燃燒學(xué)講義氣體燃料燃燒課件

1第五章氣體燃料燃燒5.1著火基本原理5.2火焰?zhèn)鞑?.3擴(kuò)散火焰和預(yù)混火焰5.4氣體燃料燃燒時(shí)的火焰穩(wěn)定措施5.5氣體燃料火焰長(zhǎng)度

1第五章氣體燃料燃燒5.1著火基本原理2燃燒過(guò)程是包括發(fā)光放熱的化學(xué)反應(yīng)，故存在兩個(gè)最基本的階段：著火階段、著火后燃燒階段。著火定義：燃料和氧化劑混合后，由無(wú)化學(xué)反應(yīng)（從緩慢的氧化反應(yīng)）向穩(wěn)定的強(qiáng)烈放熱狀態(tài)的過(guò)渡過(guò)程。熱著火鏈?zhǔn)街?燃燒過(guò)程是包括發(fā)光放熱的化學(xué)反應(yīng)，故存在兩個(gè)最基本的階段：3熱著火：可燃混合物由于本身氧化反應(yīng)放熱大于散熱，或由于外部熱源加熱，溫度不斷升高導(dǎo)致化學(xué)反應(yīng)不斷自動(dòng)加速，積累更多能量最終導(dǎo)致著火。——大多數(shù)氣體燃料著火特性符合熱著火的特征。鏈?zhǔn)街穑河捎谀撤N原因，可燃混合物中存在活化中心，活化中心產(chǎn)生速率大于銷毀速率時(shí)，導(dǎo)致化學(xué)反應(yīng)速度不斷加速，最終導(dǎo)致著火?！承┑蛪合轮饘?shí)驗(yàn)（如H2+O2，CO+O2的著火）和低溫下的“冷焰”現(xiàn)象符合鏈?zhǔn)街鸬奶卣鳌?熱著火：可燃混合物由于本身氧化反應(yīng)放熱大于散熱，或由于外部45.1著火基本原理熱著火過(guò)程與鏈?zhǔn)街疬^(guò)程區(qū)別——熱著火通常比鏈?zhǔn)街疬^(guò)程強(qiáng)烈得多。

熱著火過(guò)程：溫度升高引發(fā)的，將使得系統(tǒng)中整體的分子動(dòng)能增加，超過(guò)活化能的活化分子數(shù)按指數(shù)規(guī)律增加。導(dǎo)致

燃燒反應(yīng)自動(dòng)加速。

鏈?zhǔn)街疬^(guò)程：主要是活化中心局部增加并加速繁殖引起的，由于活化中心會(huì)被銷毀，所以鏈?zhǔn)街鹜ǔ＞窒拊诨罨行牡姆敝乘俾蚀笥阡N毀速率的區(qū)域，而不引起整個(gè)系統(tǒng)的溫度大幅度增加，形成“冷焰”。但是，如果活化中心能夠在整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)加速繁殖并引起系統(tǒng)能量的整體增加，就形成爆炸。一個(gè)完善的燃燒過(guò)程應(yīng)是：及時(shí)著火，穩(wěn)定燃燒，充分燃盡45.1著火基本原理熱著火過(guò)程與鏈?zhǔn)街疬^(guò)程區(qū)別——熱5熱著火過(guò)程分兩類自燃：自發(fā)的著火，依靠系統(tǒng)自身化學(xué)反應(yīng)的放熱來(lái)維持系統(tǒng)的升溫。強(qiáng)燃：強(qiáng)迫著火，借助外部能量（固壁、火花塞），使其局部著火，然后火焰?zhèn)鞑サ秸麄€(gè)可燃混合物中。5熱著火過(guò)程分兩類自燃：自發(fā)的著火，依靠系統(tǒng)自身化學(xué)反應(yīng)的放6零元系統(tǒng)：容器內(nèi)可燃?xì)怏w混合物的成分、溫度與壓力是均勻的，也稱強(qiáng)烈摻混模型。5.1.1自燃一、由熱平衡的角度分析

6零元系統(tǒng)：容器內(nèi)可燃?xì)怏w混合物的成分、溫度與壓力是均勻的，7產(chǎn)熱（單位時(shí)間）：C——可燃混合物中反應(yīng)物濃度n——反應(yīng)級(jí)數(shù)V——容器體積Q——可燃混合物的燃燒熱T——溫度

散熱：η——散熱系數(shù)

S——容器壁散熱面積

T0——容器壁溫度

T——容器內(nèi)可燃混合物溫度熱平衡7產(chǎn)熱（單位時(shí)間）：C——可燃混合物中反應(yīng)物濃度散熱：η——8QTABCT0ⅠT0ⅡT0ⅢTljQ2ⅠQ2ⅡQ2ⅢQ1產(chǎn)熱：散熱：8QTABCT0ⅠT0ⅡT0ⅢTljQ2ⅠQ2ⅡQ2ⅢQ1產(chǎn)9①

兩個(gè)交點(diǎn)：A點(diǎn)，穩(wěn)定，但其溫度絕對(duì)值太低，熄滅狀態(tài);C點(diǎn)，不穩(wěn)定，脈動(dòng)→燃燒or熄滅②

線Ⅲ：Q1＞Q2，沒(méi)交點(diǎn)，著火③線Ⅱ：Q1≥Q2，一個(gè)切點(diǎn)切點(diǎn)B不穩(wěn)定，有波動(dòng)→要么回到B點(diǎn)，要么著火

B：著火臨界點(diǎn)9①兩個(gè)交點(diǎn)：A點(diǎn)，穩(wěn)定，但其溫度絕對(duì)值太低，熄滅狀態(tài);10由切點(diǎn)的數(shù)學(xué)條件得著火臨界條件解方程得：（另一根舍去）

所以：將展開(kāi)，忽略高次項(xiàng)，

10由切點(diǎn)的數(shù)學(xué)條件得著火臨界條件解方程得：（另一根舍去）11兩種著火溫度的定義區(qū)別不大

影響因素：η↓有利著火燃料活性強(qiáng)（E小或k0大）易著火T0↑容易著火定義一：T0II定義二：Tlj11兩種著火溫度的定義區(qū)別不大影響因素：定義一：T0II定12Ⅰ、Ⅱ不至于著火情況Ⅲ著火，在Tlj時(shí)，溫度拐點(diǎn)，孕育時(shí)間Tyu如果系統(tǒng)初溫升高是有利于著火，孕育時(shí)間縮短（V線）。（為T(mén)yu↓,可以提高初溫）二、自燃過(guò)程溫度變化TτⅠⅡⅢTljⅣⅤTyu12Ⅰ、Ⅱ不至于著火情況二、自燃過(guò)程溫度變化TτⅠⅡⅢTlj13一些燃料空氣混合物大氣壓下著火溫度(α≈1)名稱分子式著火溫度氫H2530~590一氧化碳CO644~658甲烷CH4658~750乙烷C2H6520~630乙烯C2H4542~547乙炔C2H2406~480苯C6H6580~740航空汽油—390~685原油—360~367重油—336煤油—250~609木柴—250~350煙煤—200~500無(wú)煙煤—600~700焦炭—70013一些燃料空氣混合物大氣壓下著火溫度(α≈1)名稱分子式著14烷、烯、炔的著火溫度是烷烴最高（為飽和烴，所以活性低）炔烴最低（三價(jià)鍵不飽和烴，活性最強(qiáng)）液體燃料著火溫度一般小于氣體燃料著火溫度?！⒁?，這里說(shuō)的著火溫度是自燃的著火溫度固體燃料中揮發(fā)分高的著火溫度低，無(wú)煙煤、焦炭揮發(fā)分很少，所以溫度最高。褐煤煤場(chǎng)、油爐空氣預(yù)熱器上積的油、制粉系統(tǒng)的積粉等等，在通風(fēng)不良（散熱Q2很小時(shí)），經(jīng)相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間孕育，可燃物濃度達(dá)到著火限時(shí)，在低于室溫的情況下，也會(huì)自燃著火。著火溫度與燃料空氣混合物的濃度有關(guān)；通常用過(guò)量空氣系數(shù)α來(lái)表示14烷、烯、炔的著火溫度是烷烴最高（為飽和烴，所以活性低）炔15Tα

散熱增大自燃溫度Tzr著火溫度與燃料空氣混合物的濃度（過(guò)量空氣系數(shù)α）的關(guān)系自燃范圍如果溫度T和燃料濃度（過(guò)量空氣系數(shù)α）配合的點(diǎn)在U形曲線以上的區(qū)域，則會(huì)發(fā)生自燃甚至爆炸，稱為爆炸區(qū)。15Tα散熱增大自燃溫度Tzr著火溫度與燃料空氣混合物的濃16特別強(qiáng)調(diào)，無(wú)論定義Tlj或T0為著火溫度Tzh，這個(gè)Tzh不是一個(gè)物理常數(shù)，它是隨著著火條件變化而變化的，散熱條件增強(qiáng)，則著火溫度上升。16特別強(qiáng)調(diào)，無(wú)論定義Tlj或T0為著火溫度Tzh，這個(gè)Tz175.1.2強(qiáng)迫點(diǎn)燃強(qiáng)迫點(diǎn)燃：用熾熱物體使可燃混合物著火常用方法：熾熱固壁點(diǎn)燃、電火花或電弧點(diǎn)燃（汽油發(fā)動(dòng)機(jī)）、火焰點(diǎn)燃、自燃方法點(diǎn)燃（柴油機(jī)中的壓縮的點(diǎn)燃）。熾熱物體向周圍可燃混合氣散熱，在邊界層中可燃混合物由于溫度升高而進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)熱使氣體溫度不斷升高而著火。

175.1.2強(qiáng)迫點(diǎn)燃強(qiáng)迫點(diǎn)燃：用熾熱物體使可燃混合物著火18強(qiáng)迫點(diǎn)燃的熱過(guò)程18強(qiáng)迫點(diǎn)燃的熱過(guò)程19強(qiáng)迫點(diǎn)燃的臨界條件：設(shè)有溫度不同的熾熱物體置于靜止或低速可燃混合氣中（T0），則有以下幾種可能性：

