燃燒學－著火的理論基礎ppt課件

1、能動學院能動學院- -工程熱物理系工程熱物理系研討不同著火方式的著火機理。研討不同著火方式的著火機理。著火過程及方式著火過程及方式鏈反響速度鏈反響速度鏈反響的開展過程鏈反響的開展過程著火的熱自燃實際著火的熱自燃實際著火的鏈式反響實際著火的鏈式反響實際強迫著火強迫著火強迫著火過程強迫著火過程常用點火方法常用點火方法電火花點火電火花點火鏈反響的延遲期鏈反響的延遲期烴類空氣混合物著火自燃特性烴類空氣混合物著火自燃特性著火方式與機理著火方式與機理著火溫度著火溫度熱自燃過程分析熱自燃過程分析著火溫度求解著火溫度求解謝苗諾夫公式謝苗諾夫公式熱自燃界限熱自燃界限熱自燃的延遲期熱自燃的延遲期點火的可燃界限點火

2、的可燃界限能動學院能動學院- -工程熱物理系工程熱物理系 著火概念、方式和機理，謝苗諾夫熱自燃實際，著火概念、方式和機理，謝苗諾夫熱自燃實際，鏈式反響實際，烴類鏈式反響實際，烴類空氣混合著火特性，強迫著火空氣混合著火特性，強迫著火的兩種實際，著火界限的兩種實際，著火界限 謝苗諾夫熱自燃實際謝苗諾夫熱自燃實際 鏈式反響實際鏈式反響實際 能動學院能動學院- -工程熱物理系工程熱物理系能動學院能動學院- -工程熱物理系工程熱物理系 自燃著火自燃著火 自燃自燃 強迫著火強迫著火 點燃或點點燃或點火火把一定體積的混合氣預熱到某一溫度在該把一定體積的混合氣預熱到某一溫度在該溫度下，混合氣的反響速率即自動加

3、速，溫度下，混合氣的反響速率即自動加速，急劇增大直到著火。急劇增大直到著火。 整體加熱。整體加熱?？扇蓟旌蠚鈨?nèi)的某一處用點熾熱源點著相可燃混合氣內(nèi)的某一處用點熾熱源點著相鄰一層混合氣，爾后熄滅波自動的傳播到鄰一層混合氣，爾后熄滅波自動的傳播到混合氣的其他部分?；旌蠚獾钠渌糠?。 部分加熱。部分加熱。能動學院能動學院- -工程熱物理系工程熱物理系n 影響著火的要素影響著火的要素n 燃料性質燃料性質n 燃料與氧化劑的比例燃料與氧化劑的比例n 環(huán)境壓力及溫度環(huán)境壓力及溫度n 氣流速度氣流速度n 熄滅室尺寸等等。熄滅室尺寸等等。n 化學動力學要素本章分析的重點化學動力學要素本章分析的重點流膂力學要素熄

4、滅階段流膂力學要素熄滅階段能動學院能動學院- -工程熱物理系工程熱物理系實踐熄滅過程中，不能夠是純粹的熱自燃或鏈鎖自燃存在，實踐熄滅過程中，不能夠是純粹的熱自燃或鏈鎖自燃存在，現(xiàn)實上，它們是同時存在而且是相互促進的?，F(xiàn)實上，它們是同時存在而且是相互促進的。 普通來說，在高溫下，熱自燃是著火的主要緣由，而在低普通來說，在高溫下，熱自燃是著火的主要緣由，而在低溫時那么支鏈反響是著火的主要緣由。溫時那么支鏈反響是著火的主要緣由。能動學院能動學院- -工程熱物理系工程熱物理系能動學院能動學院- -工程熱物理系工程熱物理系n 放熱和散熱過程n 著火是反響放熱要素和散熱要素相互作用的結果。n 放熱散熱：著

5、火勝利；n 放熱 q1 ，n 散熱放熱，T ，回到A點;n 當T ，q2 q1 , 散熱 1將得到與某一個固定的鏈長相對應的反響速度，但為負值，毫無物理意義。在這種情況下涉及到鏈中斷的概率，即在第一關系式中應該用-替代】著火條件：著火條件：或01001nnW110nW能動學院能動學院- -工程熱物理系工程熱物理系0dnnnnd= + 0()dnnfg nd,fg令 ： f 為鏈進展的動力學系數(shù) g 為鏈中斷的動力學系數(shù) f 、g分別與溫度，活化能以及其他要素有關0()dnnfg ndnnddn0RTEmeP/ 常數(shù)其中：其中： 鏈的繼續(xù)概率鏈的繼續(xù)概率 用用Lagrange法積分得：法積分得：

6、 0(1)nne nn0) 0() 0(能動學院能動學院- -工程熱物理系工程熱物理系0(1)nne nn0)0()0( 當鏈反響進展是具有較高的活性中心初始濃度 ，且為c0時，鏈支化反響總速度： 000)(necnnw1eecnnw)(00假設 ：Aew )(00cnA記為：nnddn0）（0) 1(:0, 00ennn）（0) 1(:, 0000ecenncn(在 時間內(nèi)，一切活性中心都參與反響。能動學院能動學院- -工程熱物理系工程熱物理系鏈式著火的條件：鏈式著火的條件： crwwcrw著火臨界遏制速度值著火臨界遏制速度值假設假設經(jīng)過一段時間誘導期或習慣上叫著火延假設假設經(jīng)過一段時間誘導

