度一般很薄，只有十分之幾甚至百分之幾毫米。 在這薄層中，物質(zhì)卻經(jīng)歷了急劇的物理和化學(xué)變化。 速度、溫度、組分和壓力的分布曲線定性地分布于下圖中，火焰前鋒厚度可以定義為最到溫差（Tf-Ts）和在分布曲線拐點(diǎn)上出現(xiàn)的最大溫度低度dT/dx之比maxdxdTTTsf 所謂火焰的穩(wěn)定傳播，就是速度、溫度、組分和壓力等各種參數(shù)空間分布的穩(wěn)定傳播過程 根據(jù)不同組分的流動(dòng)方程、傳熱方

11、程和擴(kuò)散方程來求出壓力、溫度等各種分布和基本火焰速度，是火焰?zhèn)鞑ダ碚摰娜蝿?wù)22 綜合性理論：綜合考慮所有組分的混合氣的初始條件、輸運(yùn)性質(zhì)、熱力學(xué)性質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)機(jī)理和化學(xué)動(dòng)力學(xué)細(xì)節(jié)，企圖獲得完全解的理論。 工程實(shí)踐中，主要關(guān)心火焰?zhèn)鞑ニ俣?，并不需要火焰結(jié)構(gòu)的詳細(xì)資料，因此一些簡化理論就可滿足。 簡化理論中，熱理論認(rèn)為決定火焰?zhèn)鞑サ闹饕^程是從反應(yīng)區(qū)到反應(yīng)區(qū)前一層氣體的熱傳導(dǎo)；擴(kuò)散理論則認(rèn)為控制過程是反應(yīng)區(qū)中的活性中心向新鮮混合氣中的擴(kuò)散。熱理論并不完全否認(rèn)活性中心及其擴(kuò)散的作用，只是認(rèn)為在燃燒中活性中心的作用已歸納到反應(yīng)放熱率中去了。 澤爾多維奇和弗蘭克-卡門涅茨基的熱理論 火焰?zhèn)鞑崂碚摰闹饕?/p>

12、倡議者都是來自蘇聯(lián)的謝苗諾夫?qū)W派，對(duì)于平面燃燒波的穩(wěn)定傳播過程，假定化學(xué)反應(yīng)速度遵循阿累尼烏斯定律，主要受溫度影響，表示導(dǎo)熱、對(duì)流和化學(xué)反應(yīng)之間能量平衡關(guān)系的能量方程可寫為： K為混合氣的平均導(dǎo)熱系數(shù)，c為混合氣的比熱容 假設(shè)火焰由左向右傳播，忽略壁面損失，邊界條件為022 HWdxdTcudxTdkF0,0,dxdTTTxdxdTTTxsf 根據(jù)連續(xù)性方程，u與x無關(guān)， 是燃燒反應(yīng)的速度，即單位時(shí)間和單位體積內(nèi)消耗的燃料質(zhì)量（g），可按某一速度方程來確定 n為反應(yīng)總級(jí)數(shù)，j為先對(duì)于燃料而言的級(jí)數(shù)，co和cF為氧化劑和燃料的濃度 組分和溫度都是x的函數(shù)，因此反應(yīng)速度也是x的函數(shù) W RTEjF

13、jnooecckW 在新鮮空氣中，因Ts較低，而活化能E通常為166249 kJ/mol，因此5-10中的指數(shù)想接近于0，因此反應(yīng)速度也就接近于0（實(shí)際并不為0），澤爾多維奇分析上述事實(shí)，提出了能量方程（5-8）的分區(qū)近似解法。其要點(diǎn)是利用了“著火溫度”的概念，并認(rèn)為： 著火溫度接近于火焰最終溫度 當(dāng)溫度低于著火溫度時(shí)，化學(xué)反應(yīng)可略去不計(jì) 而把火焰前鋒根據(jù)溫度達(dá)到著火溫度的位置分為兩個(gè)區(qū)域：預(yù)熱區(qū)和反應(yīng)區(qū)。預(yù)熱區(qū)內(nèi)忽略化學(xué)反應(yīng)，若有反應(yīng)區(qū)導(dǎo)出的熱量能使預(yù)熱區(qū)溫度升至著火溫度，則火焰轉(zhuǎn)為穩(wěn)定傳播 在預(yù)熱區(qū)中可以忽略化學(xué)反應(yīng)，因此能量方程可簡化為： 其邊界條件為： 對(duì)上面能量方程積分一次，可得著火

