燃氣應(yīng)用第二章ppt課件-閱讀頁
2025-05-16 12:08本頁面
【正文】 向管壁的散熱大到火焰無法傳播的程度，這時的管徑稱為臨界直徑 dc。 圖 222 火焰?zhèn)鞑ニ俣扰c管徑 的關(guān)系 圖 223 管子法測得的可見火焰?zhèn)鞑ニ俣扰c燃氣空氣混合物成分的關(guān)系 (d=) l— 氫； 2— 水煤氣； 3— 一氧化碳； 4— 乙烯； 5— 煉焦煤氣； 6— 乙烷；7— 甲烷； 8— 高壓富氧化煤氣 三、法向火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊臏y定 皂泡法 ? 將已知成分的可燃均勻混合氣注入皂泡中，再在中心用電點火化點燃中心部分的混合氣，形成的火焰面能自由傳播(氣體可自由膨脹 )，在不同時間間隔出現(xiàn)半徑不同的球狀焰面。即可計算得火焰?zhèn)鞑ニ俣?。某些碳氫燃料對皂泡膜的滲透性、皂泡球狀焰面的曲率變化以及紊流脈動等因素，都會給測定結(jié)果帶來誤差。球彈中可燃混合氣點燃后火焰擴散時其內(nèi)部壓力逐步升高。 三、法向火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊臏y定 （二）、動力法測定 Sn 本生火焰法圖 ? 本生火焰由內(nèi)錐和外錐兩層焰面組成，內(nèi)錐面由燃氣與預(yù)先混合的空氣進行燃燒反應(yīng)而形成的，靜止的內(nèi)錐焰面說明了內(nèi)錐表面上各點的 Sn(指向錐體內(nèi)部 )與該點氣流的法向分速度 υ n是平衡的。 nnc o sS ? ? ??? 圖 224 本生火焰示意圖 1— 內(nèi)錐面； 2— 外錐面 三、法向火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊臏y定 ? 如氣體出口速度分布均勻，則可假定內(nèi)錐為一幾何正錐體，并認為內(nèi)錐焰面上各點的 Sn均相等。 ? 當混合氣出流穩(wěn)定時，按連續(xù)方程有 ? 式中 F0—— 燃燒器出口截面積； υ m—— 燃氣 空氣混合物在燃燒器出口處的平均流速； Sn—— 平均法向火焰?zhèn)鞑ニ俣龋? Ff—— 火焰的內(nèi)錐表面積。 (1)顆粒示蹤法 它是在可燃混合氣中摻入一種既能閃光、又不會引起化學(xué)反應(yīng)的細小物質(zhì)顆粒，并連續(xù)加以頻閃照射。根據(jù)示蹤間歇的距離和頻閃速度，可以計算得顆粒在氣流中的運動速度。 (2)激光測速法 激光測速的基本原理是利用光學(xué)多普勒效應(yīng)。 圖 225 通過火焰內(nèi)錐的流線分布情況 圖 226 法向火焰?zhèn)鞑ニ俣妊厝紵鹘孛娴姆植? 三、法向火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊臏y定 平面火焰法 ? Powling燃燒器和 MacheHebra噴嘴可提供平面和盤狀火焰，此類火焰的面積比較容易精確測量。點燃混合氣，即可在管口下游一定位臵形成一平面火焰。只要準確測得火焰平面的面積和混合氣流量，即可求得層流火焰?zhèn)鞑ニ俣?(Sn=Lmix／ Ff)。氣流速度 (即火焰?zhèn)鞑ニ俣?)也可用顆粒跟蹤方法或激光測速法測定。燃氣和空氣的混合比例變化時， Sn 也隨之變化。當混合物中的燃氣含量低于下限或高于上限時，由于反應(yīng)釋放熱量不足而使火焰?zhèn)鞑ネＶ?。其原因是當混合物中燃氣含量略高時，火焰中 H、 OH等自由基的濃度較大，鏈反應(yīng)的斷鏈率較小所致。 圖 222 燃氣 空氣混合物的 Sn與燃氣含量的關(guān)系 1— H2 2— CO d— C2H4 4— C3H6 5— CH4 6— C2H6 7— C3H8 8— C4H10 9— 煉焦煤氣 10— 發(fā)生爐煤氣 2. 