第三章_著火理論

1、西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院1第三章第三章 著火理論著火理論3.1 著火的基本概念3.2 熱自燃理論3.3 鏈?zhǔn)阶匀祭碚?.4 強(qiáng)迫點(diǎn)燃理論3.5 燃燒熱工況西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院2燃燒過(guò)程是發(fā)光放熱的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，存在兩個(gè)最基本的階段：著火階段、著火后燃燒階段。反應(yīng)的引發(fā)劇烈反應(yīng)的加速過(guò)程燃燒階段著火階段（孕育期）西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院33.1 3.1 著火的基本概念著火的基本概念著火的定義：著火的定義：燃料和氧化劑混合后，由無(wú)化學(xué)反應(yīng)、燃料和氧化劑混合后，由無(wú)化學(xué)反應(yīng)、緩慢的化學(xué)反應(yīng)向穩(wěn)定的強(qiáng)烈放熱狀態(tài)的過(guò)渡過(guò)程，緩慢的化學(xué)反應(yīng)向穩(wěn)定的強(qiáng)烈放熱狀態(tài)的過(guò)渡過(guò)程，最終在某個(gè)瞬

2、間在空間中某個(gè)最終在某個(gè)瞬間在空間中某個(gè)部分出現(xiàn)火焰。部分出現(xiàn)火焰。一、著火過(guò)程一、著火過(guò)程著火過(guò)程著火過(guò)程：是化學(xué)反應(yīng)的速度出現(xiàn)躍變的臨界過(guò)程，是化學(xué)反應(yīng)的速度出現(xiàn)躍變的臨界過(guò)程，即化學(xué)反應(yīng)從低速狀態(tài)在短時(shí)間內(nèi)加速到極高速的即化學(xué)反應(yīng)從低速狀態(tài)在短時(shí)間內(nèi)加速到極高速的狀態(tài)。狀態(tài)。熱著火熱著火鏈?zhǔn)街疰準(zhǔn)街鹞靼步煌ù髮W(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院4影響著火的因素化學(xué)動(dòng)力學(xué)因素傳熱學(xué)因素例如：例如：燃料的性質(zhì)；燃料的性質(zhì)；燃料與氧化劑的混合比例；燃料與氧化劑的混合比例；環(huán)境的壓力與溫度；環(huán)境的壓力與溫度；氣流的速度；氣流的速度；燃燒室的尺寸；燃燒室的尺寸；保溫情況等。保溫情況等。二、著火方式與機(jī)理二、著

3、火方式與機(jī)理西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院5n熱著火：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。分為：n鏈?zhǔn)街穑烘準(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(xiāo)毀速率時(shí)，在分枝鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的作用下，導(dǎo)致化學(xué)反應(yīng)速度不斷加速，最終導(dǎo)致著火。 某些低壓下著火實(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?。熱自燃熱自燃?qiáng)迫點(diǎn)燃強(qiáng)迫點(diǎn)燃西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院6相同點(diǎn)不同點(diǎn)都是在初始的較低的化學(xué)反應(yīng)速度下，利用某

4、種方式，積聚某種可以使得化學(xué)反應(yīng)加速的因素（如溫度、總的活性分子數(shù)），從而使得化學(xué)反應(yīng)速度實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加速，最終形成火焰。a) 著火的微觀機(jī)理不同。b) 熱著火通常比鏈?zhǔn)街疬^(guò)程強(qiáng)烈得多。c) 著火的外部條件也有所不同。熱著火過(guò)程與鏈?zhǔn)街疬^(guò)程的對(duì)比西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院7n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(xiāo)毀，所以鏈?zhǔn)街鹜ǔ＞窒拊诨罨行牡姆敝乘俾蚀笥阡N(xiāo)毀速率的區(qū)域，

5、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 需要指出的是，上述著火方式的分類(lèi)不能十分準(zhǔn)確地反應(yīng)它們之間的聯(lián)系和差別。實(shí)際燃燒過(guò)程中不可能有單純的熱著火或單純的鏈?zhǔn)街鸬那闆r，而往往是同時(shí)存在的，且相互促進(jìn)。一般來(lái)說(shuō)，在高溫下，熱自燃是著火的主要原因，而在低溫下，鏈?zhǔn)阶匀紕t是著火的主要原因。而熱自燃與強(qiáng)迫點(diǎn)燃的差別只是整體加熱與局部加熱的不同。因此，重要的是掌握各種著火方式的實(shí)質(zhì)。西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)

6、院8三、著火條件的數(shù)學(xué)描述三、著火條件的數(shù)學(xué)描述西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院9著火條件初始條件初始溫度初始濃度邊界條件系統(tǒng)的散熱物質(zhì)的交換情況內(nèi)部條件系統(tǒng)內(nèi)物質(zhì)的反應(yīng)特性著火條件應(yīng)具備兩個(gè)基本的效果：著火條件應(yīng)具備兩個(gè)基本的效果：（1）能夠使得系統(tǒng)的化學(xué)反應(yīng)速度自動(dòng)地、持續(xù)地加速，直到達(dá)到一個(gè)較高的化學(xué)反應(yīng)速度。（2）實(shí)際的化學(xué)反應(yīng)的速度不會(huì)趨于無(wú)窮大，而最終會(huì)到達(dá)某個(gè)有限的數(shù)值，且在這個(gè)有限的化學(xué)反應(yīng)速度的數(shù)值下，系統(tǒng)在空間中存在劇烈發(fā)光發(fā)熱（也就是燃燒）的現(xiàn)象。西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院10著火是對(duì)系統(tǒng)的初態(tài)而言的，它的臨界性質(zhì)不能錯(cuò)誤地解釋為化學(xué)反應(yīng)速度隨溫度的變化有突躍的性質(zhì)。西

