燃?xì)鈶?yīng)用第二章ppt課件(已改無錯字)
2023-06-01 12:08:29 本頁面
【正文】 著管徑的增大火焰?zhèn)鞑ニ俣壬仙?，并趨向于極限值 Sn。但實(shí)際上管徑增大時焰面要發(fā)生皺曲。管徑越大，焰面皺曲越烈，因而 Sv值隨管徑的增加而不斷上升。 ? 當(dāng)管徑小到某一極限值時，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。臨界直徑在工程上是有意義的，可利用孔徑小于臨界直徑值的金屬網(wǎng)制止火焰通過。 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?xì)饪諝饣旌衔锍煞值年P(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(diǎn)火化點(diǎn)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。用光學(xué)方法測量皂泡起始半徑和膨脹后的半徑，以及相應(yīng)焰面之間的時間間隔。即可計算得火焰?zhèn)鞑ニ俣取? ? 這種方法的主要缺點(diǎn)是肥皂液蒸發(fā)對混合氣濕度的影響。某些碳?xì)淙剂蠈υ砼菽さ臐B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。 ? 另一種類似的方法是球形炸彈法。球彈中可燃混合氣點(diǎn)燃后火焰擴(kuò)散時其內(nèi)部壓力逐步升高。根據(jù)記錄的壓力變化和球狀焰面的尺寸，可算得火焰?zhèn)鞑ニ俣取? 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?xì)馀c預(yù)先混合的空氣進(jìn)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(diǎn)的 Sn(指向錐體內(nèi)部 )與該點(diǎn)氣流的法向分速度 υ n是平衡的。內(nèi)錐面上每一點(diǎn)的速度存在以下關(guān)系。 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(rèn)為內(nèi)錐焰面上各點(diǎn)的 Sn均相等。這樣，便可測得法向火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊钠骄?，且具有足夠的?zhǔn)確性。 ? 當(dāng)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?xì)?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。 ? 再設(shè)內(nèi)錐為一底半徑是 r高度為 h的正錐體，只要準(zhǔn)確測得氣體流量和火焰內(nèi)錐高度，便可按下式求得法向火焰?zhèn)鞑ニ俣? 00 m 0 n f 0 n fF F S F? ? ? ? ???n 22gaLLSr r h????三、法向火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊臏y定 ? 有關(guān)火焰中氣流速度比較精確的測量方法簡要介紹如下。 (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(xì)小物質(zhì)顆粒，并連續(xù)加以頻閃照射。對頻閃照射的粒子進(jìn)行拍攝，可據(jù)此確定氣流的流線譜。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(yùn)動速度。示蹤顆粒運(yùn)動是與氣體質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動同步的，顆粒速度即代表該處氣流速度。 (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)。當(dāng)一束激光照射到流體中跟隨一起運(yùn)動的微粒上時，激光被運(yùn)動著的微粒所散射，散射光的頻率和入射光的頻率相比較，就會產(chǎn)生一個與微粒運(yùn)動速度成正比的頻率偏移。 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?？扇季鶆蚧旌蠚膺M(jìn)入直徑較大的圓管，通過裝在管口的多孔板或蜂窩格及整流網(wǎng)等，形成出口平面處速度的均勻分布。點(diǎn)燃混合氣，即可在管口下游一定位臵形成一平面火焰。管口四周用惰性氣體將火焰包圍，用以限定火焰面的大小。只要準(zhǔn)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)。 ? 此法的優(yōu)點(diǎn)是火焰的發(fā)光區(qū)、濃度梯度最大處等都重疊在同一平面上，因而用不同方法測量結(jié)果是一致的。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。 圖 220 Powling燃燒器 圖 221 不同方法 Sn測定值的比較 l— 錐形火焰； 2— 平面火焰； 3— Powling火焰 四、影響火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊囊蛩? ? 通過分析火焰?zhèn)鞑ニ俣裙?，可以定性地了解到可燃混合氣的初溫、壓力、燃?xì)鉂舛燃盁嶂档任锢砘瘜W(xué)參數(shù)對火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊挠绊? 1. 混合氣比例的影響 ? 燃?xì)?空氣混合物中，火焰?zhèn)鞑ニ俣扰c混合物內(nèi)的燃?xì)夂恐苯佑嘘P(guān)。燃?xì)夂涂諝獾幕旌媳壤兓瘯r， Sn 也隨之變化。由圖 222可見，所有單一燃?xì)饣蚧旌先細(xì)獾?Sn值隨混合物中燃?xì)夂孔兓那€均呈倒 U形，中間最大，兩側(cè)變小直至最小值，接近于最小值的含量即為混合物著火濃度的上限和下限。當(dāng)混合物中的燃?xì)夂康陀谙孪藁蚋哂谏舷迺r，由于反應(yīng)釋放熱量不足而使火焰?zhèn)鞑ネＶ埂? ? 實(shí)驗觀測表明，以空氣作為氧化劑時，最大值 Sn是在燃?xì)夂柯愿哂诨瘜W(xué)計量比時出現(xiàn)的。其原因是當(dāng)混合物中燃?xì)夂柯愿邥r，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。對于大多數(shù)火焰，當(dāng)混合比接近于化學(xué)計量比時，火焰燃燒速度最大，一般認(rèn)為火焰溫度達(dá)到最高時，其傳播速度也最大。 圖 222 燃?xì)?空氣混合物的 Sn與燃?xì)夂康年P(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?xì)庑再|(zhì)的影響 ? 火焰?zhèn)鞑ニ俣仁紫扰c燃?xì)獾奈镄杂嘘P(guān)。從傳熱角度分析，氣體導(dǎo)熱系數(shù)越大，熱量傳遞越快，越有利于燃燒反應(yīng)，則 Sn也越大。 (參見圖 221所示曲線 )。 ? 碳?xì)淙剂系慕Y(jié)構(gòu)對火焰?zhèn)鞑ニ俣纫灿胁煌挠绊?。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
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