1.Tw較低，遠(yuǎn)低于自燃溫度，但Tw＞T0。此時(shí)，熾熱物體與混合可燃?xì)忾g由于導(dǎo)熱作用交換熱量，僅使得靠近物體表面附近的薄層內(nèi)（熱邊界層）的氣體溫度升高，導(dǎo)致該層內(nèi)化學(xué)反應(yīng)速度升高、產(chǎn)熱。但不足以點(diǎn)燃主流中的氣體。TxT0可燃混合物的溫度分布（不含化學(xué)反應(yīng)）可燃混合物實(shí)際的溫度分布（含化學(xué)反應(yīng)）化學(xué)反應(yīng)放熱19強(qiáng)迫點(diǎn)燃的臨界條件：設(shè)有溫度不同的熾熱物體置于靜止202.如Tw升高，則上圖中實(shí)線虛線均上升，邊界層的溫度分布達(dá)到下圖所示：此時(shí)邊界層內(nèi)，邊界層內(nèi)氣體與固壁間已無(wú)熱交換，可以想象此時(shí)氣體邊界層會(huì)一點(diǎn)點(diǎn)向混合氣推進(jìn)，使混合氣T升高。這是主流著火的臨界條件。TxT0Tqr可燃混合物的溫度分布（不含化學(xué)反應(yīng)）可燃混合物實(shí)際的溫度分布（含化學(xué)反應(yīng)）化學(xué)反應(yīng)放熱202.如Tw升高，則上圖中實(shí)線虛線均上升，邊界層的溫度分213.如Tw進(jìn)一步升高，邊界層內(nèi)混合氣化學(xué)反應(yīng)加速，產(chǎn)熱增多，邊界層內(nèi)溫度快速上升，高溫的邊界層將向混合氣導(dǎo)熱，一層層的混合氣化學(xué)反應(yīng)加速，高溫區(qū)擴(kuò)大，最終整個(gè)主流的可燃?xì)庵稹xT0Tqr可燃混合物的溫度分布（不含化學(xué)反應(yīng)）可燃混合物實(shí)際的溫度分布（含化學(xué)反應(yīng)）化學(xué)反應(yīng)放熱213.如Tw進(jìn)一步升高，邊界層內(nèi)混合氣化學(xué)反應(yīng)加速，產(chǎn)熱22強(qiáng)燃的臨界條件應(yīng)為：Tw=Tqr此時(shí)的壁面溫度稱為強(qiáng)燃溫度TxT0Tqr可燃混合物的溫度分布（不含化學(xué)反應(yīng)）可燃混合物實(shí)際的溫度分布（含化學(xué)反應(yīng)）化學(xué)反應(yīng)放熱22強(qiáng)燃的臨界條件應(yīng)為：此時(shí)的壁面溫度稱為強(qiáng)燃溫度TxT023平壁強(qiáng)燃溫度的求解：設(shè)一表面溫度為T(mén)qr的熾熱平板置于靜止或低速的可燃混合氣中，如下圖所示，分析邊界層內(nèi)一微元體Sdx的能量守恒：TTqrxRTqr2/EdxT023平壁強(qiáng)燃溫度的求解：設(shè)一表面溫度為T(mén)qr的熾熱平板置于靜24反應(yīng)產(chǎn)熱導(dǎo)入熱量導(dǎo)出熱量

平衡時(shí)應(yīng)有：q1+q3=q2

TTqrxRTqr2/EdxT024反應(yīng)產(chǎn)熱導(dǎo)入熱量導(dǎo)出熱量平衡時(shí)應(yīng)有：q1+q3=q225平衡時(shí)：q1+q3=q2

對(duì)上式乘以dT進(jìn)行積分引入另一假設(shè)：設(shè)C在邊界層中均勻分布，邊界層內(nèi)化學(xué)反應(yīng)分布取決于，如下圖所示，認(rèn)為邊界層內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)只集中于壁面附近Tqr至這一薄層內(nèi)，即0123內(nèi)，這一層內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)速度都等于T=Tqr時(shí)的數(shù)值。25平衡時(shí)：q1+q3=q2對(duì)上式乘以dT進(jìn)行積分引入另26TTqrxRTqr2/EdxT0借用自燃中的概念wexp(-E/RT)2103相當(dāng)于把藍(lán)色的指數(shù)分布曲線轉(zhuǎn)化為紅色的折線來(lái)分析，藍(lán)色線和紅色線包圍的面積相等。這個(gè)轉(zhuǎn)化，相當(dāng)于把整個(gè)x軸上進(jìn)行的不均勻的化學(xué)反應(yīng)的熱量產(chǎn)出，視作只在RTqr2/E的熱邊界層內(nèi)均勻化學(xué)反應(yīng)的熱量產(chǎn)出。26TTqrxRTqr2/EdxT0借用自燃中27分析：級(jí)數(shù)展開(kāi)：27分析：級(jí)數(shù)展開(kāi)：28因此如時(shí)，阿累尼烏斯因子下降倍，時(shí)下降倍，一般認(rèn)為，溫度下降后，阿因子已大大減小可忽略其后影響。故可認(rèn)為化學(xué)反應(yīng)在0123區(qū)域，即之內(nèi)。

以上討論是在說(shuō)明指數(shù)曲線轉(zhuǎn)化成折線的合理性28因此如時(shí)，阿累尼烏斯因子29

在內(nèi)積分定積分取0123面積

29在30此外對(duì)于w點(diǎn)以外可燃?xì)鉄o(wú)化學(xué)反應(yīng)，該點(diǎn)邊界條件應(yīng)為由該式可求得Tqr

wexp(-E/RT)210330此外對(duì)于w點(diǎn)以外可燃?xì)鉄o(wú)化學(xué)反應(yīng)，該點(diǎn)邊界條件應(yīng)為由該式31由可分析：①L↓，Tqr↑②Nu（氣流速度上升，η↑，散熱增大）↑，Tqr↑③P↑（C↑）,Tqr↓④λ、E↑，Tqr↑Q↑,Tqr↓強(qiáng)燃溫度明顯高于自燃溫度，通常要達(dá)到1000℃以上。31由32自燃與強(qiáng)燃的對(duì)比：

自燃強(qiáng)燃條件

Q1=Q2，

T=Tqr，

過(guò)程自發(fā)整個(gè)空間，可燃混合物WC很慢→放熱→升溫→多放熱→再升溫：積蓄→達(dá)到著火強(qiáng)制，局部→整個(gè)空間，用高溫物體置于可燃混合物中，溫差→熱傳遞，邊界層內(nèi)加熱→著火溫度→著火原理上均是化學(xué)反應(yīng)急劇加速的結(jié)果外界溫度有一定限制中，需達(dá)到無(wú)要求32自燃與強(qiáng)燃的對(duì)比：自燃強(qiáng)燃條件Q1=Q2，33T0TzhQ1Q2Tqr33T0TzhQ1Q2Tqr34幾種點(diǎn)燃方式L：熱球點(diǎn)火電火花點(diǎn)火熱金屬塊點(diǎn)火輻射能點(diǎn)火電熱絲點(diǎn)火熱氣流點(diǎn)火34幾種點(diǎn)燃方式L：熱球點(diǎn)火355.2火焰?zhèn)鞑ピ诳扇蓟旌衔镏薪柚谕饧幽茉词蛊渚植恐?，而后著火部分向未著火部分輸送熱量及活性粒子，使之相繼著火燃燒，此即火焰?zhèn)鞑?wèn)題?；鹧?zhèn)鞑ピ恚夯鹧媲颁h內(nèi)劇烈的燃燒化學(xué)反應(yīng)使其在邊界上產(chǎn)生了很大的溫度和濃度梯度，從而導(dǎo)致了強(qiáng)烈的熱質(zhì)交換。熱質(zhì)交換又引起了鄰近的混合氣的化學(xué)反應(yīng)，由此形成了化學(xué)反應(yīng)區(qū)在空間的移動(dòng)，故火焰?zhèn)鞑ナ且粋€(gè)復(fù)雜的物理化學(xué)過(guò)程。355.2火焰?zhèn)鞑ピ诳扇蓟旌衔镏薪柚谕饧幽茉词蛊渚植恐?6火焰?zhèn)鞑サ男问骄徣迹ㄕ鞑ィ夯鹧驿h面以導(dǎo)熱和對(duì)流的方式下傳熱給可燃混合物引起的火焰?zhèn)鞑?，也可能有輻射（煤粉）。傳播速度較低（1~3m/s），傳播過(guò)程穩(wěn)定。爆燃：絕熱壓縮引起的火焰?zhèn)鞑?，是依靠激波的壓縮作用使未燃混合氣的溫度升高而引起化學(xué)反應(yīng)，從而使燃燒波不斷向未燃?xì)馔七M(jìn)，傳播速度大于1000m/s。36火焰?zhèn)鞑サ男问骄徣迹ㄕ鞑ィ夯鹧驿h面以導(dǎo)熱和對(duì)流的方37按氣流的流動(dòng)狀況也可分為層流火焰?zhèn)鞑ズ屯牧骰鹧鎮(zhèn)鞑恿骰鹧娑x：火焰鋒面在其法線方向相對(duì)于新鮮混合氣的傳播速度。靜止氣：

（火焰峰面固定在某一位置不動(dòng)）5.2.1層流火焰?zhèn)鞑ニ俣萿ce（正常傳播速度）37按氣流的流動(dòng)狀況也可分為層流火焰定義：火焰鋒面在其法線方38平面火焰鋒面在可燃混合物中的uce

設(shè)：①鋒面與氣流速度垂直。②w0=uce。W0鋒面uce38平面火焰鋒面在可燃混合物中的uceW0鋒面uce39認(rèn)為在To至<B點(diǎn)>范圍內(nèi)wm=0，而在B點(diǎn)至Tlr內(nèi)反應(yīng)速度均為一樣的，

