燃?xì)鈶?yīng)用第二章ppt課件-文庫吧資料
2025-05-07 12:08本頁面
【正文】 傳播速度上升，并趨向于極限值 Sn。設(shè) F為火焰表面積， f為管子截面積，可得 Svf=SnF ? SvSn。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? ? 測定 Sn的實驗方法，一般可歸納為靜力法和動力法兩類。 ? 尚缺少完全符合 Sn定義的測定方法。 圖 220 紊流火焰模型 (a)小尺度紊動； (b)、 (c)大尺度紊動； (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_的理論公式來計算。 (2)紊流脈動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際燃燒速度。 ? 關(guān)于大尺度強(qiáng)紊動的火焰?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。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。紊流火焰?zhèn)鞑ニ俣纫彩菍@個幾何面來定義的，用 St表示。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? ? 在紊流流動時，火焰面變得混亂和曲折，形成火焰的紊流傳播。 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)。 0dd, 。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, 。 ? 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，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)。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)象交錯地存在著，很難分清主次。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)鞑サ闹饕蛩亍＿@是流動可燃混合氣穩(wěn)定燃燒的必要條件。 ? 若可燃混合氣在一管內(nèi)流動，其速度是均勻分布的，形成一平整的火焰鋒面。正常燃燒屬于穩(wěn)定態(tài)燃燒，可視為等壓過程；而爆振屬不穩(wěn)定態(tài)燃燒，是靠氣體的膨脹來局部壓縮未燃?xì)怏w而形成的沖擊波。點(diǎn)火后，火焰面以一定的速度向未燃方面移動，由于管壁的摩擦和向外的熱量損失、氣體的粘性、熱氣體產(chǎn)生的浮力，使其成為傾斜的彎曲焰面。未燃?xì)怏w與已燃?xì)怏w之間的分界面即為火焰鋒面，或稱 火焰面 。反應(yīng)依次往外擴(kuò)張，形成瞬時的球形火焰面。 ? 在可燃混合物中放入點(diǎn)火源點(diǎn)火時，產(chǎn)生局部燃燒反應(yīng)而形成點(diǎn)源火焰。當(dāng) d小到無論多大的火花能量都不能使可燃混合物點(diǎn)燃時，這個最小距離就叫熄火距離 dq。這個必要的最小放電能量就是最小點(diǎn)火能 Emin。放電能量必須有一最小極值。電容放電時，釋放能量可由下式表示 212E C U?式中 C—— 電容器的電容； U—— 產(chǎn)生火花前施加于電容器的電壓。初始火焰中心能否形成，將取決于電極間隙內(nèi)的混合物中燃?xì)獾臐舛?、壓力、初始溫度、流動狀態(tài)、混合物的性質(zhì)以及電火花提供的能量等。由于產(chǎn)生火花時局部的氣體分子被強(qiáng)烈激勵，并發(fā)生離子化，所以點(diǎn)火過程的機(jī)理十分復(fù)雜。實驗表明，扁平點(diǎn)火火焰的臨界厚度是火焰穩(wěn)定傳播時焰面厚度的兩倍。第一種情況是，當(dāng)扁平火焰的厚度小于某一臨界尺寸時，溫度場不斷衰減，最終使點(diǎn)火火焰熄滅。將扁平火焰放入無限大的充滿可燃混合物的容器中。這時，引發(fā)點(diǎn)火的可能性取決于以下特性參數(shù)：可燃混合物組成、點(diǎn)火火焰與混合物之間的接觸時間、火焰的尺寸和溫度，以及混合強(qiáng)烈程度等。此式表明，反應(yīng)層中的溫度梯度是支配點(diǎn)燃可能性的一個重要因素。在球體周圍厚度為 δ 的薄層中，溫度由 Tw直線下降至外部氣體介質(zhì)溫度 T0。 ? 火焰層單位時間內(nèi)的傳導(dǎo)熱量 Q1 ? 層內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)放熱量 Q2 ? 按熱量平衡， Q1=Q2 式中 δ f—— 火焰層厚度； A—— 火焰層面積； λ —— 導(dǎo)熱系數(shù)； Tf—— 火焰溫度； T0—— 混合物起始溫度； H—— 混合物的燃燒熱； W—— 火焰層中燃燒反應(yīng)速度。 圖 27 灼熱顆粒附近溫度分布 a— 在非可燃介質(zhì)中 b— 在可燃介質(zhì)中 燃?xì)獾狞c(diǎn)火
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