14、點(diǎn)處的溫度梯度值022dxdTcudxTdk0,dxdTTTxTTxxsiisiiTTkcudxdT 在反應(yīng)區(qū)中，TiTf，可以忽略對(duì)流項(xiàng)，因此能量方程可簡化為： 或 注意到 ，并從Ti積分到Tf，則可得： 由于溫度分布曲線是連續(xù)光滑的，因此從預(yù)熱區(qū)和反應(yīng)區(qū)得到的溫度梯度值應(yīng)該相等，再考慮到連續(xù)方程得： 因TiTf，等式右側(cè)分母中Ti-Ts項(xiàng)可寫成Tf-Ts ，又因預(yù)熱區(qū)忽略化學(xué)反應(yīng)，因此反應(yīng)速度的積分下限Ti可以改為Ts，0)(fdxdT212 fiTTFidTWkHdxdT022 HWdxTdkFdTWkHdxdTddxdTF )(2102 fiTTFsisdTWkHTTckuu 這樣，基

15、本火焰速度可表示為下式： 其中平均反應(yīng)速度： 上式給出了各種化學(xué)物理因素對(duì)于基本火焰速度的關(guān)系，從反應(yīng)速度的物理意義可知，平均反應(yīng)速度和化學(xué)反應(yīng)時(shí)間成反比。從是上式中提取k/sc=，及熱擴(kuò)散率，其余部分由量綱分析可知，量綱為1/s，因而有： 式中突出表明了熱擴(kuò)散率在火焰?zhèn)鞑ブ械淖饔?122210 WHTTckusfs fiTTFsfdTWTTW100u 從火焰基本速度表達(dá)式（5-15）中還可看出，等號(hào)右端各項(xiàng)參數(shù)除平均反應(yīng)速度和密度外，其余均與壓力無顯著關(guān)系，因此 對(duì)于n級(jí)反應(yīng)， ，因此 對(duì)于大部分碳?xì)淙剂显诳諝庵腥紵?，n大致等于2，因此基本火焰速度幾乎與壓力無關(guān)sWu210)( p,s 但n

16、pW2)2(0npu 火焰前鋒厚度 由著火點(diǎn)處的溫度梯度公式（5-13），把TiTf， 帶入，則得： 把基本火焰速度表達(dá)式（5-15）帶入得： 上式中，Tf和H對(duì)火焰前鋒厚度均有影響，但從熱力計(jì)算可知， Tf和H是正相關(guān)，因此他們的作用將相互抵消一部分 聯(lián)立5-15和5-17a，消去k，可以得： 根據(jù)5-17b，也可以推導(dǎo)出層流火焰前鋒厚度與壓力的關(guān)系0,)(/uuTTdxdTsfsf001uucksf21)(21 WHTTksffWHTTcusfsf )(02nfp 坦福德和匹茲的擴(kuò)散理論 對(duì)于大多數(shù)的烴類和氧氣的燃燒火焰，熱效應(yīng)和活化中心的擴(kuò)散效應(yīng)都起作用，但潮濕的CO和O2以及H2和O2

17、混合氣中的火焰?zhèn)鞑?，可以用純擴(kuò)散理論來解釋 理論要點(diǎn)：對(duì)于所有穩(wěn)定組分（反應(yīng)物和燃燒產(chǎn)物）和不穩(wěn)定組分，局部擴(kuò)散流強(qiáng)和對(duì)流流強(qiáng)以及生成物或消耗之間的平衡關(guān)系，均可有守恒方程表示出來，局部鏈載體濃度由于離解產(chǎn)生活化中心而增大，由于載體活性的消耗而減少。 組分的邊界條件可由火焰溫度下的平衡計(jì)算求得。燃燒速度可按下式計(jì)算 由總質(zhì)量守恒關(guān)系（流過火焰的反應(yīng)物等于流出火焰的燃燒產(chǎn)物），可導(dǎo)出基本火焰速度表達(dá)式： NiFiicckW12110NiipiifFiBxDpcku實(shí)際層流火焰和熄火半徑 實(shí)際上當(dāng)火焰在水平放置的等直徑圓管中傳播時(shí)，可以看到由于浮力等的作用，焰峰將變形，形狀變得像一個(gè)湯匙。 而且由

18、于向管壁的散熱，在管壁附近火焰收到冷熄作用，因此在距管壁很近出觀察不到火焰 如果管子很細(xì)，過量的熱量散失將使得火焰停止傳播?；鹧嫱Ｖ箓鞑サ淖钚“霃椒Q為“熄火半徑” 傳播中的火焰的熄火半徑和管的材料無關(guān)，靜止火焰的熄火半徑和管子的材料有關(guān)系，另外混合氣的壓強(qiáng)等因素對(duì)熄火半徑也有影響。 熄火半徑大約和層流火焰厚度屬同一數(shù)量級(jí)。fca 因此對(duì)層流火焰厚度有影響的物理化學(xué)因素，對(duì)熄火半徑都將有影響。 前面求出的層流火焰厚度： 因此導(dǎo)熱系數(shù)k增大，ac將增大，熄火半徑與導(dǎo)熱系數(shù)的平方根成比例關(guān)系 導(dǎo)熱系數(shù)增大，熄火半徑增大，也就是通過狹小通道的能力變低。但導(dǎo)熱系數(shù)增加，會(huì)使火焰?zhèn)鞑ニ俣燃涌欤ㄊ?-15）