C：理論燃燒溫度時(shí)的可燃份濃度

能量方程：

39認(rèn)為在To至40控制火焰?zhèn)鞑サ姆匠涛锢硪饬x：熱量在傳導(dǎo)過(guò)程中的源項(xiàng)（或者說(shuō)增加項(xiàng)）是化學(xué)反應(yīng)的放熱。求解的困難：難于積分。另一個(gè)問(wèn)題：怎么和火焰?zhèn)鞑ニ俣汝P(guān)聯(lián)？40控制火焰?zhèn)鞑サ姆匠涛锢硪饬x：熱量在傳導(dǎo)過(guò)程中的源項(xiàng)（或者41解決求解的困難：難于積分。在右圖中，用紅色的范圍代替藍(lán)色的范圍。用一個(gè)線性的函數(shù)，代替指數(shù)函數(shù)。紅色區(qū)域中的物質(zhì)近似遵守絕熱自燃的規(guī)律。T0TTlrBwTcrTlr-RTlr2/E41解決求解的困難：42解決另一個(gè)問(wèn)題：怎么和火焰?zhèn)鞑ニ俣汝P(guān)聯(lián)？所有流向鋒面的氣體在B點(diǎn)之前被加熱到溫度，所需熱量為而這部分熱量就等于鋒面向新鮮燃料的導(dǎo)熱量W0=uceT0xTlrs鋒面B42解決另一個(gè)問(wèn)題：怎么和火焰?zhèn)鞑ニ俣汝P(guān)聯(lián)？所有流向鋒面的氣43從B點(diǎn)至Tlr積分∵對(duì)Tlr點(diǎn)

：氣體自T0升溫至所需熱量等于在B點(diǎn)導(dǎo)熱量

……∴

43從B點(diǎn)至Tlr積分44燃盡時(shí)間：

火焰鋒面厚度δ及可燃混合物升溫預(yù)熱區(qū)厚度SS定義為在點(diǎn)做的切線，切線與T=Tlr與T=T0交點(diǎn)間距離∴

通常δ＜S，一般44燃盡時(shí)間：火焰鋒面厚度δ及可燃混合物升溫預(yù)熱區(qū)厚度S45影響因素：1、燃料特性：

Q↑→uce↑∴

45影響因素：Q↑→uce↑∴462.

過(guò)量空氣系數(shù)：理論燃燒溫度：在α=1時(shí)最高

空氣多燃料多，

實(shí)驗(yàn)證明且小于1時(shí)，462.過(guò)量空氣系數(shù)：，實(shí)驗(yàn)證明且47著火濃度限（體積）H24～74.2％CO12.4～73.8％CH44.6～14.6％乙烯2.75～28.6％乙炔2.5～80％47著火濃度限（體積）H24～74.2％CO12.4～73.483.可燃?xì)獬鯗?.鋒面形狀，凹，凸，→散熱多uce決定于燃料的空氣混合物的成分和物理化學(xué)性質(zhì)。483.可燃?xì)獬鯗?.鋒面形狀，凹，49淬熄距離：距壁面數(shù)mm之內(nèi)地方，壁面溫度低，，散熱強(qiáng)烈，，造成火焰無(wú)法傳播的臨界邊界厚度的稱為淬熄距離。49淬熄距離：距壁面數(shù)mm之內(nèi)地方，壁面溫度低，505.2.3湍流火焰?zhèn)鞑セ鹧鎮(zhèn)鞑ニ俣鹊臄?shù)值與變化規(guī)律都與層流狀態(tài)不一樣，（但兩者基本原理是一致的，都是靠未燃?xì)怏w和已燃?xì)怏w之間的熱質(zhì)交換所形成的化學(xué)反應(yīng)區(qū)在空間的移動(dòng)，不過(guò)此時(shí)湍流運(yùn)動(dòng)作用對(duì)燃燒過(guò)程影響很大）。505.2.3湍流火焰?zhèn)鞑セ鹧鎮(zhèn)鞑ニ俣鹊?1①湍流中火焰?zhèn)鞑ニ俣纫^層流時(shí)大得多，很大程度上取決于氣流的湍動(dòng)程度（層流火焰?zhèn)鞑ニ俣热Q于燃料混合物的物理化學(xué)性質(zhì)）。湍流火焰?zhèn)鞑ニ俣萿t管內(nèi)出口射流51①湍流中火焰?zhèn)鞑ニ俣纫^層流時(shí)大得多，很大程度上取決于52②湍流與層流火焰外觀很不相同層流時(shí)有一層很薄光滑整齊的外形清晰的火焰鋒面湍流火焰鋒面不斷抖動(dòng)，且火焰鋒面較厚，輪廊模糊，鋒面曲折，閃動(dòng)。uceutuce52②湍流與層流火焰外觀很不相同uceutuce53一、湍流傳播的理論表面燃燒理論（舍謝爾金）

火焰面是層流型的，湍流脈動(dòng)在一定空間內(nèi)使燃燒面彎曲、皺折，乃至破裂，成“小島”狀的封閉小塊，這樣增大了燃燒面積，從而增大了燃燒速度。容積燃燒理論湍流燃燒速度的增加是因?yàn)樵谕牧髦袩崃亢突罨行耐牧鬓D(zhuǎn)移速度都大大高于層流中同類型的分子遷移速率，因而加速了火焰中化學(xué)反應(yīng)，從而提高了實(shí)際的法向燃燒速度。53一、湍流傳播的理論表面燃燒理論（舍謝爾金）54

湍流根據(jù)其尺度大小可分為：大尺度湍流運(yùn)動(dòng)小尺度湍流運(yùn)動(dòng)2.小尺度湍流當(dāng)湍流標(biāo)尺（混合長(zhǎng)度：一個(gè)湍流旋渦其消失之前運(yùn)動(dòng)所經(jīng)過(guò)的距離。混合長(zhǎng)度和旋渦本身的尺度是同一數(shù)量級(jí)的）小于層流火焰鋒面厚度時(shí)稱為小尺度湍動(dòng)。L<δ

54湍流根據(jù)其尺度大小可分為：大尺度湍流運(yùn)動(dòng)2.小尺度552300<Re<6000，

∴

At：湍動(dòng)輸運(yùn)所引起的折算熱擴(kuò)散率

當(dāng)時(shí)，有（一般情況下）若流體為管內(nèi)流動(dòng)，一般認(rèn)為

552300<Re<6000，∴At：湍動(dòng)輸運(yùn)所引起的折563.大尺度湍流湍流標(biāo)尺L>層流火焰鋒面厚度δ，其中大標(biāo)尺湍動(dòng)又按湍流脈動(dòng)速度大小W‘分為湍流大尺度強(qiáng)湍動(dòng)（）、大尺度弱湍動(dòng)（）。563.大尺度湍流湍流標(biāo)尺L>層流火焰鋒面厚度δ，其中大標(biāo)57大尺度弱湍動(dòng)（L>δ，）此時(shí)，湍流遷移脈動(dòng)速度較小，尚不能沖破（）火焰鋒面，但火焰鋒面已受到扭曲（比小尺度扭曲大），火焰仍保持一個(gè)連續(xù)的但已能扭曲、皺折的鋒面，向前及向后的脈動(dòng)使鋒面凹凸不平，但在凹凸不平的整個(gè)火焰鋒面上，各處火焰都以u(píng)ce沿該點(diǎn)火焰鋒面法線方向未燃一側(cè)推進(jìn)。每單位時(shí)間燒掉的可燃混合物量可由整個(gè)火焰鋒面平均位置向前推進(jìn)計(jì)算：Ut*S0,另一方面單位時(shí)間燒掉的可燃混合物量是Uce與S之積?！?/p>

57大尺度弱湍動(dòng)（L>δ，）58ucesutdhs0ss0hd=2r只要計(jì)算出凹凸不平的火焰鋒面的曲面面積S與平均火焰位置的平面面積S0之比，就能求出ut/uce58ucesutdhs0ss0hd=2r只要計(jì)算出凹凸不平的59展開(kāi)：

因此湍動(dòng)很弱時(shí)，則由上可得：對(duì)大尺度強(qiáng)湍動(dòng)而言（）時(shí)，如ss0hd=2r59展開(kāi)：因此湍動(dòng)很弱時(shí)，則由上可得：對(duì)大尺度強(qiáng)湍動(dòng)而言（60有研究對(duì)修正，提出60有研究對(duì)修正，提出61影響湍流傳播速度的是uce（可燃混合物物理化學(xué)性質(zhì)，參數(shù)）以及湍流的狀態(tài)L<δ，小尺度鋒面皺折，變形不大，比層流鋒面厚，模糊。大尺度弱L>δ，W’

<uce鋒面折皺，但微團(tuán)不能沖破火焰面。

L>δ，W’

>uce，大尺度強(qiáng)，火焰鋒面被撕破。61影響湍流傳播速度的是uce（可燃混合物物理化學(xué)性質(zhì)625.3擴(kuò)散火焰和預(yù)混火焰3.3.1火焰形式擴(kuò)散火焰：燃料和氧化劑邊混合邊燃燒，這時(shí)由于擴(kuò)散作用對(duì)燃燒起控制作用，又稱擴(kuò)散燃燒。預(yù)混火焰：燃料和氧化劑預(yù)先混合好，這時(shí)化學(xué)動(dòng)力學(xué)因素對(duì)燃燒起控制作用，亦稱動(dòng)力燃燒。625.3擴(kuò)散火焰和預(yù)混火焰3.3.1火焰形式63舉例本生燈：燃料氣流進(jìn)入本生燈后由一噴口流出，引射部分空氣（一級(jí)空氣）預(yù)先混合。*如1級(jí)空氣閥門(mén)關(guān)死，，點(diǎn)燃2k1k燃料63舉例本生燈：燃料氣流進(jìn)入本生燈后由一噴口流出，引64*逐漸增加（煤氣+1K）流動(dòng)火焰鋒面即形成燃燒一級(jí)空氣氧燒完，再靠二級(jí)空氣來(lái)燃燒，此時(shí)有兩個(gè)火焰鋒面，內(nèi)（1空氣）·外（二級(jí)空氣）——預(yù)混火焰2k1k燃料64*逐漸增加（煤氣+1K）流動(dòng)火焰鋒面即形成燃燒2k1k燃65如，一級(jí)空氣氧已足夠此時(shí)也只有一個(gè)內(nèi)火焰鋒面，此時(shí)為全預(yù)混火焰。1k燃料65如，一級(jí)空氣氧已足夠1k燃料66擴(kuò)散預(yù)混全預(yù)混

