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文檔簡介

1、燃?xì)馊紵幕鹧鎮(zhèn)鞑サ幕靖拍钜磺锌扇蓟旌蠚獾恼H紵^程,都是由 著火和燃燒兩個(gè)階段所組 成??扇蓟旌蠚庠谀骋粋€(gè)區(qū)域點(diǎn)燃之后,為保持其連續(xù)燃燒,應(yīng)使 火焰從這個(gè)區(qū)域傳播開去,所以研究燃?xì)馊紵幕鹧鎮(zhèn)鞑ィ瑢?shí)際上 是討論火焰在可燃混合氣中不斷傳播的過程,討論火焰?zhèn)鞑ガF(xiàn)象的產(chǎn)生、 發(fā)展和傳播條件以及影響火焰?zhèn)鞑サ母鞣N因素。火焰?zhèn)鞑ニ俣仁侨細(xì)馊紵钪匾奶匦灾?,它不僅對火焰的穩(wěn)定性和燃?xì)獾幕Q性有很大影響,而且對燃?xì)馊紵椒ǖ倪x擇、燃燒器的 設(shè)計(jì)和燃?xì)獾陌踩褂玫?,均有重要的?shí)際意義。1 火焰的傳播在工程實(shí)際中,一般都用點(diǎn)火的方法使燃?xì)夂涂諝饣旌衔镏?火。因此當(dāng)點(diǎn)火使可燃混合氣某一局部著火時(shí),在著火

2、處就形成一層極薄的火 焰面。在這層火焰面內(nèi)燃燒化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生很高的溫度,并在其邊界上形成 較大的溫度梯度,從而產(chǎn)生了強(qiáng)烈的熱量和質(zhì)量交換,使鄰近較冷的新鮮 可燃混合氣層溫度升高,當(dāng)達(dá)到著火溫度時(shí),就著火燃燒,形成新的火焰 面,這樣一層一層地,使每層氣體都相繼經(jīng)歷加熱、著火和燃燒的過程, 把燃燒擴(kuò)展到整個(gè)混合氣體中去,這種現(xiàn)象稱為火焰的傳播。2.焰面未燃?xì)怏w與燃燒產(chǎn)物的分界面稱為焰面或燃燒前沿面、火焰前鋒面。實(shí)驗(yàn)表明,化學(xué)反應(yīng)不是在整個(gè)混合氣體內(nèi)同時(shí)發(fā)生,而 是集中在這 薄薄的一層,厚度為幾百甚至幾十微米的火焰面內(nèi),并逐層進(jìn)行。3.火焰?zhèn)鞑シ绞交鹧鎮(zhèn)鞑サ姆绞接袃纱箢?,正常火焰?zhèn)鞑セ蚍钦;鹧鎮(zhèn)?播

3、。正?;鹧?zhèn)鞑?,僅僅是由于傳熱和傳質(zhì)的作用,熾熱的焰面將熱量傳給鄰近的未燃混合氣體層,使其著火燃燒,并一層層依次 將火焰?zhèn)鞑?到整個(gè)可燃混合氣。根據(jù)氣體流動(dòng)狀態(tài),正?;鹧?zhèn)鞑?可分為=靜止?fàn)?態(tài)、層流狀態(tài)、紊流狀態(tài)下的正?;鹧?zhèn)鞑ァK鼈兙鶎儆诘葔簵l件下的穩(wěn) 態(tài)燃燒,其火焰?zhèn)鞑ニ俣龋椿鹧嫜婷嫦蚯?移動(dòng)的速度 S,通常從每秒不足 1 米至每秒數(shù)米、數(shù)十米,一般工業(yè)爐燃燒室中的燃燒傳播,都屬于此類 型。非正?;鹧?zhèn)鞑?,發(fā)生在不等壓條件下,通常有兩種情況。一是爆炸,發(fā)生在均相(或非均相)的燃料/空氣混合物密閉容器內(nèi)?;蛘?是由于外界加熱,使整個(gè)容積達(dá)到著火溫度,使容器內(nèi)的可燃混合物同時(shí) 瞬間反應(yīng),伴

