中南大學(xué)本生燈法測(cè)量火焰?zhèn)鞑ニ俣仍囼?yàn)指導(dǎo)書

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RQYY-3

本生燈法測(cè)量火焰?zhèn)鞑ニ俣?/p>

試驗(yàn)指導(dǎo)書

中南大學(xué)能源科學(xué)與工程學(xué)院

二0一一年四月

本生燈法測(cè)量火焰?zhèn)鞑ニ俣?/p>

試驗(yàn)指導(dǎo)書

一、試驗(yàn)?zāi)康?/p>

1．了解本生燈的工作原理和結(jié)構(gòu)構(gòu)成，觀測(cè)火焰結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊母拍睢?.測(cè)定液化石油氣的層流火焰?zhèn)鞑ニ俣?，把握本生燈法測(cè)量火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊脑砗头椒ā?/p>

3．測(cè)定不同燃料百分?jǐn)?shù)下火焰?zhèn)鞑ニ俣?，把握不同油氣比?duì)火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊挠绊懀?/p>

二、試驗(yàn)原理

層流火焰?zhèn)鞑ニ俣仁侨剂先紵幕緟?shù)。測(cè)量火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊姆椒ê枚?，本試?yàn)裝置是用動(dòng)力法即本生燈法進(jìn)行測(cè)定。

正常法向火焰?zhèn)鞑ニ俣榷x為在垂直于層流火焰前沿面方向上火焰前沿面相對(duì)于未燃混合氣的運(yùn)動(dòng)速度。在穩(wěn)定的Bensun火焰中，內(nèi)錐面是層流預(yù)混火焰前沿面。在此面上某一點(diǎn)處，混合氣流的法向分速度與未燃混合氣流的運(yùn)動(dòng)速度即法向火焰?zhèn)鞑ニ俣认嗥胶猓@樣才能保持燃燒前沿面在法線方向上的燃燒速度(圖1)，即

u0?us?sin?

式中：us－混合氣的流速（cm/s）；

α－火焰錐角的一半。

v或u0?1000cm/s

22?rr?hq式中：qv－混合氣的體積流量（L/s）；h－火焰內(nèi)錐高度（cm）；r－噴口半徑（cm）

10—單位換算系數(shù)

上式是使用本生燈火焰高度法測(cè)定可燃混合氣體的層流火焰?zhèn)鞑ニ俣萿0的計(jì)算式。

在我們的試驗(yàn)中，可燃混合氣體的流量qv是用浮子流量計(jì)分別測(cè)定燃?xì)馀c空氣的單位體積流量而得到的，內(nèi)錐焰面底部圓的半徑r可取本生燈噴口半徑；內(nèi)焰錐高度h可由測(cè)高尺測(cè)量。

三、試驗(yàn)內(nèi)容

利用火焰試驗(yàn)系統(tǒng)，調(diào)理預(yù)混空氣調(diào)理閥，觀測(cè)預(yù)混火焰的回火和脫火等現(xiàn)象。利用本生燈火焰試驗(yàn)系統(tǒng)，調(diào)理預(yù)混空氣調(diào)理閥，觀測(cè)本生燈火焰的內(nèi)、外火焰鋒面。依照生燈法測(cè)量火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊脑砗头椒?，測(cè)定不同空氣消耗系數(shù)時(shí)的火焰?zhèn)鞑ニ俣?，從而繪制得到火焰?zhèn)鞑ニ俣扰c空氣消耗系數(shù)的關(guān)系曲線。

四、試驗(yàn)設(shè)備結(jié)構(gòu)

試驗(yàn)臺(tái)由本生燈、旋渦氣泵、浮子氣體流量計(jì)、測(cè)高尺等組成。旋渦氣泵產(chǎn)生的空氣通過(guò)瀉流閥、穩(wěn)壓罐、濕式氣體流量計(jì)、調(diào)壓閥后進(jìn)入本生燈，燃?xì)饨?jīng)減壓器、浮子氣體流量計(jì)、防回火器、調(diào)壓閥后進(jìn)入本生燈與空氣預(yù)混合，點(diǎn)燃后通過(guò)測(cè)量?jī)?nèi)焰錐高度計(jì)算火焰的傳播速度。如圖2所示。

五、試驗(yàn)步驟

1、啟動(dòng)旋渦氣泵，調(diào)理風(fēng)量使空氣流量約為0.56m3/h，表壓為0.35kPa。2、開啟燃?xì)忾y，調(diào)整燃?xì)饬髁考s為24L/h，表壓為0.52kPa。

3、使用點(diǎn)火槍在本生燈管口點(diǎn)燃預(yù)混氣體。由以上燃?xì)饬髁浚致怨浪愠鲆淮慰諝庀禂?shù)n約為0.8、0.9、1.0、1.1、1.2時(shí)的空氣流量（可取0.6、0.56、0.52、0.48、0.44m3/h）。