7、安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院11著火過(guò)程的外部標(biāo)志溫度不是反應(yīng)進(jìn)行的溫度，而是系統(tǒng)的初始溫度。西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院12著火條件不是一個(gè)簡(jiǎn)單的初始條件，而是化學(xué)動(dòng)力參數(shù)和傳熱學(xué)參數(shù)的綜合函數(shù)。如：對(duì)于一定種類(lèi)的可燃預(yù)混合氣而言，在閉口系統(tǒng)條件下，著火條件可由下列函數(shù)關(guān)系來(lái)表示：00(, , , ,)0f Tp d u在開(kāi)口系統(tǒng)的情況下，著火的臨界邊界條件經(jīng)常用著火距離 xi表示，這時(shí)其著火條件可以表示為如下的綜合函數(shù)關(guān)系式：00( , , , ,)0if x Tp d uT0預(yù)混合氣的初溫；對(duì)流換熱系數(shù)；p預(yù)混合氣的壓力；d容器直徑； u0環(huán)境氣流速度。3.2 3.2 熱自燃理論熱自燃

8、理論一、熱自燃條件一、熱自燃條件以封閉容器內(nèi)可燃物質(zhì)的著火過(guò)程為例，來(lái)分析熱自燃問(wèn)題。西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院13熱自燃簡(jiǎn)化模型為使問(wèn)題簡(jiǎn)化，作如下假設(shè)：1. 只有熱反應(yīng)，不存在鏈?zhǔn)椒磻?yīng)；2. 容器的體積V和表面積F為定值；3. 容器內(nèi)的參數(shù)（如溫度濃度等）處處相同；4. 容器與環(huán)境之間僅存在對(duì)流換熱，為定值；5. 可燃物質(zhì)的反應(yīng)熱Q為定值；6. 在整個(gè)著火過(guò)程中，可燃物質(zhì)濃度變化很小，視作不變；7. 反應(yīng)開(kāi)始時(shí)，系統(tǒng)溫度和容器壁溫與環(huán)境溫度T0相同；8. 反應(yīng)過(guò)程中，系統(tǒng)的溫度為T(mén)，容器壁溫與可燃物質(zhì)溫度相同，均為T(mén)。；一、熱自燃條件一、熱自燃條件西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院14單位

9、時(shí)間內(nèi)容器內(nèi)可燃物質(zhì)化學(xué)反應(yīng)的放熱量qf：fqwQVw化學(xué)反應(yīng)速度；Q單位體積內(nèi)可燃物質(zhì)的反應(yīng)熱；V容器的容積。A可燃物質(zhì)總體反應(yīng)的反應(yīng)級(jí)數(shù)；n可燃物質(zhì)總反應(yīng)的反應(yīng)級(jí)數(shù)；E可燃物質(zhì)總體反應(yīng)的活化能；k0頻率因子。0 EnnRTwk Ak eA0 EnRTfqVQkA e西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院15單位時(shí)間內(nèi)容器壁對(duì)環(huán)境的散熱量qs為：0()sqF TT單位時(shí)間內(nèi)容器內(nèi)積累的熱量qL為：LvdTqC Vdt由能量守恒定律：由能量守恒定律：Lfsqqq00 ()EnRTvdTC VVQk A eF TTdtCv單位體積內(nèi)可燃物質(zhì)的定容比熱。西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院16熱自燃中的熱量平衡

10、關(guān)系環(huán)境溫度 qf, qs T T01 T03 T02 A B C qf qs q TA TC TB T01 T03 T02 T 西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院17兩個(gè)交點(diǎn)：A點(diǎn)，穩(wěn)定，但反應(yīng)不會(huì)自動(dòng)加速而著火;B點(diǎn)，不穩(wěn)定，脈動(dòng)燃燒 or 熄滅。無(wú)交點(diǎn)：qfqs，系統(tǒng)內(nèi)能量積累，可燃物溫度不斷提高著火。 一個(gè)交點(diǎn)：qf qs，一個(gè)切點(diǎn)。 切點(diǎn)C不穩(wěn)定，有波動(dòng)要么回到C點(diǎn)，要么著火。 C點(diǎn)熱自燃點(diǎn) ；Tc熱自燃溫度。影響熱自燃的因素：影響熱自燃的因素：西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院181.對(duì)流換熱系數(shù)：，散熱直線(xiàn)qs的斜率， qs直線(xiàn)將以橫軸上T0點(diǎn)為軸心向右轉(zhuǎn)動(dòng)，與qf相切，自燃。2.散熱面

11、積F：F，與減小對(duì)流換熱系數(shù)效果相同。3.可燃物濃度c：c p ，放熱曲線(xiàn)qf向左上方移動(dòng)，與散熱直線(xiàn)qs相切，自燃。自燃的充分必要條件自燃的充分必要條件：西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院19不僅放熱量和散熱量要相等，而且兩者隨溫度的變化率也要相等。|CCfT Ts T Tqq|CCfST TT TdqdqdTdT數(shù)學(xué)描述：二、熱自燃溫度二、熱自燃溫度西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院200 EnRTfqVQk A e0()sqF TT|CCfT Ts T Tqq由由 00CEnRTCVQkAeF TT|CCfST TT TdqdqdTdT 02CEnRTCEVQkAeFRT2CEVQwFRT或或?qū)?/p>