4、隨著系統(tǒng)壓力急速增加;或者是密閉容器內(nèi)可燃混合物局部 著火時(shí),由于燃燒反應(yīng)傳熱和高溫燃燒產(chǎn)物的熱膨脹,引起壓力急劇增 加,壓縮未燃的可燃混合物,使它們處于絕熱壓縮狀態(tài)。當(dāng)未燃?xì)怏w達(dá)到 著火溫度時(shí),容器內(nèi)的全部可燃混合物將在瞬間完全反應(yīng),伴隨著容器內(nèi) 的壓力猛烈增大,也就發(fā)生了爆炸。另外一種非正?;鹧?zhèn)鞑楸?,發(fā)生在管狀容器中。當(dāng)在短管中燃燒可燃混合氣時(shí),從開口端點(diǎn)火,燃燒過程在恒壓條件下進(jìn)行,屬于 正?;鹧?zhèn)鞑?;如果在長管中燃燒,火焰?zhèn)鞑ラ_始是按與短管條件類似的 機(jī)理進(jìn)行,但很快,在長度等于管徑的 以后,反應(yīng)便明顯開始加速。很快形成一種速度很大的壓力波,或爆震 波,使火焰?zhèn)鞑ニ俣茸兊煤艽螅?/p>

5、達(dá)每秒數(shù)千米),這就是爆震,或稱 爆燃。爆震波的產(chǎn)生,是由于后面的可燃混合氣部分燃燒之后, 使前面未燃混合氣體發(fā)生了絕熱壓縮,并使火焰以壓力波的形式傳 播。常見燃?xì)馔醯幕旌衔?,在化學(xué)計(jì)量濃度時(shí),爆震波的速度和壓力如表 3 4 1o表 3-4-1 常見燃?xì)馔醯幕旌蠚獍l(fā)生爆震波的速度和壓力(化學(xué)計(jì)量濃度時(shí))燃?xì)?爆震波速度/m s-l 爆震波壓力/MPaCO1930 2.1H2 28212.0CH423223.1C2H42450 3.4爆震波的溫度可高達(dá) 6000K,其破壞力比爆炸更大。在工業(yè)與民用設(shè)備中的燃?xì)馊紵^程,都屬于正常火焰?zhèn)鞑?,因此爆炸與爆震都不屬本課程研究的范圍。4 燃燒室中火焰

6、焰面的位置燃?xì)庠谌紵铱臻g的實(shí)際燃燒過程是可燃混合氣連續(xù)流動(dòng),并要求火焰的中心位置穩(wěn)定在燃燒室中,這就要求燃燒前沿面注定 而不移動(dòng)。這一狀態(tài)是依靠氣流速度與火焰?zhèn)鞑ニ俣戎g的相對平衡來實(shí)現(xiàn)的。勻分布的可燃混合氣流中作正常傳播,火焰?zhèn)鞑ニ俣葹镾,焰面正好設(shè)有一平面火焰焰面,在一迎面而來的速度為。且沿?cái)嗝婢c氣流速度方向垂直,則 W 與 S 之間的平衡關(guān)系決定了燃燒前沿面在 燃燒 室中的位置,如圖 3-4-1出現(xiàn)回火;圖(C)I s I w|,燃燒前沿面向氣流下游燃燒產(chǎn)物方向移動(dòng)(往 右) ,則出現(xiàn)脫火或吹熄。5.正常火焰?zhèn)鞑r(shí)的火焰?zhèn)鞑ニ俣葘φ;鹧鎮(zhèn)鞑ミ^程,其火焰?zhèn)鞑ニ俣雀鶕?jù)混合氣流的狀態(tài)不同,又有多種表示。在靜止或?qū)恿鳡顟B(tài)下,焰面呈平面,燃燒傳播速度分布沿?cái)嗝媸蔷鶆虻?,其方向沿?cái)嗝娴姆ň€方向。這時(shí)的燃 燒傳播物理意義為,單位時(shí)間內(nèi),在單位火焰面積上,所燃燒的可燃混合氣體 積:在紊流

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