燃氣性質(zhì)的影響 ? 火焰?zhèn)鞑ニ俣仁紫扰c燃氣的物性有關(guān)。 (參見圖 221所示曲線 )。由圖 223曲線可見，對于飽和烴類 (CH4除外 )，如 C2H C3H8等，火焰?zhèn)鞑ニ俣葞缀跖c分子中的 nc無關(guān)，約為 70cm/s左右。這些結(jié)果，可用反應(yīng)活化能不同 (含碳多者活化能大 )或者反應(yīng)中離子 (如 H、 O、OH等 )的擴散速度不同來解釋。因為燃料分子量增大，混合氣總分子量也變大，使得混合氣密度增大，由原理上分析得出的火焰?zhèn)鞑O限值減小 (參見圖 222)。歸納實驗結(jié)果表明，火焰?zhèn)鞑ニ俣?Sn隨初始溫度 T0的變化規(guī)律大致為 ? (2) 火焰溫度的影響 火焰溫度對 Sn的影響較為復(fù)雜。可以認為，對 Sn起決定作用的是火焰溫度。因為在高溫下離解反應(yīng)易于進行，從而使自由基濃度大大增加。 m0n TS ?圖 224火焰?zhèn)鞑ニ俣扰c混合物初溫的關(guān)系 1一水煤氣 2一煉焦煤氣 3一汽油增熱煤氣 4一天然氣 5一發(fā)生爐煤氣 圖 225 火焰溫度對火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊挠绊? 4 . 壓力的影響 ? 長期以來，許多實驗表明，隨著燃燒時壓力的升高而其他參數(shù)不變時，火焰?zhèn)鞑ニ俣葘⒁獪p小。 對大多數(shù)碳氫燃料的燃燒反應(yīng)來說，其反應(yīng)總級數(shù)均小于 2。但壓力增加時，燃燒強度明顯增大，即火焰質(zhì)量傳播速度增大。大多數(shù)添加氣或是改變混合氣的物理性質(zhì) (如導(dǎo)熱系數(shù) )，或是起催化作用。圖 226可以看出，當混合氣中水蒸氣含量為2 .3%時，最高 Sn可達 52cm/s，比干氣燃燒時高出一倍多。一般來說，加入惰性氣體 (或降低 O2的濃度 )，將使燃燒溫度大大下降，從而降低了火焰?zhèn)鞑ニ俣取D 227所示為 N2含量不同時 CH4 O2混合氣的火焰?zhèn)鞑ニ俣茸兓囊幌盗星€。若混合比例超過極限范圍，即當混合物中燃氣濃度過高或過低時，由于可燃混合物的發(fā)熱能力降低，氧化反應(yīng)的生成熱不足以把未燃混合物加熱到著火溫度，火焰就會失去傳播能力而造成燃燒過程的中斷。上限和下限之間就是火焰?zhèn)鞑舛葮O限范圍，火焰?zhèn)鞑舛葮O限又稱著火濃度極限。了解燃氣 空氣混合物的火焰?zhèn)鞑舛葮O限，對安全使用燃氣是很重要的，其值一般由實驗測得。在開啟蓋子的同時，以強力的點火源進行點火，用不同濃度的燃氣 空氣混合物進行試驗，當火焰不能傳到玻璃管上部時的濃度，即為火焰?zhèn)鞑舛葮O限。 2．提高燃氣 空氣混合物溫度，會使反應(yīng)速度加快，火焰溫度上升，從而使火焰?zhèn)鞑舛葮O限范圍擴大。 4．可燃氣體中加入惰性氣體時，火焰?zhèn)鞑舛葮O限范圍將縮小。 圖 230 惰性氣體對火焰?zhèn)鞑舛葮O限的影響 思考題 ? 試分析熱力著火與支鏈著火的區(qū)別。 ? 概括熱力著火和點火的基本條件。 ? 法向火焰?zhèn)鞑ニ俣?、可見火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊亩x及它們相互之間的關(guān)系。 ? 比較靜力法和動力法測定法向火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊膮^(qū)別。 ? 試分析影響火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊囊蛩亍?
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