12、上兩式作比得：將上兩式作比得：200CCRTTTE西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院21解方程得解方程得：04112CRTETRE（另一根舍去）（另一根舍去） 200CCRTTTE謝苗諾夫公式謝苗諾夫公式0500 1000TK80 400/EkJ mol8.314 /RJ mol041RTE 所以：將所以：將展開(kāi)，忽略高次項(xiàng)，展開(kāi)，忽略高次項(xiàng)，014RTE2000411 22RTRTRTEEE 西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院222000411 22RTRTRTEEE 04112CRTETRE200CRTTTE200CCRTTTTE 若E=167.2kJ/mol，T0=1000K，則0050CTTT

13、0CTT表明在著火的情況下，自燃溫度在數(shù)量上與給定的初始環(huán)境溫度相差不多。自燃溫度的影響因素自燃溫度的影響因素西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院23自燃溫度TC是和外界條件，如環(huán)境溫度、容器形狀和尺寸以及散熱情況等有關(guān)的一個(gè)參數(shù)。例如，對(duì)某種可燃物質(zhì)，當(dāng)其壓力由p1提高到p2時(shí)，放熱曲線(xiàn)qf1向左上方移動(dòng)到qf2位置。壓力升高，反應(yīng)加速，自燃溫度變低，即TC1TC2，或T02T01。散熱條件減弱時(shí)(換熱系數(shù)減小或容器表面積F減小)，散熱直線(xiàn)qs1移到qs2位置，自燃溫度降低，即TC2TC1，或T02T01。西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院24表表1 某些氣體和液體燃料與空氣混合物在大氣壓力的著火溫度

14、某些氣體和液體燃料與空氣混合物在大氣壓力的著火溫度名稱(chēng)分子式著火溫度/氫H2530590一氧化碳CO654658甲烷CH4658750乙烷C2H6520630乙烯C2H4542547乙炔C2H2406480苯C6H6580740航空汽油390685原油360367重油336煤油250609表表2 一些固體燃料的著火溫度一些固體燃料的著火溫度西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院25種類(lèi)著火溫度/木柴250350泥炭225280褐煤200350200400300500無(wú)煙煤600700焦炭700碳黑560600高揮發(fā)分煙煤低揮發(fā)分西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院26n烷、烯、炔的著火溫度是烷烴最高（為飽和

15、烴，所以活性低），炔烴最低（三價(jià)鍵不飽和烴，活性最強(qiáng)）。n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。n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，所以著火溫度最高。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。n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)（實(shí)際空氣量/符合化學(xué)當(dāng)量比的空氣量）來(lái)表示三、熱自燃界限三、熱自燃界限西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院272CEVQwFRT220222()ERTfoxfoxppwkX

16、 Xk eX XRTR T20222cERTcfoxccpEVQk eX XFR TRT20341cEfoxcRTcVQk EX XpeFR Tpc-Tc之間的關(guān)系：pc，則Tc，混合氣體易發(fā)生自燃。由由得到熱自燃條件：得到熱自燃條件：或或二級(jí)反應(yīng)的反應(yīng)速度自燃的臨界壓力西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院280CTT0203401EfoxcRTVQk EX XpeFR T023400.ERTcfoxpFReTVQk EX X3200011lnln22cfoxpEFRTR TVQk EX X兩邊取對(duì)數(shù)：謝苗諾夫方程令2EAR301ln2foxFRBVQk EX X2001lncpABTT2001ln

17、cpTT關(guān)系曲線(xiàn)由于謝苗諾夫方程的正確性謝苗諾夫方程的正確性西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院29ClO2分解的自燃界限H2+Cl2的自燃界限西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院30自燃自燃溫度還和燃料與氧化劑的混合比相關(guān)。溫度還和燃料與氧化劑的混合比相關(guān)。自燃溫度與混合氣成分關(guān)系臨界壓力與混合氣成分關(guān)系P或或T ，著火，著火界限縮小。界限縮小。當(dāng)當(dāng)P或或T下降到下降到某一值時(shí)，著火某一值時(shí)，著火界限下降成一點(diǎn)。界限下降成一點(diǎn)。當(dāng)當(dāng)P或或T繼續(xù)繼續(xù) ，則任何混合氣成則任何混合氣成分都不能著火。分都不能著火。n這些關(guān)系這些關(guān)系表明表明在一定的在一定的P(或或T)下，并非所有混合氣成下，并非所有混合氣成分都

18、能著火，而是有一定的摩爾分?jǐn)?shù)范圍。超過(guò)這一分都能著火，而是有一定的摩爾分?jǐn)?shù)范圍。超過(guò)這一范圍，混合氣就不能著火。如在范圍，混合氣就不能著火。如在T0-x關(guān)系曲線(xiàn)關(guān)系曲線(xiàn)圖和圖和pc-x關(guān)系曲線(xiàn)關(guān)系曲線(xiàn)圖中，只有在圖中，只有在x1-x2的濃度范圍內(nèi)混合氣才可的濃度范圍內(nèi)混合氣才可能著火。能著火。n稱(chēng)稱(chēng)x2(即含燃料量多的即含燃料量多的)為上限為上限(或富燃料或富燃料)，稱(chēng)，稱(chēng)x1(即含燃即含燃料量少的料量少的)為下限為下限(或貧燃料或貧燃料)。 西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院31西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院3220341cEfoxcRTcVQk EX XpeFR T保持其他參數(shù)不變，則有2cV