0

特征①只有外火焰面；②缺氧，碳黑（冒黑煙）a.燃燒不強(qiáng)烈，火焰無(wú)力，T↓；b.火焰長(zhǎng)度長(zhǎng)；c.火焰顏色是黃，發(fā)光火焰。①有內(nèi)、外火焰面；②燃燒強(qiáng)化，溫度↑火焰長(zhǎng)度短，半發(fā)光火焰，淡蘭色。只有內(nèi)火焰面T↑↑，火焰更短，不發(fā)光火焰。66擴(kuò)散預(yù)混全預(yù)混0特征①只有675.3.2火焰穩(wěn)定問(wèn)題

當(dāng)或當(dāng)煤氣與一級(jí)空氣預(yù)混物流量太大，流速很高時(shí)，火焰將被吹離，后面隨之而來(lái)的煤氣空氣混合物根本不能著火，該現(xiàn)象稱為脫火（吹熄）。

當(dāng)而煤氣與1級(jí)空氣預(yù)混物流量很小，流速很低時(shí)，火焰很可能逆流而傳播進(jìn)本生燈，一直燒到本生燈里面的煤氣小噴口處，該現(xiàn)象為回火。675.3.2火焰穩(wěn)定問(wèn)題當(dāng)或當(dāng)68Wn為在法向分量：

脫火、回火的本質(zhì)在于火焰?zhèn)鞑ニ俣扰c氣流速度大小的問(wèn)題?；鼗?/p>

脫火回火脫火wmwnucew68Wn為在法向分量：脫火、回火的本質(zhì)在于火焰69本生燈的火焰穩(wěn)定機(jī)理：本生燈出口Re較小一般屬層流，火焰鋒面以傳播，可燃混合氣以W速度前進(jìn)，合成速度的結(jié)果就是形成了的圓錐面。這也稱為余弦定律。∴w越大，φ越大，就越小，火焰瘦長(zhǎng)

wθwnucelhy69本生燈的火焰穩(wěn)定機(jī)理：本生燈出口Re較小一般屬層流，火焰70

的存在使得火焰鋒面上質(zhì)點(diǎn)沿a-b方向移動(dòng)，為使火焰穩(wěn)定，當(dāng)質(zhì)點(diǎn)由a移至b時(shí)，必須有另一質(zhì)點(diǎn)補(bǔ)充上來(lái)。因此在接近火炬根部的焰鋒表面上，必須存在一固定的點(diǎn)火源（不斷點(diǎn)燃火焰根部附近的可燃?xì)怏w以補(bǔ)充被氣流帶走的質(zhì)點(diǎn)）。此即圓錐面火焰鋒面的策源，底部四周一圈環(huán)形火焰鋒面——點(diǎn)火環(huán)。點(diǎn)火環(huán)的存在是由于燃料混合物噴出本生燈后在邊緣上速度很低，有一些地方射流速度正好等于Uce，即形成了點(diǎn)火環(huán)?！ぁa70的存在使得火焰鋒面上質(zhì)點(diǎn)沿a-b方向移動(dòng)71

脫火：各處均為回火：w很小，，火焰逆流傳播，而成回火uceO1234wOuceO123wO火焰穩(wěn)定OABCDuceO12345w71脫火：各處均為回火：w很小，72的大小對(duì)于火焰穩(wěn)定與否有很大影響

在略小于1時(shí)最大，但α≈1時(shí)火焰穩(wěn)定區(qū)不寬，尤其當(dāng)α>1時(shí)更窄。72的大小對(duì)于火焰穩(wěn)定與否有很大影響在略73α1kw0.41.01.4黃色火焰區(qū)穩(wěn)定區(qū)脫火區(qū)回火區(qū)當(dāng)1K=0，純擴(kuò)散火焰，不可能回火，因?yàn)楣艿乐袥](méi)有氧氣，火焰?zhèn)鞑ニ俣葹?。也不易脫火，因?yàn)?，隨著燃料在環(huán)境中的擴(kuò)散，與氧氣混合，火焰?zhèn)鞑ニ俣壬仙?，而流速卻在擴(kuò)散過(guò)程中不斷下降，很容易出現(xiàn)火焰穩(wěn)定點(diǎn)。火焰極為穩(wěn)定，但化學(xué)不完全燃燒損失大。73α1kw0.41.01.4黃穩(wěn)定區(qū)脫火區(qū)回火區(qū)當(dāng)1K=74α1kw0.41.01.4黃色火焰區(qū)穩(wěn)定區(qū)脫火區(qū)回火區(qū)1K=0.4~0.7，穩(wěn)定區(qū)域很大，運(yùn)行較為可靠?；旌衔镏谢鹧?zhèn)鞑ニ俣群艿停蝗菀谆鼗?。與純擴(kuò)散火焰類似，隨著燃料在環(huán)境中的擴(kuò)散，與氧氣混合，火焰?zhèn)鞑ニ俣壬仙?，而流速卻在擴(kuò)散過(guò)程中不斷下降，很容易出現(xiàn)火焰穩(wěn)定點(diǎn)。

1K太小時(shí)，氣體中烴缺氧，發(fā)生高溫裂解，產(chǎn)生炭黑，火焰呈明亮黃色，發(fā)光火焰，黑度大，有利于爐內(nèi)傳熱。74α1kw0.41.01.4黃穩(wěn)定區(qū)脫火區(qū)回火區(qū)1K=075α1kw0.41.01.4黃色火焰區(qū)穩(wěn)定區(qū)脫火區(qū)回火區(qū)

1K≥1時(shí)，既容易回火，也容易脫火，火焰很不穩(wěn)定?；鹧?zhèn)鞑ニ俣群芸欤艿纼?nèi)供氧充分，很容易回火。混合氣流離開(kāi)噴嘴以后，火焰?zhèn)鞑ニ俣炔粩嘞陆?，雖然流速也不斷下降，但是，火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊南陆蹈欤苋菀酌摶稹?5α1kw0.41.01.4黃穩(wěn)定區(qū)脫火區(qū)回火區(qū)1K≥76擴(kuò)散預(yù)混合全予混燃燒不強(qiáng)，燃燒強(qiáng)烈不可能回火，防止回火既可能回火

,w↓也不易脫火有，w↑存在脫火可能也可能脫火小結(jié)76擴(kuò)散預(yù)混合全予混燃燒不強(qiáng)，77典型的火焰形狀——5mm噴嘴H2:CO:NG=1:1:3=0

=0.5=0.6=0.7=0.8=0.9=1.0=1.177典型的火焰形狀——5mm噴嘴H2:CO:NG=1:1:78液體燃料的火焰（例如酒精燈）燈芯酒精受熱蒸發(fā)酒精蒸汽卷吸空氣，形成部分預(yù)混火焰內(nèi)焰外焰焰心78液體燃料的火焰（例如酒精燈）燈芯酒精受熱蒸發(fā)酒精蒸汽卷吸79乙醇燃料的消耗有分解和脫氫兩種途徑；可以將燃燒產(chǎn)物CO明顯產(chǎn)生的時(shí)刻做為判斷乙醇燃燒著火的始點(diǎn)。所以，乙醇的燃燒隨氧量的不同，可能有幾個(gè)鋒面出現(xiàn)。79乙醇燃料的消耗有分解和脫氫兩種途徑；可以將燃燒產(chǎn)物CO明80液體燃料的火焰（例如酒精燈）正常使用的酒精燈火焰應(yīng)分為焰心、內(nèi)焰和外焰三部分。近年來(lái)的研究表明：酒精燈火焰溫度的高低順序?yàn)椋簝?nèi)焰＞外焰＞焰心。一般認(rèn)為酒精燈的外焰溫度最高，其原因是酒精蒸汽在外焰燃燒最充分；同時(shí)由于外焰與外界大氣充分接觸，燃燒時(shí)與環(huán)境的能量交換最容易，熱量散失最多，致使外焰溫度低于內(nèi)焰?！獙?shí)際上，和供氧的狀況以及整體的熱平衡有很大的關(guān)系。80液體燃料的火焰（例如酒精燈）正常使用的酒精燈火焰應(yīng)分為焰815.4氣體燃料燃燒時(shí)的火焰穩(wěn)定措施防止回火防止脫火穩(wěn)定火焰根本條件是保證：815.4氣體燃料燃燒時(shí)的火焰穩(wěn)定措施防止回火穩(wěn)定火焰根本82一、防止回火采用喉口設(shè)計(jì)：加裝收縮段；直徑變小使用冷卻裝置：降低混合物溫度，從而降低火焰?zhèn)鞑ニ俣龋踔林苯哟阆ɑ鹧妗?/p>

防止回火w82一、防止回火采用喉口設(shè)計(jì)：加裝收縮段；直徑變小防止回火w83二、防止脫火防止加穩(wěn)焰器——使用鈍體或者旋流，形成中心回流區(qū)，起到穩(wěn)定點(diǎn)火源的作用穩(wěn)焰方法：利用鈍體，旋轉(zhuǎn)射流穩(wěn)焰，利用逆向噴流穩(wěn)焰，等等。83二、防止脫火防止穩(wěn)焰方法：利用鈍體，旋轉(zhuǎn)射流穩(wěn)焰，利用逆84鈍體穩(wěn)焰的第一個(gè)原理:繞流鈍體時(shí)會(huì)出現(xiàn)有回流區(qū)，回流區(qū)由于吸入大量高溫?zé)煔?，使燃燒反?yīng)物溫度升高，在區(qū)內(nèi)某處實(shí)現(xiàn)了著火條件，產(chǎn)生了穩(wěn)定的著火。二、采用鈍體后回流區(qū)穩(wěn)焰84鈍體穩(wěn)焰的第一個(gè)原理:繞流鈍體時(shí)會(huì)出現(xiàn)有回流區(qū)，回流區(qū)由85鈍體穩(wěn)焰的第二個(gè)原理：鈍體后方，燃料與空氣混合物射流的主流區(qū)域中，存在從高速到負(fù)流速的分布區(qū)域，很容易形成的條件85鈍體穩(wěn)焰的第二個(gè)原理：鈍體后方，燃料與空氣混合物射流的主86三、其它穩(wěn)焰方法①小型點(diǎn)火焰

