燃?xì)鈶?yīng)用第二章ppt課件(編輯修改稿)
2025-05-28 12:08 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 速度與火焰?zhèn)鞑ニ俣认嗥胶?，火焰面便駐定不動(dòng)。這是流動(dòng)可燃混合氣穩(wěn)定燃燒的必要條件。 一、層流火焰?zhèn)鞑C(jī)理 ? 層流火焰?zhèn)鞑ダ碚? 第一是熱理論，它認(rèn)為控制火焰?zhèn)鞑サ闹饕菑姆磻?yīng)區(qū)向未燃?xì)怏w的熱傳導(dǎo)。第二是擴(kuò)散理論，認(rèn)為來自反應(yīng)區(qū)的鏈載體的逆向擴(kuò)散是控制層流火焰?zhèn)鞑サ闹饕蛩?。第三是綜合理論，即認(rèn)為熱傳導(dǎo)和活性中心的擴(kuò)散對火焰的傳播可能同等重要。大多數(shù)火焰中，由于存在溫度梯度和濃度梯度，因此傳熱和傳質(zhì)現(xiàn)象交錯(cuò)地存在著，很難分清主次。下面介紹由澤爾多維奇等人提出的熱理論。 ? 在火焰鋒面上取一單位微元，對于一維帶化學(xué)反應(yīng)的穩(wěn)定層流流動(dòng)，其基本方程為： 圖 219 火焰層結(jié)構(gòu)及溫度、 濃度分布 一、層流火焰?zhèn)鞑C(jī)理 ? 連續(xù)方程 ? 動(dòng)量方程 p≈ 常數(shù) ? 能量方程 ? 對于絕熱條件， 火焰的邊界條件為 ? 為求定 Sn(u0)，提出了一種分區(qū)近似解法，把火焰分成預(yù)熱區(qū)和反應(yīng)區(qū)。在預(yù)熱區(qū)中忽略化學(xué)反應(yīng)的影響，在反應(yīng)區(qū)中略去能量方程中溫度的一階導(dǎo)數(shù)項(xiàng)。預(yù)熱區(qū)中的能量方程為 0 0 0 n p pu u S m u? ? ? ?? ? ? ?0 0 pd d dd d dTTu C Qx x x? ? ?????????00md, 。 。 0dd, 。 0 。 0dTx T T y yxTx T T yx?? ? ? ? ? ? ????? ? ? ? ? ???0 n pd d dd d dTTSCx x x????? ????一、層流火焰?zhèn)鞑C(jī)理 ? 其邊界條件是 ? 假定 Ti是預(yù)熱區(qū)和反應(yīng)區(qū)交界處 (溫度曲線曲率變化點(diǎn) )的溫度，從 T0到 Ti進(jìn)行積分，下標(biāo) “ I”表示預(yù)熱區(qū)。 ? 反應(yīng)區(qū)的能量方程為 ? 其邊界條件是 0d, , 0dTx T Tx? ? ? ? ?? ?0 n p 0IdTdiS C T T x????? ? ? ????22d 0dy Qx???? ??????m2 220 , 。d, , 0dd d d d2d d d dix T TTx T TxT T Tx x x x??? ? ? ? ???? ? ? ?? ??? ? ? ?? ? ? ? ??一、層流火焰?zhèn)鞑C(jī)理 ? 乘式 后積分 （下標(biāo) “ ??”表示反應(yīng)區(qū)） Ti為未知，進(jìn)一步變換可得 d2dTx?????? md2 dd iTTT QTx ?????? ?????? ?? ?mn 2220 p 02diTTiQTSC T T??????Id T dddTxx ??? ? ? ??? ? ? ?? ? ? ?? ?m0TTn 2220 p m 02d QTSC T T??????? ?22n 0 p m 02S Q C T T? ? ???表示在 Tm～ T0之間反應(yīng)速率的平均值 ?二、紊流火焰?zhèn)鞑? ? 在紊流流動(dòng)時(shí)，火焰面變得混亂和曲折，形成火焰的紊流傳播。