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04-1 氣體燃料燃燒:擴散火焰與預混火焰、層流火焰傳播速度

2023-04-27 08:06:49 其他

擴散火焰與預混火焰的火焰形式

  • 擴散火焰:燃料和訊訓劑邊混合邊燃燒,這時由于擴散作用對燃燒起控制作用,又稱擴散燃燒,
  • 預混火焰:燃料和訊訓劑預先混合好,這時化學動力學因素對燃燒起控制作用,亦稱動力燃燒,
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    可以看出火焰區別,層流外表面相對光滑,湍流外表面不平整;部分預混火焰有內焰和外焰;全預混火焰不明亮;層流火焰冒黃光,
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    隨著當量比的增加,部分預混火焰會更短,有明顯內外火焰,當量比大于1以后,沒有內外焰,而且火焰不那么明亮,

層流火焰傳播速度

火焰傳播

  • 火焰傳播問題:在可燃混合物中借助于外加能源使其區域著火,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,此即火焰傳播問題
  • 火焰傳播原理:火焰前鋒內劇烈的燃啥訓學反應使其在邊界上產生了很大的溫度和濃度梯度,從而導致了強烈的熱質交換,熱質交換又引起了鄰近混合氣的化學反應,由此形成了化學反應區在空間的移動,故火焰傳播是一個復雜的物理化學程序
  • 火焰傳播的形式
    • 緩燃 (正常傳播):火焰鋒面以導熱和對流的方式下傳熱給可燃混合物引起的火焰傳播,也可能有輻射(煤粉),傳播速度較低 (1~3m/s),傳播程序穩定
    • 爆燃:絕熱壓縮引起的火焰傳播,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反應,從而使燃燒波不斷向未燃氣推進,傳播速度可接近或達到聲速
  • 火焰前鋒:未燃氣體和已燃氣體的分界面,亦稱火焰前沿、火焰鋒面

傳播速度

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其中第一項表示在不同x上的導熱熱流,第二項表示由新鮮燃氣通過v0攜帶過來的燃氣總量產生的熱焓的變化率,第三項表示燃燒反應的放熱,
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區域一:預熱區
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區域二:燃燒區
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物理意義:將流速為\(v_0\),密度為\(\rho _0\),比熱為\(c_p\)的氣流從初始溫度\(T_0\)加熱至著火溫度\(T_B\)所需要的熱量=火焰鋒面向新鮮燃氣導熱熱量
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紅色公式即為層流燃燒速度計算公式,

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