在流速較高的預(yù)混可燃主氣流附近放置一個(gè)流速較低的穩(wěn)定的小型點(diǎn)火焰（值班火焰）②反吹射流穩(wěn)定火焰反吹射流引起中心回流區(qū)，流場(chǎng)減速，且具有高溫（下游煙氣，未燃盡可燃物，反吹空氣等組成回流區(qū)）86三、其它穩(wěn)焰方法①小型點(diǎn)火焰在流速較高87③旋轉(zhuǎn)射流穩(wěn)焰利用強(qiáng)烈的旋轉(zhuǎn)氣流產(chǎn)生強(qiáng)大的高溫回流區(qū)，強(qiáng)化燃料著火，加速燃料空氣混合④穩(wěn)焰環(huán)87③旋轉(zhuǎn)射流穩(wěn)焰利用強(qiáng)烈的旋轉(zhuǎn)氣流產(chǎn)生強(qiáng)大的高溫回流區(qū)，88齒形環(huán)的工作機(jī)理88齒形環(huán)的工作機(jī)理89小結(jié)穩(wěn)焰方法

防止回火——喉口，冷卻防止脫火——控制，鈍體，旋流，穩(wěn)焰環(huán)其它穩(wěn)焰方法小型點(diǎn)火焰反向射流穩(wěn)定火焰旋轉(zhuǎn)射流穩(wěn)焰燃燒室壁凹槽穩(wěn)定火焰流線型物體穩(wěn)焰89小結(jié)穩(wěn)焰方法905.5氣體燃料火焰長(zhǎng)度預(yù)混火焰的長(zhǎng)度：主要決定于火焰鋒面在湍流氣流中的傳播速度。

lhy湍預(yù)還與w’、混合長(zhǎng)度等有關(guān)905.5氣體燃料火焰長(zhǎng)度預(yù)混火焰的長(zhǎng)度：lhy91一、湍流擴(kuò)散火焰長(zhǎng)度R0：射流噴口半徑

a：湍流結(jié)構(gòu)系數(shù)

n：煤氣和空氣化學(xué)計(jì)量比二、層流91一、湍流擴(kuò)散火焰長(zhǎng)度R0：射流噴口半徑二、層流92影響火焰長(zhǎng)度因素：氣流流速w噴口直徑d擴(kuò)散系數(shù)D（湍流的過(guò)量空氣系數(shù)影響α=1.0~1.5，越大，火焰長(zhǎng)度相對(duì)短一些92影響火焰長(zhǎng)度因素：氣流流速w=1.0~1.5，越93甲烷燃燒

層流擴(kuò)散火焰湍流擴(kuò)散火焰湍流預(yù)混火焰93甲烷燃燒層流擴(kuò)散火焰94本章總結(jié)理解燃燒分析的最基本兩大要素：燃燒產(chǎn)熱與系統(tǒng)熱平衡熱自燃的基本原理：化學(xué)反應(yīng)放熱大于系統(tǒng)散熱，從而使系統(tǒng)積累熱量，自發(fā)升溫。強(qiáng)迫點(diǎn)燃：外熱源供熱+系統(tǒng)產(chǎn)熱=對(duì)流散熱——也必須能使得系統(tǒng)能自發(fā)升溫。歸納起來(lái)，凡是利于外熱源供熱的因素（加長(zhǎng)L），反應(yīng)放熱增加的因素（E，Q，T0等），系統(tǒng)散熱減弱的因素（Nu）都能使得Tqr↓94本章總結(jié)理解燃燒分析的最基本兩大要素：燃燒產(chǎn)熱與系統(tǒng)熱平95本章總結(jié)火焰?zhèn)鞑ィ罕举|(zhì)上是火焰前鋒對(duì)新鮮燃料的強(qiáng)迫點(diǎn)燃過(guò)程。影響火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊囊蛩兀瑲w納為：傳熱因素（a，uce），放熱因素（wm或Q

uce）。一般在略小于1時(shí)，uce最大。湍流火焰?zhèn)鞑ィ嚎梢赞D(zhuǎn)化為層流火焰?zhèn)鞑?lái)分析。擴(kuò)散與預(yù)混火焰：主要的指標(biāo)是。95本章總結(jié)火焰?zhèn)鞑ィ罕举|(zhì)上是火焰前鋒對(duì)新鮮燃料的強(qiáng)迫點(diǎn)燃過(guò)96本章總結(jié)必須理解層流火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊臏y(cè)量原理！脫火與回火問(wèn)題：本質(zhì)上是氣流速度w與火焰?zhèn)鞑ニ俣萿ce的大小關(guān)系問(wèn)題。防止回火：喉口（提高流速），冷卻。防止脫火：控制，鈍體，旋流，穩(wěn)焰環(huán)火焰長(zhǎng)度問(wèn)題：火焰鋒面在湍流氣流中的傳播速度問(wèn)題。96本章總結(jié)必須理解層流火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊臏y(cè)量原理！97第五章氣體燃料燃燒5.1著火基本原理5.2火焰?zhèn)鞑?.3擴(kuò)散火焰和預(yù)混火焰5.4氣體燃料燃燒時(shí)的火焰穩(wěn)定措施5.5氣體燃料火焰長(zhǎng)度

1第五章氣體燃料燃燒5.1著火基本原理98燃燒過(guò)程是包括發(fā)光放熱的化學(xué)反應(yīng)，故存在兩個(gè)最基本的階段：著火階段、著火后燃燒階段。著火定義：燃料和氧化劑混合后，由無(wú)化學(xué)反應(yīng)（從緩慢的氧化反應(yīng)）向穩(wěn)定的強(qiáng)烈放熱狀態(tài)的過(guò)渡過(guò)程。熱著火鏈?zhǔn)街?燃燒過(guò)程是包括發(fā)光放熱的化學(xué)反應(yīng)，故存在兩個(gè)最基本的階段：99熱著火：可燃混合物由于本身氧化反應(yīng)放熱大于散熱，或由于外部熱源加熱，溫度不斷升高導(dǎo)致化學(xué)反應(yīng)不斷自動(dòng)加速，積累更多能量最終導(dǎo)致著火?！蠖鄶?shù)氣體燃料著火特性符合熱著火的特征。鏈?zhǔn)街穑河捎谀撤N原因，可燃混合物中存在活化中心，活化中心產(chǎn)生速率大于銷毀速率時(shí)，導(dǎo)致化學(xué)反應(yīng)速度不斷加速，最終導(dǎo)致著火?！承┑蛪合轮饘?shí)驗(yàn)（如H2+O2，CO+O2的著火）和低溫下的“冷焰”現(xiàn)象符合鏈?zhǔn)街鸬奶卣鳌?熱著火：可燃混合物由于本身氧化反應(yīng)放熱大于散熱，或由于外部1005.1著火基本原理熱著火過(guò)程與鏈?zhǔn)街疬^(guò)程區(qū)別——熱著火通常比鏈?zhǔn)街疬^(guò)程強(qiáng)烈得多。

熱著火過(guò)程：溫度升高引發(fā)的，將使得系統(tǒng)中整體的分子動(dòng)能增加，超過(guò)活化能的活化分子數(shù)按指數(shù)規(guī)律增加。導(dǎo)致

燃燒反應(yīng)自動(dòng)加速。

鏈?zhǔn)街疬^(guò)程：主要是活化中心局部增加并加速繁殖引起的，由于活化中心會(huì)被銷毀，所以鏈?zhǔn)街鹜ǔ＞窒拊诨罨行牡姆敝乘俾蚀笥阡N毀速率的區(qū)域，而不引起整個(gè)系統(tǒng)的溫度大幅度增加，形成“冷焰”。但是，如果活化中心能夠在整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)加速繁殖并引起系統(tǒng)能量的整體增加，就形成爆炸。一個(gè)完善的燃燒過(guò)程應(yīng)是：及時(shí)著火，穩(wěn)定燃燒，充分燃盡45.1著火基本原理熱著火過(guò)程與鏈?zhǔn)街疬^(guò)程區(qū)別——熱101熱著火過(guò)程分兩類自燃：自發(fā)的著火，依靠系統(tǒng)自身化學(xué)反應(yīng)的放熱來(lái)維持系統(tǒng)的升溫。強(qiáng)燃：強(qiáng)迫著火，借助外部能量（固壁、火花塞），使其局部著火，然后火焰?zhèn)鞑サ秸麄€(gè)可燃混合物中。5熱著火過(guò)程分兩類自燃：自發(fā)的著火，依靠系統(tǒng)自身化學(xué)反應(yīng)的放102零元系統(tǒng)：容器內(nèi)可燃?xì)怏w混合物的成分、溫度與壓力是均勻的，也稱強(qiáng)烈摻混模型。5.1.1自燃一、由熱平衡的角度分析

6零元系統(tǒng)：容器內(nèi)可燃?xì)怏w混合物的成分、溫度與壓力是均勻的，103產(chǎn)熱（單位時(shí)間）：C——可燃混合物中反應(yīng)物濃度n——反應(yīng)級(jí)數(shù)V——容器體積Q——可燃混合物的燃燒熱T——溫度

散熱：η——散熱系數(shù)

S——容器壁散熱面積

T0——容器壁溫度

T——容器內(nèi)可燃混合物溫度熱平衡7產(chǎn)熱（單位時(shí)間）：C——可燃混合物中反應(yīng)物濃度散熱：η——104QTABCT0ⅠT0ⅡT0ⅢTljQ2ⅠQ2ⅡQ2ⅢQ1產(chǎn)熱：散熱：8QTABCT0ⅠT0ⅡT0ⅢTljQ2ⅠQ2ⅡQ2ⅢQ1產(chǎn)105①

兩個(gè)交點(diǎn)：A點(diǎn)，穩(wěn)定，但其溫度絕對(duì)值太低，熄滅狀態(tài);C點(diǎn)，不穩(wěn)定，脈動(dòng)→燃燒or熄滅②

線Ⅲ：Q1＞Q2，沒(méi)交點(diǎn)，著火③線Ⅱ：Q1≥Q2，一個(gè)切點(diǎn)切點(diǎn)B不穩(wěn)定，有波動(dòng)→要么回到B點(diǎn)，要么著火