在研究紊流火焰?zhèn)鞑r(shí)，把焰面視為一束燃?xì)馀c已燃?xì)庵g的宏觀整體分界面，也稱為火焰鋒面。紊流火焰?zhèn)鞑ニ俣纫彩菍@個(gè)幾何面來定義的，用 St表示。 ? 在紊流火焰中有許多大小不同的微團(tuán)作不規(guī)則運(yùn)動(dòng)。如果微團(tuán)的平均尺寸小于層流火焰鋒面的厚度，稱為小尺度紊流火焰；反之，則稱為大尺度紊流火焰。當(dāng)微團(tuán)的脈動(dòng)速度大于層流火焰?zhèn)鞑ニ俣?(u′ Sl)時(shí)，為大尺度強(qiáng)紊動(dòng)火焰，反之為大尺度弱紊動(dòng)火焰。 ? 關(guān)于大尺度強(qiáng)紊動(dòng)的火焰?zhèn)鞑C(jī)理，不同學(xué)者有不同的解釋，因而形成了紊流火焰的表面理論和容積理論。 二、紊流火焰?zhèn)鞑? ? 紊流火焰的傳播速度比層流時(shí)要大得多，其理由為 (1)紊流脈動(dòng)使火焰變形，從而使火焰表面積增加，但是曲面上的法向傳播速度仍保持為層流火焰速度。 (2)紊流脈動(dòng)增加了熱量和活性中心的傳遞速度，反應(yīng)速率加快，從而增大了垂直火焰表面的實(shí)際燃燒速度。 (3)紊流脈動(dòng)加快了已燃?xì)夂臀慈細(xì)獾幕旌?，縮短混合時(shí)間，提高燃燒速度。 圖 220 紊流火焰模型 (a)小尺度紊動(dòng)； (b)、 (c)大尺度紊動(dòng)； (d)容積紊流燃燒 1— 燃燒產(chǎn)物； 2— 新鮮混氣； 3— 部分燃盡氣體 三、法向火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊臏y定 ? 法向火焰?zhèn)鞑ニ俣炔荒苡镁_的理論公式來計(jì)算。通常是依靠實(shí)驗(yàn)方法測得單一燃?xì)饣蚧旌先細(xì)庠谝欢l件下的 Sn值，有時(shí)也可依照經(jīng)驗(yàn)公式和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算混合氣的火焰?zhèn)鞑ニ俣取? ? 尚缺少完全符合 Sn定義的測定方法。精確測量 Sn的困難在于幾乎不可能得到嚴(yán)格的平面狀火焰面。 ? 測定 Sn的實(shí)驗(yàn)方法，一般可歸納為靜力法和動(dòng)力法兩類。 ? （一）、靜力法測定 Sn ? 管子法 ? 靜力法中最直觀的方法是常用的管子法，測定時(shí)，用電影攝影機(jī)攝下火焰面移動(dòng)的照片，已知膠片走動(dòng)的速度和影與實(shí)物的轉(zhuǎn)換的比例，就可算出可見火焰?zhèn)鞑ニ俣?Sv。在這種情況下，底片上留下的是傾斜的跡印，根據(jù)傾斜角可以確定任何瞬間的火焰?zhèn)鞑ニ俣取? 圖 221 用靜力法 (管子法 )測定 Sn的儀器 1— 玻璃管； 2— 閥門； 3— 火花點(diǎn)火器； 4— 裝有惰性氣體的容器 三、法向火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊臏y定 ? 由于燃燒時(shí)氣流的紊動(dòng)，焰面通常不是一個(gè)垂直于管子軸線的平面，而是一個(gè)曲面。設(shè) F為火焰表面積， f為管子截面積，可得 Svf=SnF ? SvSn。管徑越大，紊動(dòng)越強(qiáng)烈，焰面彎曲度越大，Sv與 Sn的差值也越大。 三、法向火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊臏y定 ? 管徑越大，管壁散熱對火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊挠绊懺叫?，如焰面不發(fā)生皺曲，則隨
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