19、pF常數(shù)對(duì)直徑d的球形容器，則有32/6VdFd2cp d 常數(shù)d ，則pc ，從而提高可燃物質(zhì)的著火性能。四、熱自燃孕育時(shí)間四、熱自燃孕育時(shí)間n熱自燃孕育時(shí)間即為著火孕育期。n直觀意義：指可燃物質(zhì)由可以反應(yīng)到燃燒出現(xiàn)的一段時(shí)間。n定義：在可燃物質(zhì)已達(dá)到著火的條件下，由初始狀態(tài)到溫度驟升的瞬間所需的時(shí)間。n定義式：西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院330,cic oCCwC0可燃物質(zhì)初始摩爾濃度；Cc可燃物質(zhì)著火時(shí)的摩爾濃度；wc,0以摩爾濃度表示的初始反應(yīng)速度。西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院34曲線(xiàn)I，環(huán)境溫度T0= T01：qL0， dT/dt0，所以溫度T隨時(shí)間t將不斷上升。又有d2T/dt

20、20，所以溫度曲線(xiàn)向下凹，T的變化是減速緩慢升高的，最后趨近于極限值TA。曲線(xiàn)，環(huán)境溫度T0= T02 ：Tc以前，T變化情況與曲線(xiàn)I類(lèi)似。Tc以后，由于qL0，dT/dt0 ，所以T將繼續(xù)單調(diào)上升。但又有d2T/dt20，所以T曲線(xiàn)向上凹。因?yàn)檫@時(shí)已經(jīng)開(kāi)始燃燒，所以溫度的變化是增速升高的。當(dāng)T= Tc時(shí)，dqL/dt=0，溫度曲線(xiàn)出現(xiàn)拐點(diǎn)。曲線(xiàn)III，環(huán)境溫度升高到T0= T03 ：由于初溫升高，著火孕育時(shí)間縮短。拐點(diǎn)著火孕育時(shí)間著火過(guò)程中的溫度變化著火孕育時(shí)間與溫度、壓力之間關(guān)系著火孕育時(shí)間與溫度、壓力之間關(guān)系西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院35假設(shè)容器壁對(duì)環(huán)境沒(méi)有散熱損失，則可燃物質(zhì)燃燒產(chǎn)

21、生的熱全部用于系統(tǒng)升溫，因此溫度與濃度之間存在著如下關(guān)系：00000ccmTTCCTTC0000ccmTTCCCTT即：200cRTTTE0mQTTC代入2000cRT C CCCQETm燃料全部燃燒后燃燒產(chǎn)物的溫度。西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院360,cic oCCw將上式代入002221000000,00EnRTiEc oRTnoRT C CRT C CRT C CeQEQEkQEk C e得：兩邊取對(duì)數(shù)：2100001lnlnniRT C CEQEkR T在壓力和混合氣成分保持不變的條件下，可以認(rèn)為21000lnnRT C CAQEk常數(shù)01lniEAR T西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)

22、院37代入式將000RTpXC 2100001lnlnniRT C CEQEkR T得2112100000110000001lnln(1)lnln()()nnninnRT C XpRT C XEEnpQEkRTR TQEkRTRT在溫度和混合氣成分不變時(shí)可以認(rèn)為21001000ln()nnRT C XEBQEkRTRT常數(shù)ln(1)lninpBn大量的熱自燃的實(shí)驗(yàn)證明，著火孕育期和溫度的關(guān)系確實(shí)可以整理成lni和1/T0的直線(xiàn)關(guān)系。西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院38氣流中自燃的著火延氣流中自燃的著火延遲和溫度的關(guān)系遲和溫度的關(guān)系預(yù)混合氣：空氣燃預(yù)混合氣：空氣燃料料(Calor gas)n同樣，

23、同樣，lni與與lnp也是直線(xiàn)關(guān)系。也是直線(xiàn)關(guān)系。西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院39(a) 煤油； (b) Calor gas； (c)乙炔； (d)甲烷著火延遲與壓力的關(guān)系 某些燃料與空氣反應(yīng)的活化能某些燃料與空氣反應(yīng)的活化能西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院40燃料E(kJ/mol)燃料E(kJ/mol)乙炔129.58正庚烷252.89笨197.30氫239.26一氧化碳336.05煤油191.28環(huán)己烷 193.90甲烷121.22乙烷204.82甲醇172.63乙醇176.40異辛烷145.43 c1環(huán)己烷已修改注意：注意：著火溫度范圍內(nèi)求得的活化能一般不同于火焰?zhèn)鞑ブ饻囟确秶鷥?nèi)求得的

24、活化能一般不同于火焰?zhèn)鞑?即燃即燃燒燒)條件下所得到的活化能。條件下所得到的活化能。3.3 3.3 鏈?zhǔn)阶匀祭碚撴準(zhǔn)阶匀祭碚撘?、鏈?zhǔn)阶匀寂c熱自燃西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院41著火的熱自燃理論認(rèn)為熱自燃發(fā)生是由于在感應(yīng)期內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果使熱量不斷積累，從而導(dǎo)致反應(yīng)速度的自動(dòng)加速。熱自燃理論可以解釋很多著火現(xiàn)象。如圖所示的一氧化碳著火濃度界限的實(shí)驗(yàn)結(jié)果從一個(gè)方面說(shuō)明了熱自燃理論的正確性。CO著火界限n但是也有很多現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，用熱自燃理論是無(wú)法解釋的。有一些可燃混合氣在低壓下，其著火的臨界壓力與溫度的關(guān)系曲線(xiàn)也不像熱自燃理論所論述的那樣，即單調(diào)地下降且只有一個(gè)著火界限，而是著火界限呈半島形，