4、緩慢調(diào)理空氣流量，使空氣消耗系數(shù)?1=1。當(dāng)火焰穩(wěn)定后，觀測(cè)火焰外形、顏色，記錄燃?xì)馀c空氣的體積流量和壓力，由測(cè)尺測(cè)出火焰內(nèi)錐高度（從火焰底部，即噴口出口斷面處到內(nèi)錐頂部間的距離）。為減少測(cè)量誤差，對(duì)每種狀況最好測(cè)三次，然后取平均值。

5、選擇n為0.8、0.9、1.1、1.2時(shí)的空氣流量進(jìn)行一致的試驗(yàn)操作。6、記錄室溫柔當(dāng)前大氣壓力。7、關(guān)閉甲烷和壓縮空氣閥門。8、試驗(yàn)終止。

六、數(shù)據(jù)處理

1．根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程式(等溫)，將燃?xì)夂涂諝鉁y(cè)量流量（為20℃，101325Pa時(shí)的值）換算成試驗(yàn)條件下噴管內(nèi)的流量值，然后計(jì)算出混合氣的總流量，求出可燃混合氣在管內(nèi)的流速us，并求出空氣消耗系數(shù)。

2．計(jì)算出火焰?zhèn)鞑ニ俣萿0，將有關(guān)數(shù)據(jù)填入表內(nèi)。

七、試驗(yàn)報(bào)告要求

1、填入記錄數(shù)據(jù)并計(jì)算

噴管口半徑：cm室溫：℃當(dāng)?shù)卮髿鈮海簁Pa

燃?xì)鉁y(cè)量值空氣測(cè)量值折算流量序L/hm3/hL/h號(hào)空氣消氣流出口火焰?zhèn)鞑タ偭髁亢南禂?shù)火焰高度速度us速度u0qv(L/s)(cm)?1(cm/s)(cm/s)1壓力流量壓力流量燃?xì)饪諝?2321233123412351236123平均平均平均平均平均平均

2、思考題

（1）為什么用本生燈裝置可用來(lái)測(cè)量層流燃燒速度？

（2）應(yīng)選定Bensun火焰的哪個(gè)面為火焰前沿面？為什么？

（3）數(shù)據(jù)整理后，畫出層流火焰?zhèn)鞑ニ俣入S空氣消耗系數(shù)變化的u0～n曲線圖。3、數(shù)據(jù)誤差分析并加以說(shuō)明。

附錄

不同濃度下的甲烷層流火焰?zhèn)鞑ニ俣仍囼?yàn)值（參考）

試驗(yàn)次數(shù)123456燃?xì)怏w積流量（L/s）空氣體積流量（L/s）一次空氣系數(shù)n錐狀內(nèi)焰高度cm層流火焰速度u0（cm/s）0.01020.01110.0120.0140.01560.01690.1221.261.9826.01230.1220.1221.171.73301.071.44350.921.35370.1230.831.66320.1220.762.7321

液化石油氣知識(shí)（來(lái)源于網(wǎng)上）

液化石油氣是煉油廠在進(jìn)行原油催化裂解與熱裂解時(shí)所得到的副產(chǎn)品。催化裂解氣的主要成份如下（%）：氫氣5～6、甲烷10、乙烷3～5、乙烯3、丙烷16～20、丙烯6～11、丁烷42～46、丁烯5～6，含5個(gè)碳原子以上的烴類5～12。這些碳?xì)浠衔锒己?jiǎn)單液化，將它們壓縮到只占原體積的1/250～l/33，貯存于耐高壓的鋼罐中，使用時(shí)擰開液化氣罐的閥門，可燃性的碳?xì)浠衔餁怏w就會(huì)通過(guò)管道進(jìn)入燃燒器。點(diǎn)燃后形成淡藍(lán)色火焰，燃燒過(guò)程中產(chǎn)生大量熱（發(fā)熱值約為92100kJ/m3～121400kJ/m3）。并可根據(jù)需要，調(diào)整火力，使用起來(lái)既便利又衛(wèi)生。液化石油氣雖然使用便利，但也有擔(dān)憂全的隱患。萬(wàn)一管道漏氣或閥門未關(guān)嚴(yán)，液化石油氣向室內(nèi)擴(kuò)散，當(dāng)含量達(dá)到爆炸極限（1.7%～10%）時(shí)，遇到火星或電火花就會(huì)發(fā)生爆炸。為了提醒人們及時(shí)發(fā)現(xiàn)液化氣是否泄漏，加工廠常向液化氣中混入少量有惡臭味的硫醇或硫醚類化合物。一旦有液化氣泄漏，馬上聞到這種氣味。而采取應(yīng)急措施。

取試驗(yàn)用液化石油氣成份為：

H25；CH410；C2H64；C2H43；C3H820；C3H67；C4H1045；C4H8