7、期或習慣上叫著火延遲期反響速度到達臨界值，遲期反響速度到達臨界值， 那么：那么：常數(shù)crweAi 謝苗諾夫從實際上推導出的鏈自燃著火延遲期謝苗諾夫從實際上推導出的鏈自燃著火延遲期常數(shù)i常數(shù)iRTEmeP/RTEmiep/常數(shù)3/1102TcmiepC)(21RECC常數(shù)，能動學院能動學院- -工程熱物理系工程熱物理系能動學院能動學院- -工程熱物理系工程熱物理系n 烴類混合物的著火極限值烴類混合物的著火極限值 n 對于一定壓力，混合物在對于一定壓力，混合物在290n 300范圍內(nèi)，能夠著火，隨著溫范圍內(nèi)，能夠著火，隨著溫n 度升高，著火停頓度升高，著火停頓 ，直到，直到490以以n 上又會著火

8、。上又會著火。n 每一個組成對應有一個臨界壓力，每一個組成對應有一個臨界壓力，n 在該壓力下在該壓力下 ，著火溫度忽然下降，著火溫度忽然下降n 近近200。n 隨著組成含量的減少，臨界壓力隨著組成含量的減少，臨界壓力n 升高。升高。烷一空氣混合物著火極限值烷一空氣混合物著火極限值能動學院能動學院- -工程熱物理系工程熱物理系在在t-pt-p座標下石蠟烴著火座標下石蠟烴著火( (自動著火自動著火) )的范的范圍圍n空氣烴類混合物多級著火過程空氣烴類混合物多級著火過程能動學院能動學院- -工程熱物理系工程熱物理系多級著火的多級著火的P-T P-T 關系關系 其中其中 1、2、3 分別代表冷焰、蘭焰

9、和熱焰分別代表冷焰、蘭焰和熱焰 冷焰著火延遲期：冷焰著火延遲期： 熱焰著火延遲期：熱焰著火延遲期： 和壓力、溫度的關系比較復雜和壓力、溫度的關系比較復雜 211iRTEmieAp/132i2i321i能動學院能動學院- -工程熱物理系工程熱物理系 得出：在均相混合物中不能夠構成著火級的最優(yōu)條件，得出：在均相混合物中不能夠構成著火級的最優(yōu)條件， 因此著火延遲大于非均相的情況。因此著火延遲大于非均相的情況。能動學院能動學院- -工程熱物理系工程熱物理系工程上的燃料著火的方式通常為強迫著火，即點燃。工程上的燃料著火的方式通常為強迫著火，即點燃。能動學院能動學院- -工程熱物理系工程熱物理系能動學院能

10、動學院- -工程熱物理系工程熱物理系能動學院能動學院- -工程熱物理系工程熱物理系能動學院能動學院- -工程熱物理系工程熱物理系能動學院能動學院- -工程熱物理系工程熱物理系熱實際熱機理熱實際熱機理 較高壓力較高壓力電實際電實際 ( (鏈鎖機理鏈鎖機理 低壓力低壓力 實驗闡明，以上兩種機理并不矛盾，而是同實驗闡明，以上兩種機理并不矛盾，而是同時存在的。時存在的。 能動學院能動學院- -工程熱物理系工程熱物理系電火花點火后在空間產(chǎn)生的溫電火花點火后在空間產(chǎn)生的溫度分布與變化度分布與變化能動學院能動學院- -工程熱物理系工程熱物理系(a)(b) 研討電火花點火的電極 (a) 無法蘭的電極 (b)有

11、法蘭的電極 圓形玻璃法蘭圓形玻璃法蘭能動學院能動學院- -工程熱物理系工程熱物理系dqdq淬熄間隔淬熄間隔Quenching distance) Quenching distance) EminEmin臨界點火能臨界點火能 最小點火能最小點火能 minimum ignition minimum ignition energyenergy點火能隨電極間隔的變化關系點火能隨電極間隔的變化關系 (a) (a) 最小點火能和熄火間隔最小點火能和熄火間隔 b b電極法蘭直徑電極法蘭直徑的影響的影響 Emin Emin和和dqdq主要與混合氣的物理化學性質、壓力、速度和溫度有主要與混合氣的物理化學性質、壓

12、力、速度和溫度有關，而與電極幾何外形及資料的關系較少。關，而與電極幾何外形及資料的關系較少。EminEmin和和dqdq表征不同混合氣的著火性能。表征不同混合氣的著火性能。能動學院能動學院- -工程熱物理系工程熱物理系能動學院能動學院- -工程熱物理系工程熱物理系最小點能和淬熄間隔隨過量空氣系數(shù)的變化關系最小點能和淬熄間隔隨過量空氣系數(shù)的變化關系1-1-甲烷甲烷 2- 2-乙烷乙烷 3- 3-丙烷丙烷 4- 4-庚烷庚烷能動學院能動學院- -工程熱物理系工程熱物理系混合比對最小點火能的影響混合比對最小點火能的影響 能動學院能動學院- -工程熱物理系工程熱物理系著火過程及方式著火過程及方式鏈反響速度鏈反響速度鏈反響的開展過程鏈反響的開展