B：著火臨界點(diǎn)9①兩個(gè)交點(diǎn)：A點(diǎn)，穩(wěn)定，但其溫度絕對(duì)值太低，熄滅狀態(tài);106由切點(diǎn)的數(shù)學(xué)條件得著火臨界條件解方程得：（另一根舍去）

所以：將展開(kāi)，忽略高次項(xiàng)，

10由切點(diǎn)的數(shù)學(xué)條件得著火臨界條件解方程得：（另一根舍去）107兩種著火溫度的定義區(qū)別不大

影響因素：η↓有利著火燃料活性強(qiáng)（E小或k0大）易著火T0↑容易著火定義一：T0II定義二：Tlj11兩種著火溫度的定義區(qū)別不大影響因素：定義一：T0II定108Ⅰ、Ⅱ不至于著火情況Ⅲ著火，在Tlj時(shí)，溫度拐點(diǎn)，孕育時(shí)間Tyu如果系統(tǒng)初溫升高是有利于著火，孕育時(shí)間縮短（V線）。（為T(mén)yu↓,可以提高初溫）二、自燃過(guò)程溫度變化TτⅠⅡⅢTljⅣⅤTyu12Ⅰ、Ⅱ不至于著火情況二、自燃過(guò)程溫度變化TτⅠⅡⅢTlj109一些燃料空氣混合物大氣壓下著火溫度(α≈1)名稱分子式著火溫度氫H2530~590一氧化碳CO644~658甲烷CH4658~750乙烷C2H6520~630乙烯C2H4542~547乙炔C2H2406~480苯C6H6580~740航空汽油—390~685原油—360~367重油—336煤油—250~609木柴—250~350煙煤—200~500無(wú)煙煤—600~700焦炭—70013一些燃料空氣混合物大氣壓下著火溫度(α≈1)名稱分子式著110烷、烯、炔的著火溫度是烷烴最高（為飽和烴，所以活性低）炔烴最低（三價(jià)鍵不飽和烴，活性最強(qiáng)）液體燃料著火溫度一般小于氣體燃料著火溫度。——注意，這里說(shuō)的著火溫度是自燃的著火溫度固體燃料中揮發(fā)分高的著火溫度低，無(wú)煙煤、焦炭揮發(fā)分很少，所以溫度最高。褐煤煤場(chǎng)、油爐空氣預(yù)熱器上積的油、制粉系統(tǒng)的積粉等等，在通風(fēng)不良（散熱Q2很小時(shí)），經(jīng)相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間孕育，可燃物濃度達(dá)到著火限時(shí)，在低于室溫的情況下，也會(huì)自燃著火。著火溫度與燃料空氣混合物的濃度有關(guān)；通常用過(guò)量空氣系數(shù)α來(lái)表示14烷、烯、炔的著火溫度是烷烴最高（為飽和烴，所以活性低）炔111Tα

散熱增大自燃溫度Tzr著火溫度與燃料空氣混合物的濃度（過(guò)量空氣系數(shù)α）的關(guān)系自燃范圍如果溫度T和燃料濃度（過(guò)量空氣系數(shù)α）配合的點(diǎn)在U形曲線以上的區(qū)域，則會(huì)發(fā)生自燃甚至爆炸，稱為爆炸區(qū)。15Tα散熱增大自燃溫度Tzr著火溫度與燃料空氣混合物的濃112特別強(qiáng)調(diào)，無(wú)論定義Tlj或T0為著火溫度Tzh，這個(gè)Tzh不是一個(gè)物理常數(shù)，它是隨著著火條件變化而變化的，散熱條件增強(qiáng)，則著火溫度上升。16特別強(qiáng)調(diào)，無(wú)論定義Tlj或T0為著火溫度Tzh，這個(gè)Tz1135.1.2強(qiáng)迫點(diǎn)燃強(qiáng)迫點(diǎn)燃：用熾熱物體使可燃混合物著火常用方法：熾熱固壁點(diǎn)燃、電火花或電弧點(diǎn)燃（汽油發(fā)動(dòng)機(jī)）、火焰點(diǎn)燃、自燃方法點(diǎn)燃（柴油機(jī)中的壓縮的點(diǎn)燃）。熾熱物體向周圍可燃混合氣散熱，在邊界層中可燃混合物由于溫度升高而進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)熱使氣體溫度不斷升高而著火。

175.1.2強(qiáng)迫點(diǎn)燃強(qiáng)迫點(diǎn)燃：用熾熱物體使可燃混合物著火114強(qiáng)迫點(diǎn)燃的熱過(guò)程18強(qiáng)迫點(diǎn)燃的熱過(guò)程115強(qiáng)迫點(diǎn)燃的臨界條件：設(shè)有溫度不同的熾熱物體置于靜止或低速可燃混合氣中（T0），則有以下幾種可能性：

1.Tw較低，遠(yuǎn)低于自燃溫度，但Tw＞T0。此時(shí)，熾熱物體與混合可燃?xì)忾g由于導(dǎo)熱作用交換熱量，僅使得靠近物體表面附近的薄層內(nèi)（熱邊界層）的氣體溫度升高，導(dǎo)致該層內(nèi)化學(xué)反應(yīng)速度升高、產(chǎn)熱。但不足以點(diǎn)燃主流中的氣體。TxT0可燃混合物的溫度分布（不含化學(xué)反應(yīng)）可燃混合物實(shí)際的溫度分布（含化學(xué)反應(yīng)）化學(xué)反應(yīng)放熱19強(qiáng)迫點(diǎn)燃的臨界條件：設(shè)有溫度不同的熾熱物體置于靜止1162.如Tw升高，則上圖中實(shí)線虛線均上升，邊界層的溫度分布達(dá)到下圖所示：此時(shí)邊界層內(nèi)，邊界層內(nèi)氣體與固壁間已無(wú)熱交換，可以想象此時(shí)氣體邊界層會(huì)一點(diǎn)點(diǎn)向混合氣推進(jìn)，使混合氣T升高。這是主流著火的臨界條件。TxT0Tqr可燃混合物的溫度分布（不含化學(xué)反應(yīng)）可燃混合物實(shí)際的溫度分布（含化學(xué)反應(yīng)）化學(xué)反應(yīng)放熱202.如Tw升高，則上圖中實(shí)線虛線均上升，邊界層的溫度分1173.如Tw進(jìn)一步升高，邊界層內(nèi)混合氣化學(xué)反應(yīng)加速，產(chǎn)熱增多，邊界層內(nèi)溫度快速上升，高溫的邊界層將向混合氣導(dǎo)熱，一層層的混合氣化學(xué)反應(yīng)加速，高溫區(qū)擴(kuò)大，最終整個(gè)主流的可燃?xì)庵?。TxT0Tqr可燃混合物的溫度分布（不含化學(xué)反應(yīng)）可燃混合物實(shí)際的溫度分布（含化學(xué)反應(yīng)）化學(xué)反應(yīng)放熱213.如Tw進(jìn)一步升高，邊界層內(nèi)混合氣化學(xué)反應(yīng)加速，產(chǎn)熱118強(qiáng)燃的臨界條件應(yīng)為：Tw=Tqr此時(shí)的壁面溫度稱為強(qiáng)燃溫度TxT0Tqr可燃混合物的溫度分布（不含化學(xué)反應(yīng)）可燃混合物實(shí)際的溫度分布（含化學(xué)反應(yīng)）化學(xué)反應(yīng)放熱22強(qiáng)燃的臨界條件應(yīng)為：此時(shí)的壁面溫度稱為強(qiáng)燃溫度TxT0119平壁強(qiáng)燃溫度的求解：設(shè)一表面溫度為T(mén)qr的熾熱平板置于靜止或低速的可燃混合氣中，如下圖所示，分析邊界層內(nèi)一微元體Sdx的能量守恒：TTqrxRTqr2/EdxT023平壁強(qiáng)燃溫度的求解：設(shè)一表面溫度為T(mén)qr的熾熱平板置于靜120反應(yīng)產(chǎn)熱導(dǎo)入熱量導(dǎo)出熱量

平衡時(shí)應(yīng)有：q1+q3=q2

TTqrxRTqr2/EdxT024反應(yīng)產(chǎn)熱導(dǎo)入熱量導(dǎo)出熱量平衡時(shí)應(yīng)有：q1+q3=q2121平衡時(shí)：q1+q3=q2

對(duì)上式乘以dT進(jìn)行積分引入另一假設(shè)：設(shè)C在邊界層中均勻分布，邊界層內(nèi)化學(xué)反應(yīng)分布取決于，如下圖所示，認(rèn)為邊界層內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)只集中于壁面附近Tqr至這一薄層內(nèi)，即0123內(nèi)，這一層內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)速度都等于T=Tqr時(shí)的數(shù)值。25平衡時(shí)：q1+q3=q2對(duì)上式乘以dT進(jìn)行積分引入另122TTqrxRTqr2/EdxT0借用自燃中的概念wexp(-E/RT)2103相當(dāng)于把藍(lán)色的指數(shù)分布曲線轉(zhuǎn)化為紅色的折線來(lái)分析，藍(lán)色線和紅色線包圍的面積相等。這個(gè)轉(zhuǎn)化，相當(dāng)于把整個(gè)x軸上進(jìn)行的不均勻的化學(xué)反應(yīng)的熱量產(chǎn)出，視作只在RTqr2/E的熱邊界層內(nèi)均勻化學(xué)反應(yīng)的熱量產(chǎn)出。26TTqrxRTqr2/EdxT0借用自燃中123分析：級(jí)數(shù)展開(kāi)：27分析：級(jí)數(shù)展開(kāi)：124因此如時(shí)，阿累尼烏斯因子下降倍，時(shí)下降倍，一般認(rèn)為，溫度下降后，阿因子已大大減小可忽略其后影響。故可認(rèn)為化學(xué)反應(yīng)在0123區(qū)域，即之內(nèi)。