25、且有2個(gè)或3個(gè)，甚至更多的著火界限。西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院42H2+O2的著火界限西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院43CH4+O2的著火界限 乙烷+空氣的著火界限三個(gè)著火界限有些反應(yīng)在高壓區(qū)有多個(gè)著火界限出現(xiàn)。這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，著火并非在所有情況下都是由于放熱的積累引起的。鏈?zhǔn)阶匀祭碚撚锌赡芙忉屍渲械囊徊糠脂F(xiàn)象。二、鏈?zhǔn)阶匀紬l件二、鏈?zhǔn)阶匀紬l件n鏈?zhǔn)阶匀祭碚撜J(rèn)為，使反應(yīng)自動(dòng)加速并不一定需要熱量積累，而可以通過(guò)鏈的不斷分枝來(lái)迅速增加鏈載體的數(shù)量，從而導(dǎo)致反應(yīng)自動(dòng)地加速直至著火。西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院44如：氫和氧的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)中，反應(yīng)機(jī)理：熱運(yùn)動(dòng)生成氫原子熱運(yùn)動(dòng)生成氫原子分子碰撞分子碰

26、撞形成的形成的 鏈分枝的結(jié)果鏈分枝的結(jié)果1個(gè)氫原子反應(yīng)生成3個(gè)新的氫原子222323HHOH OH22HMHM鏈載體銷(xiāo)毀過(guò)程鏈載體銷(xiāo)毀過(guò)程銷(xiāo)毀速度與氫原子濃度成正比銷(xiāo)毀速度與氫原子濃度成正比西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院45123dnwwwdtw1熱的作用而生成鏈載體的速度；w2由鏈分枝造成的鏈載體凈增加速度；w3鏈載體的銷(xiāo)毀速度；n鏈載體的瞬時(shí)濃度；g鏈載體銷(xiāo)毀速度系數(shù)；f鏈載體凈增加速度系數(shù)。鏈載體隨時(shí)間的變化為2wfn3wgn西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院461dnwfngndtfg令1dnwndt初始條件為：0,0,tnttnn積分得1(1)twnen以最終產(chǎn)物表示的反應(yīng)速度為西安交通

27、大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院471(1)tafwwafnea為一個(gè)鏈載體參加反應(yīng)后生成最終產(chǎn)物的分子數(shù)，在上述氫和氧反應(yīng)例子中，消耗1個(gè)氫原子將生成3個(gè)新的氫原子和2個(gè)水分子，所以a值為2。對(duì)于不分枝鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，對(duì)于不分枝鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，f0，g。t 11limlim(1)gtttwwnegg鏈載體濃度為定值，所以不分支鏈?zhǔn)椒磻?yīng) 不會(huì)發(fā)生著火。n在低溫下，分枝鏈?zhǔn)椒磻?yīng)速度很慢，而鏈中斷反應(yīng)速度卻很快，因此0。西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院48t 11limlim(1)tttwwne 110limlim(1)tttafwafwwew 表明這種情況下的反應(yīng)是穩(wěn)定的，不會(huì)發(fā)展成著火。西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院

28、49分枝鏈?zhǔn)椒磻?yīng)過(guò)程當(dāng)當(dāng)溫度溫度T 時(shí)時(shí) ，f ，g不變，不變， 0，n、w隨隨t指數(shù)指數(shù)增大。增大。由于由于w1很小很小，當(dāng)當(dāng)ti，鏈載體增殖，鏈載體增殖著火。這著火。這種著火方式稱(chēng)為種著火方式稱(chēng)為鏈?zhǔn)阶匀兼準(zhǔn)阶匀?，不不穩(wěn)定。穩(wěn)定。反應(yīng)物耗反應(yīng)物耗盡盡 ，w fg在某個(gè)溫度下，可使=0，即鏈載體增殖速度與銷(xiāo)毀速度達(dá)到平衡，f=g。則有：西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院5011limlim(1)twnewt11limlim(1)tafwweafwt反應(yīng)速度w隨時(shí)間t直線(xiàn)增加，但由于w1很小，所以在這種情況下，直到反應(yīng)物耗盡也不會(huì)著火。西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院510，著火，著火，反應(yīng)反應(yīng)不不

29、穩(wěn)定。穩(wěn)定。0，反應(yīng)穩(wěn)定，反應(yīng)穩(wěn)定，反應(yīng)速度趨于定值。反應(yīng)速度趨于定值。=0，為，為由穩(wěn)定狀態(tài)由穩(wěn)定狀態(tài)向自行加速的非穩(wěn)定向自行加速的非穩(wěn)定狀態(tài)過(guò)渡狀態(tài)過(guò)渡的的臨界條件臨界條件。稱(chēng)稱(chēng)=0的條件為的條件為鏈?zhǔn)阶枣準(zhǔn)阶匀紬l件燃條件，相應(yīng)的溫度，相應(yīng)的溫度為鏈?zhǔn)阶匀紲囟取殒準(zhǔn)阶匀紲囟?。分枝鏈?zhǔn)椒磻?yīng)速度隨時(shí)間的變化規(guī)律三、鏈?zhǔn)阶匀荚杏龝r(shí)間三、鏈?zhǔn)阶匀荚杏龝r(shí)間n定義：從反應(yīng)開(kāi)始到反應(yīng)速度明顯加快的瞬間所需要的時(shí)間i。西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院521(1)iafwwe此時(shí)的反應(yīng)速度為：在感應(yīng)期內(nèi)較大，則e i 1，f，則有1iwawe西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院53兩邊取對(duì)數(shù)，整理得11lntiw