19、 另外，熄火半徑與壓力的關(guān)系，壓力增大，熄火半徑變小，降低，熄火半徑增大，即壓力減小，通過狹小通道的能力降低 當(dāng)火焰在兩平行平板間傳播時(shí)，也存在熄火距離，其數(shù)值與熄火直徑相當(dāng)21)(21 WHTTksff5 .0kafc2nfcpa層流火焰厚度的測(cè)量 測(cè)量火焰基本厚度的方法有多種，如肥皂泡法、定容彈法、本生燈法等。 本生燈法及其在其基礎(chǔ)上進(jìn)心給改進(jìn)的方法應(yīng)用比較簡便，而且本生燈還是對(duì)火焰進(jìn)行基本研究的一個(gè)重要裝置。 本生燈是德國人Bunsen發(fā)明的在實(shí)驗(yàn)室中產(chǎn)生預(yù)混火焰的裝置。 本生燈火焰是競爭火焰：里面是富燃料的預(yù)混火焰，外面包著擴(kuò)散火焰。當(dāng)在富燃料火焰產(chǎn)生的一氧化碳和氫氣遇到周圍空氣時(shí)就形

20、成了第二層的擴(kuò)散火焰。 對(duì)于理想的本生燈火焰，假設(shè)：火焰前鋒各處法向傳播速度相同氣流速度沿?zé)艄芙孛婢鶆蚍植嘉慈細(xì)庠诳拷鹧鏁r(shí)其溫度沒有變化 本生燈火焰將成理想的三角形，把火焰面看成無粘性流中的一個(gè)碰撞突躍面 穿過突躍面的連續(xù)方程為： 則有： “折射定律” 按火焰?zhèn)鞑セ舅俣?定義： 米海爾松定律 或余弦定律ttnnuuuu2122112121121221tgtguuuuuutntnnn11010cosuuuun或 當(dāng)u0一定時(shí)，不論新鮮混合氣的速度u1是什么值，只要適當(dāng)調(diào)整1的值，總是能被滿足的，因此如在燈口有一固定點(diǎn)火火源，則火焰會(huì)自動(dòng)調(diào)整其高度以達(dá)到穩(wěn)定。 利用本生燈測(cè)量火焰速度，原則上只

21、需測(cè)定u1和1即可，但實(shí)際上的火焰和假設(shè)不同，是有誤差存在的，實(shí)際上的火焰并不是三角形的。 由于火焰錐頂部分熱量和活化中心的擴(kuò)散速度比較劇烈，基本火焰速度必然升高，因此焰峰必向氣流方向移動(dòng)，因而形成圓頂 由于熱量和活化鏈載體在管口處收到損失，使反應(yīng)受到冷熄，因而形成“死區(qū)” 由于一部分新鮮混合氣可能通過死區(qū)漏出，因而在管口附近形成火焰的“凸出部分” 燈管出口流速的不均勻也會(huì)影響其形狀 火焰推舉：火焰和燃燒器管子或噴口不接觸，而是穩(wěn)定在離噴口一定距離的位置。 可能引起未燃?xì)怏w的逃逸，形成不完全燃燒 超過了推舉極限，很難著火 很難精確控制推舉火焰的位置，導(dǎo)致傳熱變差 會(huì)產(chǎn)生噪聲 回火：當(dāng)火焰進(jìn)入燃

22、燒器管中和噴口內(nèi)繼續(xù)傳播而不熄滅的現(xiàn)象。回火不僅有害，而且危險(xiǎn) 回火和火焰推舉都和局部的層流火焰速度和局部的氣流速度之間的匹配有關(guān)。 火焰內(nèi)的基本火焰速度沿管徑方向變化的如左圖所示 造成實(shí)際本生燈火焰偏離理想錐體的另一重要因素為燈管出口流速的不均勻。 在圓管中層流速度分布是拋物線形的，這和理想的均勻分布有很大差別，流速分布和火焰速度分布造成的火焰錐的變形如右圖所示。 改進(jìn)流速分布的辦法就是采用收縮噴管做燈頭。 采用光學(xué)方法確定火焰位置時(shí)應(yīng)注意，不同的方法定出的火焰位置是不同的。 直接攝影法記錄的火焰發(fā)光區(qū)的位置，這一位置是化學(xué)反應(yīng)最強(qiáng)烈、溫度最高的位置一致。 紋影法是測(cè)量密度梯度的 陰影法測(cè)量