以上討論是在說(shuō)明指數(shù)曲線轉(zhuǎn)化成折線的合理性28因此如時(shí)，阿累尼烏斯因子125

在內(nèi)積分定積分取0123面積

29在126此外對(duì)于w點(diǎn)以外可燃?xì)鉄o(wú)化學(xué)反應(yīng)，該點(diǎn)邊界條件應(yīng)為由該式可求得Tqr

wexp(-E/RT)210330此外對(duì)于w點(diǎn)以外可燃?xì)鉄o(wú)化學(xué)反應(yīng)，該點(diǎn)邊界條件應(yīng)為由該式127由可分析：①L↓，Tqr↑②Nu（氣流速度上升，η↑，散熱增大）↑，Tqr↑③P↑（C↑）,Tqr↓④λ、E↑，Tqr↑Q↑,Tqr↓強(qiáng)燃溫度明顯高于自燃溫度，通常要達(dá)到1000℃以上。31由128自燃與強(qiáng)燃的對(duì)比：

自燃強(qiáng)燃條件

Q1=Q2，

T=Tqr，

過(guò)程自發(fā)整個(gè)空間，可燃混合物WC很慢→放熱→升溫→多放熱→再升溫：積蓄→達(dá)到著火強(qiáng)制，局部→整個(gè)空間，用高溫物體置于可燃混合物中，溫差→熱傳遞，邊界層內(nèi)加熱→著火溫度→著火原理上均是化學(xué)反應(yīng)急劇加速的結(jié)果外界溫度有一定限制中，需達(dá)到無(wú)要求32自燃與強(qiáng)燃的對(duì)比：自燃強(qiáng)燃條件Q1=Q2，129T0TzhQ1Q2Tqr33T0TzhQ1Q2Tqr130幾種點(diǎn)燃方式L：熱球點(diǎn)火電火花點(diǎn)火熱金屬塊點(diǎn)火輻射能點(diǎn)火電熱絲點(diǎn)火熱氣流點(diǎn)火34幾種點(diǎn)燃方式L：熱球點(diǎn)火1315.2火焰?zhèn)鞑ピ诳扇蓟旌衔镏薪柚谕饧幽茉词蛊渚植恐穑笾鸩糠窒蛭粗鸩糠州斔蜔崃考盎钚粤Ｗ?，使之相繼著火燃燒，此即火焰?zhèn)鞑?wèn)題?；鹧?zhèn)鞑ピ恚夯鹧媲颁h內(nèi)劇烈的燃燒化學(xué)反應(yīng)使其在邊界上產(chǎn)生了很大的溫度和濃度梯度，從而導(dǎo)致了強(qiáng)烈的熱質(zhì)交換。熱質(zhì)交換又引起了鄰近的混合氣的化學(xué)反應(yīng)，由此形成了化學(xué)反應(yīng)區(qū)在空間的移動(dòng)，故火焰?zhèn)鞑ナ且粋€(gè)復(fù)雜的物理化學(xué)過(guò)程。355.2火焰?zhèn)鞑ピ诳扇蓟旌衔镏薪柚谕饧幽茉词蛊渚植恐?32火焰?zhèn)鞑サ男问骄徣迹ㄕ鞑ィ夯鹧驿h面以導(dǎo)熱和對(duì)流的方式下傳熱給可燃混合物引起的火焰?zhèn)鞑?，也可能有輻射（煤粉）。傳播速度較低（1~3m/s），傳播過(guò)程穩(wěn)定。爆燃：絕熱壓縮引起的火焰?zhèn)鞑?，是依靠激波的壓縮作用使未燃混合氣的溫度升高而引起化學(xué)反應(yīng)，從而使燃燒波不斷向未燃?xì)馔七M(jìn)，傳播速度大于1000m/s。36火焰?zhèn)鞑サ男问骄徣迹ㄕ鞑ィ夯鹧驿h面以導(dǎo)熱和對(duì)流的方133按氣流的流動(dòng)狀況也可分為層流火焰?zhèn)鞑ズ屯牧骰鹧鎮(zhèn)鞑恿骰鹧娑x：火焰鋒面在其法線方向相對(duì)于新鮮混合氣的傳播速度。靜止氣：

（火焰峰面固定在某一位置不動(dòng)）5.2.1層流火焰?zhèn)鞑ニ俣萿ce（正常傳播速度）37按氣流的流動(dòng)狀況也可分為層流火焰定義：火焰鋒面在其法線方134平面火焰鋒面在可燃混合物中的uce

設(shè)：①鋒面與氣流速度垂直。②w0=uce。W0鋒面uce38平面火焰鋒面在可燃混合物中的uceW0鋒面uce135認(rèn)為在To至<B點(diǎn)>范圍內(nèi)wm=0，而在B點(diǎn)至Tlr內(nèi)反應(yīng)速度均為一樣的，

C：理論燃燒溫度時(shí)的可燃份濃度

能量方程：

39認(rèn)為在To至136控制火焰?zhèn)鞑サ姆匠涛锢硪饬x：熱量在傳導(dǎo)過(guò)程中的源項(xiàng)（或者說(shuō)增加項(xiàng)）是化學(xué)反應(yīng)的放熱。求解的困難：難于積分。另一個(gè)問(wèn)題：怎么和火焰?zhèn)鞑ニ俣汝P(guān)聯(lián)？40控制火焰?zhèn)鞑サ姆匠涛锢硪饬x：熱量在傳導(dǎo)過(guò)程中的源項(xiàng)（或者137解決求解的困難：難于積分。在右圖中，用紅色的范圍代替藍(lán)色的范圍。用一個(gè)線性的函數(shù)，代替指數(shù)函數(shù)。紅色區(qū)域中的物質(zhì)近似遵守絕熱自燃的規(guī)律。T0TTlrBwTcrTlr-RTlr2/E41解決求解的困難：138解決另一個(gè)問(wèn)題：怎么和火焰?zhèn)鞑ニ俣汝P(guān)聯(lián)？所有流向鋒面的氣體在B點(diǎn)之前被加熱到溫度，所需熱量為而這部分熱量就等于鋒面向新鮮燃料的導(dǎo)熱量W0=uceT0xTlrs鋒面B42解決另一個(gè)問(wèn)題：怎么和火焰?zhèn)鞑ニ俣汝P(guān)聯(lián)？所有流向鋒面的氣139從B點(diǎn)至Tlr積分∵對(duì)Tlr點(diǎn)

：氣體自T0升溫至所需熱量等于在B點(diǎn)導(dǎo)熱量

……∴

43從B點(diǎn)至Tlr積分140燃盡時(shí)間：

火焰鋒面厚度δ及可燃混合物升溫預(yù)熱區(qū)厚度SS定義為在點(diǎn)做的切線，切線與T=Tlr與T=T0交點(diǎn)間距離∴

通常δ＜S，一般44燃盡時(shí)間：火焰鋒面厚度δ及可燃混合物升溫預(yù)熱區(qū)厚度S141影響因素：1、燃料特性：

Q↑→uce↑∴

45影響因素：Q↑→uce↑∴1422.

過(guò)量空氣系數(shù)：理論燃燒溫度：在α=1時(shí)最高

空氣多燃料多，

實(shí)驗(yàn)證明且小于1時(shí)，462.過(guò)量空氣系數(shù)：，實(shí)驗(yàn)證明且143著火濃度限（體積）H24～74.2％CO12.4～73.8％CH44.6～14.6％乙烯2.75～28.6％乙炔2.5～80％47著火濃度限（體積）H24～74.2％CO12.4～73.1443.可燃?xì)獬鯗?.鋒面形狀，凹，凸，→散熱多uce決定于燃料的空氣混合物的成分和物理化學(xué)性質(zhì)。483.可燃?xì)獬鯗?.鋒面形狀，凹，145淬熄距離：距壁面數(shù)mm之內(nèi)地方，壁面溫度低，，散熱強(qiáng)烈，，造成火焰無(wú)法傳播的臨界邊界厚度的稱為淬熄距離。49淬熄距離：距壁面數(shù)mm之內(nèi)地方，壁面溫度低，1465.2.3湍流火焰?zhèn)鞑セ鹧鎮(zhèn)鞑ニ俣鹊臄?shù)值與變化規(guī)律都與層流狀態(tài)不一樣，（但兩者基本原理是一致的，都是靠未燃?xì)怏w和已燃?xì)怏w之間的熱質(zhì)交換所形成的化學(xué)反應(yīng)區(qū)在空間的移動(dòng)，不過(guò)此時(shí)湍流運(yùn)動(dòng)作用對(duì)燃燒過(guò)程影響很大）。505.2.3湍流火焰?zhèn)鞑セ鹧鎮(zhèn)鞑ニ俣鹊?47①湍流中火焰?zhèn)鞑ニ俣纫^層流時(shí)大得多，很大程度上取決于氣流的湍動(dòng)程度（層流火焰?zhèn)鞑ニ俣热Q于燃料混合物的物理化學(xué)性質(zhì)）。湍流火焰?zhèn)鞑ニ俣萿t管內(nèi)出口射流51①湍流中火焰?zhèn)鞑ニ俣纫^層流時(shí)大得多，很大程度上取決于148②湍流與層流火焰外觀很不相同層流時(shí)有一層很薄光滑整齊的外形清晰的火焰鋒面湍流火焰鋒面不斷抖動(dòng)，且火焰鋒面較厚，輪廊模糊，鋒面曲折，閃動(dòng)。uceutuce52②湍流與層流火焰外觀很不相同uceutuce149一、湍流傳播的理論表面燃燒理論（舍謝爾金）

火焰面是層流型的，湍流脈動(dòng)在一定空間內(nèi)使燃燒面彎曲、皺折，乃至破裂，成“小島”狀的封閉小塊，這樣增大了燃燒面積，從而增大了燃燒速度。容積燃燒理論湍流燃燒速度的增加是因?yàn)樵谕牧髦袩崃亢突罨行耐牧鬓D(zhuǎn)移速度都大大高于層流中同類型的分子遷移速率，因而加速了火焰中化學(xué)反應(yīng)，從而提高了實(shí)際的法向燃燒速度。53一、湍流傳播的理論表面燃燒理論（舍謝爾金）150