30、awi 常數(shù)常數(shù) 時(shí)，感應(yīng)期i 3.4 3.4 強(qiáng)迫點(diǎn)燃理論強(qiáng)迫點(diǎn)燃理論一、強(qiáng)迫點(diǎn)燃與熱自燃西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院54熱自燃熱自燃強(qiáng)迫點(diǎn)燃強(qiáng)迫點(diǎn)燃條件條件 Q1=Q2， Tw=T， 過(guò)程過(guò)程 自發(fā)整個(gè)空間，可燃混合自發(fā)整個(gè)空間，可燃混合物物WC很慢很慢放熱放熱升溫升溫多放熱多放熱再升溫：積蓄再升溫：積蓄達(dá)到著火達(dá)到著火強(qiáng)制，局部強(qiáng)制，局部整個(gè)空間，整個(gè)空間，用高溫物體置于可燃混合用高溫物體置于可燃混合 物中物中 ，溫差，溫差熱傳遞熱傳遞 ， 邊界層內(nèi)加熱邊界層內(nèi)加熱著火溫度著火溫度 著火著火 原理上原理上 均是化學(xué)反應(yīng)急劇加速的結(jié)果均是化學(xué)反應(yīng)急劇加速的結(jié)果 外界溫度外界溫度 有一定限

31、制有一定限制無(wú)要求無(wú)要求12dQdQdTdT0dTdx熱自燃與強(qiáng)迫點(diǎn)燃對(duì)比熱自燃與強(qiáng)迫點(diǎn)燃對(duì)比n強(qiáng)迫點(diǎn)燃的參數(shù)：點(diǎn)燃溫度、點(diǎn)燃孕育時(shí)間、點(diǎn)燃濃度界限和點(diǎn)火源尺寸。n影響因素：可燃物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)、濃度、溫度、壓力、點(diǎn)燃方法、點(diǎn)火能和可燃物質(zhì)的流動(dòng)性質(zhì)等。西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院55二、強(qiáng)迫點(diǎn)燃方式二、強(qiáng)迫點(diǎn)燃方式n熾熱物體點(diǎn)燃點(diǎn)燃靜止的或低速流動(dòng)的可燃物質(zhì)。n電火花點(diǎn)燃點(diǎn)燃低速流動(dòng)的易燃的氣體燃料，如汽油發(fā)動(dòng)機(jī)中預(yù)混合氣內(nèi)的電火花點(diǎn)火。n火焰點(diǎn)燃點(diǎn)火能量大，在工業(yè)上應(yīng)用廣泛。西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院56三、熾熱物體點(diǎn)燃理論三、熾熱物體點(diǎn)燃理論西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院57把一熾熱

32、物體放在靜止的氣體中，且TwT0，熾熱物體與周?chē)鷼怏w的換熱情況有以下幾種：氣體為不可燃?xì)怏w的溫度氣體為不可燃?xì)怏w的溫度分布（不含化學(xué)反應(yīng)）分布（不含化學(xué)反應(yīng)）氣體為可燃?xì)怏w的實(shí)際溫氣體為可燃?xì)怏w的實(shí)際溫度分布（含化學(xué)反應(yīng)）度分布（含化學(xué)反應(yīng)）化學(xué)反應(yīng)放熱化學(xué)反應(yīng)放熱1.物體表面溫度Tw較低，如Tw=Tw1時(shí)，若氣體為可燃?xì)怏w，則可燃?xì)怏w只有微弱的化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生少量熱量，使溫度分布發(fā)生了變形，如右圖虛線(xiàn)所示。此時(shí)物體表面 溫 度 梯 度 為 負(fù) 值 ， 即(dT/dx)w0。西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院58氣體為不可燃?xì)怏w的溫度氣體為不可燃?xì)怏w的溫度分布（不含化學(xué)反應(yīng)）分布（不含化學(xué)反應(yīng)）氣體

33、為可燃?xì)怏w的實(shí)際溫氣體為可燃?xì)怏w的實(shí)際溫度分布（含化學(xué)反應(yīng)）度分布（含化學(xué)反應(yīng)）化學(xué)反應(yīng)放熱化學(xué)反應(yīng)放熱2.若Tw升高，則可燃?xì)怏w化學(xué)反 應(yīng) 速 度 w ， 放 熱 量 ，(dT/dx)w ，陰影區(qū)域擴(kuò)大，總可以找到這樣的一個(gè)溫度Tw2，使熾熱物體表面與氣體沒(méi)有熱量交換，在壁面處 (dT/dx)w=0，邊界層處放熱=散熱。Tw2臨界溫度，稱(chēng)為強(qiáng)迫點(diǎn)燃溫度。點(diǎn)燃點(diǎn)燃臨界臨界條件條件西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院59氣體為不可燃?xì)怏w的溫度氣體為不可燃?xì)怏w的溫度分布（不含化學(xué)反應(yīng)）分布（不含化學(xué)反應(yīng)）氣體為可燃?xì)怏w的實(shí)際溫氣體為可燃?xì)怏w的實(shí)際溫度分布（含化學(xué)反應(yīng)）度分布（含化學(xué)反應(yīng)）化學(xué)反應(yīng)放熱化學(xué)

34、反應(yīng)放熱3.若Tw進(jìn)一步升高，如Tw=Tw3時(shí)，反應(yīng)速度進(jìn)一步加快，放熱散熱，由于熱量積累，反應(yīng)會(huì)自動(dòng)地加速到著火。此時(shí)火焰溫度比壁溫高得多，如右圖虛線(xiàn)所示。壁面處溫度梯度將出現(xiàn)正值，即(dT/dx)w0。球形球形熾熱物體點(diǎn)燃條件熾熱物體點(diǎn)燃條件的求解：的求解：西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院60在球體附近的邊界層內(nèi)距壁面x處取一微元可燃?xì)怏w，微元?dú)怏w厚度為dx。設(shè)微元體與x軸垂直的兩個(gè)表面積均為ds。導(dǎo)入熱量導(dǎo)入熱量1dTqdsdx 導(dǎo)出熱量導(dǎo)出熱量 222dTd Tqdx dsdxdx 反應(yīng)產(chǎn)熱反應(yīng)產(chǎn)熱 3qQwdxds導(dǎo)熱系數(shù)；Q反應(yīng)熱；w反應(yīng)速度。西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院61由由能