23、的是密度的二階導(dǎo)數(shù)，及密度梯度的一階導(dǎo)數(shù)，只能反應(yīng)密度梯度變化很劇烈的部位 由于以上各種部位在火焰中并不重合，所以不同光學(xué)方法記錄的火焰位置也不相同影響火焰?zhèn)鞑サ囊蛩?混合比的影響 實(shí)驗(yàn)表明混合比對(duì)火焰?zhèn)鞑ニ俣扔酗@著的影響，可以認(rèn)為，這是由于不同混合氣成分對(duì)燃燒溫度影響很大造成的。 燃料過多或過少都不能維持火焰?zhèn)鞑?。任何一種氣體都有一個(gè)最佳的混合比，大多數(shù)混合氣此值均在化學(xué)當(dāng)量比附近，但以空氣為氧化劑時(shí)，此值略向富混合氣的一側(cè) 富混合氣 貧混合氣 火焰?zhèn)鞑ソ缦蓿夯鹧嫱Ｖ箓鞑r(shí)對(duì)應(yīng)的貧、富油界限 此時(shí)相應(yīng)地存在一個(gè)“最小火焰?zhèn)鞑ニ俣取奔s為210cm/s。 對(duì)于不考慮散熱的理想情況，似乎不論火焰?zhèn)?/p>

24、播速度多么小，總是能夠傳播的，但實(shí)際上反應(yīng)區(qū)的熱由于要向反應(yīng)物擴(kuò)散，向固體壁面?zhèn)鳠嵋约盁彷椛涫遣豢杀苊獾?，這些損失導(dǎo)致火焰?zhèn)鞑ニ俣葮O限的存在。 燃料結(jié)構(gòu)的影響 從5-19，5-20可以看出，隨燃料分子量的增加，可燃極限越來越窄，下圖給出了三種烴類最大火焰?zhèn)鞑ニ俣扰c燃料分子中碳原子數(shù)nc間的關(guān)系 對(duì)于烷烴，火焰速度幾乎與nc無關(guān)，約為70cm/s 對(duì)于不飽和烴，u0隨nc增加而減小， nc增加到4時(shí)，u0下降的緩慢， nc大于8后，趨近一極限 壓力的影響 層流火焰?zhèn)鞑ニ俣扰c壓力的關(guān)系為： n為反應(yīng)級(jí)數(shù)，對(duì)與二級(jí)反應(yīng)，u0與p無關(guān) 但對(duì)于壓力很低時(shí)，因?yàn)榛鹧鎸挾仍黾?，熱損失增加 ，從而使火焰?zhèn)鞑ニ?/p>

25、度降低，對(duì)應(yīng)的表觀反應(yīng)級(jí)數(shù)也不同2/ )2(0npu 混合氣初始溫度Ts的影響 實(shí)驗(yàn)結(jié)果： m為1.52之間。msTu 0 火焰溫度的影響火焰自身的溫度與火焰?zhèn)鞑ニ俣乳g的關(guān)系如圖所示?；鹧鏈囟鹊脑黾訉⑹够鹧嫠俣群芸斓卦黾?，高溫促進(jìn)離解，而離解反應(yīng)則把自由基引進(jìn)火焰，起了鏈載體的作用，促進(jìn)了反應(yīng)，加快了火焰?zhèn)鞑ニ俣取?惰性添加物的影響 惰性氣體加入混合氣中會(huì)對(duì)混合氣的導(dǎo)熱系數(shù)、比熱容等物理性質(zhì)有影響，若添加物使混合氣的k/cp值減小，則將使火焰速度降低、可燃界限縮小，使最大的u0值向燃料含量體積分?jǐn)?shù)較小的方向移動(dòng) 反應(yīng)添加物的影響 在混合氣中加入另一種火焰速度高得多的氣體，例如在CO和空氣混合氣中加入H2，將使新混合物的火焰速度隨H2的比例增大而不斷增加 對(duì)于兩種火焰速度差不多的氣體，例如用CH4代替CO，則將在某一特定比例時(shí)使火焰速度較高若有兩種或三種具有相同火焰速度的混合氣以任何比例相互混合，則其合成的混合氣火焰速度仍保持不變。層流預(yù)混火焰的簡化分析 對(duì)層流火焰的最早的描述是由Mallard 和Le Chatelier在1883 年完成的。 接下來介紹的簡化分析