湍流根據(jù)其尺度大小可分為：大尺度湍流運(yùn)動(dòng)小尺度湍流運(yùn)動(dòng)2.小尺度湍流當(dāng)湍流標(biāo)尺（混合長(zhǎng)度：一個(gè)湍流旋渦其消失之前運(yùn)動(dòng)所經(jīng)過(guò)的距離?；旌祥L(zhǎng)度和旋渦本身的尺度是同一數(shù)量級(jí)的）小于層流火焰鋒面厚度時(shí)稱為小尺度湍動(dòng)。L<δ

54湍流根據(jù)其尺度大小可分為：大尺度湍流運(yùn)動(dòng)2.小尺度1512300<Re<6000，

∴

At：湍動(dòng)輸運(yùn)所引起的折算熱擴(kuò)散率

當(dāng)時(shí)，有（一般情況下）若流體為管內(nèi)流動(dòng)，一般認(rèn)為

552300<Re<6000，∴At：湍動(dòng)輸運(yùn)所引起的折1523.大尺度湍流湍流標(biāo)尺L>層流火焰鋒面厚度δ，其中大標(biāo)尺湍動(dòng)又按湍流脈動(dòng)速度大小W‘分為湍流大尺度強(qiáng)湍動(dòng)（）、大尺度弱湍動(dòng)（）。563.大尺度湍流湍流標(biāo)尺L>層流火焰鋒面厚度δ，其中大標(biāo)153大尺度弱湍動(dòng)（L>δ，）此時(shí)，湍流遷移脈動(dòng)速度較小，尚不能沖破（）火焰鋒面，但火焰鋒面已受到扭曲（比小尺度扭曲大），火焰仍保持一個(gè)連續(xù)的但已能扭曲、皺折的鋒面，向前及向后的脈動(dòng)使鋒面凹凸不平，但在凹凸不平的整個(gè)火焰鋒面上，各處火焰都以u(píng)ce沿該點(diǎn)火焰鋒面法線方向未燃一側(cè)推進(jìn)。每單位時(shí)間燒掉的可燃混合物量可由整個(gè)火焰鋒面平均位置向前推進(jìn)計(jì)算：Ut*S0,另一方面單位時(shí)間燒掉的可燃混合物量是Uce與S之積。∴

57大尺度弱湍動(dòng)（L>δ，）154ucesutdhs0ss0hd=2r只要計(jì)算出凹凸不平的火焰鋒面的曲面面積S與平均火焰位置的平面面積S0之比，就能求出ut/uce58ucesutdhs0ss0hd=2r只要計(jì)算出凹凸不平的155展開(kāi)：

因此湍動(dòng)很弱時(shí)，則由上可得：對(duì)大尺度強(qiáng)湍動(dòng)而言（）時(shí)，如ss0hd=2r59展開(kāi)：因此湍動(dòng)很弱時(shí)，則由上可得：對(duì)大尺度強(qiáng)湍動(dòng)而言（156有研究對(duì)修正，提出60有研究對(duì)修正，提出157影響湍流傳播速度的是uce（可燃混合物物理化學(xué)性質(zhì)，參數(shù)）以及湍流的狀態(tài)L<δ，小尺度鋒面皺折，變形不大，比層流鋒面厚，模糊。大尺度弱L>δ，W’

<uce鋒面折皺，但微團(tuán)不能沖破火焰面。

L>δ，W’

>uce，大尺度強(qiáng)，火焰鋒面被撕破。61影響湍流傳播速度的是uce（可燃混合物物理化學(xué)性質(zhì)1585.3擴(kuò)散火焰和預(yù)混火焰3.3.1火焰形式擴(kuò)散火焰：燃料和氧化劑邊混合邊燃燒，這時(shí)由于擴(kuò)散作用對(duì)燃燒起控制作用，又稱擴(kuò)散燃燒。預(yù)混火焰：燃料和氧化劑預(yù)先混合好，這時(shí)化學(xué)動(dòng)力學(xué)因素對(duì)燃燒起控制作用，亦稱動(dòng)力燃燒。625.3擴(kuò)散火焰和預(yù)混火焰3.3.1火焰形式159舉例本生燈：燃料氣流進(jìn)入本生燈后由一噴口流出，引射部分空氣（一級(jí)空氣）預(yù)先混合。*如1級(jí)空氣閥門(mén)關(guān)死，，點(diǎn)燃2k1k燃料63舉例本生燈：燃料氣流進(jìn)入本生燈后由一噴口流出，引160*逐漸增加（煤氣+1K）流動(dòng)火焰鋒面即形成燃燒一級(jí)空氣氧燒完，再靠二級(jí)空氣來(lái)燃燒，此時(shí)有兩個(gè)火焰鋒面，內(nèi)（1空氣）·外（二級(jí)空氣）——預(yù)混火焰2k1k燃料64*逐漸增加（煤氣+1K）流動(dòng)火焰鋒面即形成燃燒2k1k燃161如，一級(jí)空氣氧已足夠此時(shí)也只有一個(gè)內(nèi)火焰鋒面，此時(shí)為全預(yù)混火焰。1k燃料65如，一級(jí)空氣氧已足夠1k燃料162擴(kuò)散預(yù)混全預(yù)混

0

特征①只有外火焰面；②缺氧，碳黑（冒黑煙）a.燃燒不強(qiáng)烈，火焰無(wú)力，T↓；b.火焰長(zhǎng)度長(zhǎng)；c.火焰顏色是黃，發(fā)光火焰。①有內(nèi)、外火焰面；②燃燒強(qiáng)化，溫度↑火焰長(zhǎng)度短，半發(fā)光火焰，淡蘭色。只有內(nèi)火焰面T↑↑，火焰更短，不發(fā)光火焰。66擴(kuò)散預(yù)混全預(yù)混0特征①只有1635.3.2火焰穩(wěn)定問(wèn)題

當(dāng)或當(dāng)煤氣與一級(jí)空氣預(yù)混物流量太大，流速很高時(shí)，火焰將被吹離，后面隨之而來(lái)的煤氣空氣混合物根本不能著火，該現(xiàn)象稱為脫火（吹熄）。

當(dāng)而煤氣與1級(jí)空氣預(yù)混物流量很小，流速很低時(shí)，火焰很可能逆流而傳播進(jìn)本生燈，一直燒到本生燈里面的煤氣小噴口處，該現(xiàn)象為回火。675.3.2火焰穩(wěn)定問(wèn)題當(dāng)或當(dāng)164Wn為在法向分量：

脫火、回火的本質(zhì)在于火焰?zhèn)鞑ニ俣扰c氣流速度大小的問(wèn)題?；鼗?/p>

脫火回火脫火wmwnucew68Wn為在法向分量：脫火、回火的本質(zhì)在于火焰165本生燈的火焰穩(wěn)定機(jī)理：本生燈出口Re較小一般屬層流，火焰鋒面以傳播，可燃混合氣以W速度前進(jìn)，合成速度的結(jié)果就是形成了的圓錐面。這也稱為余弦定律?！鄔越大，φ越大，就越小，火焰瘦長(zhǎng)

wθwnucelhy69本生燈的火焰穩(wěn)定機(jī)理：本生燈出口Re較小一般屬層流，火焰166

的存在使得火焰鋒面上質(zhì)點(diǎn)沿a-b方向移動(dòng)，為使火焰穩(wěn)定，當(dāng)質(zhì)點(diǎn)由a移至b時(shí)，必須有另一質(zhì)點(diǎn)補(bǔ)充上來(lái)。因此在接近火炬根部的焰鋒表面上，必須存在一固定的點(diǎn)火源（不斷點(diǎn)燃火焰根部附近的可燃?xì)怏w以補(bǔ)充被氣流帶走的質(zhì)點(diǎn)）。此即圓錐面火焰鋒面的策源，底部四周一圈環(huán)形火焰鋒面——點(diǎn)火環(huán)。點(diǎn)火環(huán)的存在是由于燃料混合物噴出本生燈后在邊緣上速度很低，有一些地方射流速度正好等于Uce，即形成了點(diǎn)火環(huán)?！ぁa70的存在使得火焰鋒面上質(zhì)點(diǎn)沿a-b方向移動(dòng)167

脫火：各處均為回火：w很小，，火焰逆流傳播，而成回火uceO1234wOuceO123wO火焰穩(wěn)定OABCDuceO12345w71脫火：各處均為回火：w很小，168的大小對(duì)于火焰穩(wěn)定與否有很大影響

在略小于1時(shí)最大，但α≈1時(shí)火焰穩(wěn)定區(qū)不寬，尤其當(dāng)α>1時(shí)更窄。72的大小對(duì)于火焰穩(wěn)定與否有很大影響在略169α1kw0.41.01.4黃色火焰區(qū)穩(wěn)定區(qū)脫火區(qū)回火區(qū)當(dāng)1K=0，純擴(kuò)散火焰，不可能回火，因?yàn)楣艿乐袥](méi)有氧氣，火焰?zhèn)鞑ニ俣葹?。也不易脫火，因?yàn)椋S著燃料在環(huán)境中的擴(kuò)散，與氧氣混合，火焰?zhèn)鞑ニ俣壬仙魉賲s在擴(kuò)散過(guò)程中不斷下降，很容易出現(xiàn)火焰穩(wěn)定點(diǎn)。火焰極為穩(wěn)定，但化學(xué)不完全燃燒損失大。73α1kw0.41.01.4黃穩(wěn)定區(qū)脫火區(qū)回火區(qū)當(dāng)1K=170α1kw0.41.01.4黃色火焰區(qū)穩(wěn)定區(qū)脫火區(qū)回火區(qū)1K=0.4~0.7，穩(wěn)定區(qū)域很大，運(yùn)行較為可靠。混合物中火焰?zhèn)鞑ニ俣群艿?，不容易回火。與純擴(kuò)散火焰類似，隨著燃料在環(huán)境中的擴(kuò)散，與氧氣混合，火焰?zhèn)鞑ニ俣壬仙?，而流速卻在擴(kuò)散過(guò)程中不斷下降，很容易出現(xiàn)火焰穩(wěn)定點(diǎn)。

1K太小時(shí)，氣體中烴缺氧，發(fā)生高溫裂解，產(chǎn)生炭黑，火焰呈明亮黃色，發(fā)光火焰，黑度大，有利于爐內(nèi)傳熱。74α1kw0.41.01.4黃穩(wěn)定區(qū)脫火區(qū)回火區(qū)