35、量守恒能量守恒有有: q1-q2+q3=022()0dTdTdsdx dsQwdxdsdxdxd Tdx 220TdxwdQ0EnRTwk C e代入0220EnRTQkdCxeTd整理得：整理得：西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院62設(shè)球體附近化學(xué)反應(yīng)的邊界層厚度為，其邊界上的溫度為T(mén)。由于很小，所以可近似的認(rèn)為T(mén)w=T。邊界層向外散失熱量為400()()wqTTTTT從邊界上導(dǎo)出的熱量為5()dTqdx 對(duì)流換熱系數(shù)西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院63由邊界上的熱量平衡有45qq0()()wdTTTdx即邊界條件0 x wTT()0wdTdxxTT()dTdTdxdx， 令dTydx，則有0En

36、RTQk CdyyedT 西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院64邊界條件變?yōu)? x wTT0y xTT()dTydx，積分有：()00dTEnTdxRTTQk CydyedT T0T2()wEnRTQk CdTedTdx 取負(fù)號(hào)是因?yàn)?)0dTdx0EnRTQk CdyyedT 對(duì)西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院650()()wdTTTdxT0T2()wEnRTQk CdTedTdx dNu因?yàn)門(mén)w-T00，所以根號(hào)前負(fù)號(hào)消掉。T00T()2wEnwRTNu TTQk CedTd先求解TTwERTedT在邊界層內(nèi)1wwTTT21111wwwwwwTTTTTTTTT 所以有2111111()1wwww

37、wwwwwwwTTTTTTTTTTTTTTTT西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院6622()1()wwwwwwTTE TTEEER TTRTRTRTeeee22()()21wwwwwwwwE TTE TTEEETTRTRTRTRTwRTTTRTedTeedTeeE積分有2()2002()1wwwE TTEnRTRTwwQk C RTNuTTeedE2wwRTTTE20021()1wEnRTwwQk C RTNuTTedEe熾熱物體點(diǎn)燃的具體條件西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院67熾熱球形物體放在靜止的可燃?xì)怏w中時(shí)，Nu=2，則Tw溫度下能點(diǎn)燃的最小圓球直徑d為：2020()21wERTwnwTTEe

38、deQk C RTe其他條件不變時(shí)，隨著其他條件不變時(shí)，隨著d，臨界點(diǎn)燃溫度臨界點(diǎn)燃溫度，可燃?xì)怏w，可燃?xì)怏w容易被點(diǎn)燃。容易被點(diǎn)燃。點(diǎn)燃溫度Tw與熱球直徑d的關(guān)系(在煤氣中點(diǎn)燃)強(qiáng)迫點(diǎn)燃的強(qiáng)迫點(diǎn)燃的點(diǎn)火孕育期點(diǎn)火孕育期n定義：當(dāng)點(diǎn)火源與可燃?xì)怏w接觸后到出現(xiàn)火焰的一段時(shí)間。與點(diǎn)燃溫度有關(guān)。西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院68點(diǎn)火溫度與點(diǎn)火孕育期的關(guān)系(混合氣：汽油和氧氣)欲縮短點(diǎn)火孕育期就欲縮短點(diǎn)火孕育期就必須提高熾熱物體的必須提高熾熱物體的溫度。溫度。3.5 3.5 燃燒熱工況燃燒熱工況n燃燒熱工況問(wèn)題：討論氣流（燃料與助燃?xì)怏w的混合物）的溫度在某一系統(tǒng)中如何變化的問(wèn)題。n一般情況下，溫度與燃燒

39、反應(yīng)速度這兩個(gè)因素是相互促進(jìn)的。燃燒加強(qiáng)以后使溫度升高，溫度升高以后更使燃燒加強(qiáng)。但是有時(shí)條件不利的話(huà)，也可能使這兩個(gè)因素相互促退。西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院69一、零元系統(tǒng)的燃燒熱工況一、零元系統(tǒng)的燃燒熱工況西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院70 假設(shè)某一空間例如是一個(gè)爐膛，內(nèi)部的氣體假設(shè)某一空間例如是一個(gè)爐膛，內(nèi)部的氣體極強(qiáng)烈地?fù)交煲灾翣t內(nèi)溫度極強(qiáng)烈地?fù)交煲灾翣t內(nèi)溫度 T、濃度、濃度 C 等物等物理參數(shù)非常均勻理參數(shù)非常均勻 進(jìn)口進(jìn)口 體積流量：體積流量：qV 氣流溫度：氣流溫度：T0 燃料或氧的濃度：燃料或氧的濃度：C0 體積：體積：V 溫度：溫度：T 濃度：濃度：C 出口出口 溫度：溫

40、度：T 濃度：濃度：C 零元系統(tǒng)零元系統(tǒng)：也也稱(chēng)為稱(chēng)為“強(qiáng)烈攪強(qiáng)烈攪拌的模型拌的模型”。西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院71系統(tǒng)產(chǎn)熱情況系統(tǒng)產(chǎn)熱情況n爐膛容積中的產(chǎn)熱率：爐膛容積中的產(chǎn)熱率： n按氣流可燃成分的消耗率計(jì)算：按氣流可燃成分的消耗率計(jì)算： 10exp()EQk CVQRT10()VQqCC QvvvqVk)RTE(QCq)RTE(-Vk-C)Q(CCQq-C)Q(C)RTE(-VkCQQ1exp1exp11exp10000001消去C有：Q燃料與空氣混合物的發(fā)熱量；氣流的密度；西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院720q1 0C0Qq1T單位產(chǎn)熱量q1與溫度T的關(guān)系如如把產(chǎn)熱率分?jǐn)偨o每把產(chǎn)

41、熱率分?jǐn)偨o每1m3流過(guò)爐膛的的氣流過(guò)爐膛的的氣體，則得單位產(chǎn)熱量體，則得單位產(chǎn)熱量：01100exp()1vC QQqEqRTk停留時(shí)間0 = /VV q010 0010C:exp()1,1 1/:QETqRTkqCQ系統(tǒng)散熱情況系統(tǒng)散熱情況氣流所帶走的散熱量：氣流所帶走的散熱量：西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院73Cp比熱容。220()pVQqc TTq20()VpQqcTT單位散熱量q2與溫度 T 的關(guān)系如果如果T0，q2直線(xiàn)就平行向右移動(dòng)直線(xiàn)就平行向右移動(dòng)。每每1m3氣體的單位散熱量氣體的單位散熱量 ：零元系統(tǒng)的熱工況零元系統(tǒng)的熱工況西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院74 q2 C q1 q2

42、 q2 A C B A q T 0 零元系統(tǒng)燃燒的熱工況1. 如果產(chǎn)熱和散熱曲線(xiàn)處于q1與q2I位置，一個(gè)交點(diǎn)A，氣流熄火。2. 如果產(chǎn)熱和散熱曲線(xiàn)處于q1與q2III位置，一個(gè)交點(diǎn)C ，氣流正常燃燒。3. 如果產(chǎn)熱和散熱曲線(xiàn)處于q1與q2II位置，三個(gè)交點(diǎn)，氣流可能熄火，也可能正常燃燒。零元系統(tǒng)的熱工況零元系統(tǒng)的熱工況西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院75a) 交點(diǎn)A，穩(wěn)定點(diǎn)。氣流熄火。b) 交點(diǎn)C，穩(wěn)定點(diǎn)，氣流正常燃燒。c) 交點(diǎn)B，不穩(wěn)定點(diǎn)。如果溫度脈動(dòng)向低溫方向，則交點(diǎn)移動(dòng)到A點(diǎn)，發(fā)生熄火；如果溫度脈動(dòng)向高溫方向，則交點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)，正常燃燒。 q2 C q1 q2 q2 A C B A q

43、 T 0 零元系統(tǒng)燃燒的熱工況各種因素對(duì)零元系統(tǒng)燃燒穩(wěn)定性的影響 西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院76q0 0C0Qq1Tq2n停留時(shí)間 0增加，q1上移，熄火的可能性減小，燃燒穩(wěn)定性改善。0 = /VV qq0 QC0Qq1Tq2n發(fā)熱量增加時(shí), q1在縱坐標(biāo)方向成比例地放大, 可使燃燒穩(wěn)定性改善。各種因素對(duì)零元系統(tǒng)燃燒穩(wěn)定性的影響 西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院77q0 0C0Qq1(E減小)Tq2q0 0C0Qk0Tq2n當(dāng)燃料的活化能E減小的時(shí)候，q1曲線(xiàn)向上移動(dòng)。n當(dāng)燃料的頻率因子k0增加的時(shí)候，其效果與停留時(shí)間0增加是一樣的，q1曲線(xiàn)向上移動(dòng)。n這兩個(gè)物理量的變化表明，提高燃料化學(xué)反

44、應(yīng)的活性，可以使燃燒的穩(wěn)定性改善。 西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院78q0 T0C0Qq1Tq2n氣流的初溫T0升高時(shí)，q2線(xiàn)平行向右移動(dòng)，燃燒穩(wěn)定性改善。各種因素對(duì)零元系統(tǒng)燃燒穩(wěn)定性的影響 n當(dāng)分析實(shí)際的燃燒室的時(shí)候，燃燒室的壁面不是絕熱的，需要把火焰對(duì)燃燒室壁面的輻射散熱考慮進(jìn)去，則散熱率為：西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院7984220400()4.9 10/()plyxVVpQqc TTS TqqTc TTV 其中4.910-8 l Syx為決定燃燒室結(jié)構(gòu)的系數(shù)；燃燒室壁面的污垢系數(shù)；Syx有效輻射受熱面積；l燃燒室系統(tǒng)黑度。西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院80n當(dāng)Syx，或 ，或l ，則

45、導(dǎo)熱系數(shù) ，從而散熱增強(qiáng)，q2曲線(xiàn)向左移動(dòng)，燃燒的穩(wěn)定性下降；n其它條件不變，燃燒室容積V，單位流量氣流的散熱量，燃燒的穩(wěn)定性提高；n其它條件不變，停留時(shí)間0 ，產(chǎn)熱（q1Iq1IIq1III），散熱也（q2Iq2IIq2III），則q1與q2交點(diǎn)的移動(dòng)有多種情況，如圖所示。如果產(chǎn)熱上升幅度更大，燃燒穩(wěn)定性增加；如果散熱的上升幅度更大，則燃燒的穩(wěn)定性下降。4020()pTqc TTVq0 C0QTqI2qII2qIII2qI1qII1qIII1CAB西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院81對(duì)于存在煙氣回流的情況，由于系統(tǒng)流動(dòng)和化學(xué)反應(yīng)工況的整體不變，所以停留時(shí)間和產(chǎn)熱量不變。根據(jù)熱平衡的原理，煙氣回流實(shí)際上相當(dāng)于把排煙